CN107345483B - 一种新建防渗煤矿井筒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新建防渗煤矿井筒及其制备方法，井筒包括外筒壁和内筒壁；内筒壁和外筒壁之间设置有间隙，在间隙处采用隔水材料填充；在外筒壁的深度方向上间隔的设有多个横向的施工接茬缝，且在多个施工接茬缝上均分别设有止水铜片；井筒自上向下依次穿过冻结表土段、冻结基岩段和未冻结段。本发明采用台阶状的井壁注模模具进行筑壁得到的施工接茬缝也为台阶状的，该施工接茬缝能延长渗透通道，提高抗渗性。本发明在施工接茬缝上设置有弧形状的止水铜片，该止水铜片的止水效果很好，能有效阻挡土层的水流入井筒内。采用多种封堵处理方式有效的解决了井筒渗漏水的问题，本发明的煤矿井筒结构简单、防渗效果好，且防渗操作方法简洁易操作。

Description

一种新建防渗煤矿井筒及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿建井技术领域，具体涉及一种新建防渗煤矿井筒及其制备方法。
背景技术
目前采用冻结法凿井技术新建煤矿井筒的冻结壁解冻后均会发生渗漏水现象，严重的甚至会发生涌突水事故，不仅威胁到井下矿工的生命安全，而且给煤矿企业带来巨大的经济损失，因此非常有必要从源头找到根治井筒渗漏水的方法。
煤矿井筒外壁事采用分段掘砌的方法，施工过程中不可避免地存在施工接茬缝，这给地下水向井筒内渗入提供了明显的通道。因此如何有效地提高施工接茬缝处井壁混凝土的抗渗能力是防止井筒渗漏水的关键。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中新建煤矿井筒极易发生渗漏水事故从而造成矿工生命安全问题和企业经济损失等问题，提供一种新建防渗煤矿井筒及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新建防渗煤矿井筒，所述井筒包括外筒壁和内筒壁；所述内筒壁和所述外筒壁之间设置有间隙，在所述间隙处采用隔水材料进行填充；在所述外筒壁的深度方向上间隔的设置有多个横向的施工接茬缝，且在多个所述施工接茬缝上均分别设置有止水铜片；所述井筒自上向下依次穿过冻结表土段、冻结基岩段和未冻结段。
在如上所述的新建防渗煤矿井筒，优选地，所述施工接茬缝的形状为台阶状；所述止水铜片的形状为弧形状，该弧形状的止水铜片的开口朝向所述外筒壁的外边缘方向。
在如上所述的新建防渗煤矿井筒，优选地，在所述冻结表土段和所述冻结基岩段、所述冻结基岩段和所述未冻结段的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔；所述冻结表土段由多个隔水层和多个含水层交替分布组成；所述隔水层和所述含水层的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔；在位于所述隔水层和所述含水层中的所述外筒壁的深度方向上均设置有施工接茬缝；在位于所述冻结基岩段中的外筒壁的深度方向上均设置有施工接茬缝。
在如上所述的新建防渗煤矿井筒，优选地，还包括：在所述含水层中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔和深注浆孔；在所述冻结基岩段中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔和深注浆孔。
在如上所述的新建防渗煤矿井筒，优选地，所述深注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的距离；所述浅注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的距离。
在如上所述的新建防渗煤矿井筒，优选地，所述内筒壁和所述外筒壁之间设置的所述间隙的宽度范围为5cm-10cm；所述深注浆孔延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的长度为50cm-100cm；所述浅注浆孔延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的长度为3cm-5cm；在所述含水层和所述冻结基岩段中，以所述施工接茬缝为基准，距离所述施工接茬缝的上端20cm-30cm处设置有所述浅注浆孔，距离所述施工接茬缝的下端20cm-30cm处设置有所述深注浆孔。
一种新建防渗煤矿井筒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)筑壁材料配制步骤：配制出高强高抗渗防裂的混凝土作为所述井筒的筑壁材料；
2)外筒壁浇注步骤：将所述高强高抗渗防裂的混凝土浇注为所述井筒的外筒壁；
其中，优选地，所述外筒壁浇注步骤中采用台阶状的井壁注模模具，每个所述井壁注模模具的高度为外筒壁的一个段高的高度；所述外筒壁由多个所述段高组成；
优选地，不同的所述段高之间的交界处为所述施工接茬缝，在所述施工接茬缝处预先埋设止水铜片；
优选地，在所述冻结表土段和所述冻结基岩段、所述冻结基岩段和所述未冻结段的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔；在所述隔水层和所述含水层的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔；在所述含水层中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔和深注浆孔；在所述冻结基岩段中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔和深注浆孔；所述深注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的距离；所述浅注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的距离；
3)内筒壁浇注和间隙填充步骤：在靠近所述外筒壁的内边缘的一定距离处进行内筒壁浇筑，使所述外筒壁和所述内筒壁之间存在间隙，在所述间隙处采用隔水材料进行填充；
优选地，所述浇注为一次性滑膜浇筑；
4)深注浆孔和浅注浆孔注浆步骤：对所述深注浆孔和浅注浆孔进行注浆，从而封闭所有水力联系通道；
其中，优选地，对所述深注浆孔进行注浆的时机为：冻结站停冻120d-180d后；对所述浅注浆孔进行注浆的时机为：冻结站停冻120d-180d后。
在如上所述的制备方法，优选地，在步骤1)中，所述筑壁材料配制步骤中，所述高强高抗渗防裂的混凝土的抗渗等级达到P12以上，所述高强高抗渗防裂的混凝土中水胶比为0.22-0.25，砂率为35％-40％；在步骤4)中，所述深注浆孔和浅注浆孔注浆步骤中，所述深注浆孔注入的浆液为水泥浆；所述浅注浆孔注入的浆液为水泥和水玻璃的混合浆液。
在如上所述的制备方法，优选地，在步骤3)中，所述内筒壁浇注和间隙填充步骤中，所述内筒壁和所述外筒壁之间设置的所述间隙的宽度范围为5cm-10cm；在步骤2)中，所述外筒壁浇注步骤中，所述深注浆孔延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的长度为50cm-100cm；所述浅注浆孔延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的长度为3cm-5cm；在所述含水层和所述冻结基岩段中，以所述施工接茬缝为基准，距离所述施工接茬缝的上端20cm-30cm预埋有所述浅注浆孔，距离所述施工接茬缝的下端20cm-30cm预埋有所述深注浆孔。
在如上所述的制备方法，优选地，在步骤2)中，所述外筒壁浇注步骤中，所述台阶状的井壁注模模具包括竖直设置的侧壁和底面；
所述底面为台阶状的底面，该台阶状底面从上至下依次为第一水平底面、竖直面和第二水平底面；所述第一水平底面的左侧与左侧侧壁的下方连接，所述第一水平底面的右侧与所述竖直面的上方连接，所述竖直面的下方与所述第二水平底面的左侧连接，所述第二水平底面的右侧与右侧侧壁的下方连接；距离水平面的所述左侧侧壁的高度小于所述右侧侧壁的高度。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明提供的技术方案中煤矿井筒结构简单、防渗效果好，且防渗操作方法简洁易操作。本发明采用台阶状的井壁注模模具进行筑壁得到的施工接茬缝也为台阶状的，该台阶状的施工接茬缝能延长渗透通道，提高抗渗性。本发明在施工接茬缝上还设置有弧形状的止水铜片，该止水铜片的止水效果很好，能有效阻挡土层的水流入井筒内。本发明在内筒壁和外筒壁之间设置有间隙，该间隙用隔水材料进行填充，本发明还设置有深注浆孔和浅注浆孔，有效地封堵外筒壁的外边缘外部的所有水力联系通道、内筒壁和外筒壁之间的所有水力联系通道。本发明采用多种封堵处理方式有效的解决了井筒渗漏水的问题。
附图说明
图1本发明实施例提供的一种新建防渗煤矿井筒的整体结构示意图；
图2为图1中隔水层的结构示意图；
图3为图1中含水层的结构示意图；
图4为图1中冻结基岩段的结构示意图；
图5，本发明实施例提供的一种井壁注模模具的结构示意图；
图中：1-外筒壁；2-内筒壁；3-隔水层；4-含水层；5-施工接茬缝；6-止水铜片；7-深注浆孔；8-浅注浆孔；9-冻结表土段；10-冻结基岩段；11-未冻结段；12-间隙；13-井壁注模模具；131-第一水平底面；132-竖直面；133-第二水平底面；134-侧壁；14-井筒中心线。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1～图5所示，本发明具体实施例提供一种新建防渗煤矿井筒，井筒包括外筒壁1和内筒壁2；内筒壁2和外筒壁1之间设置有间隙12，在间隙12处采用隔水材料进行填充；在外筒壁1的深度方向上间隔的设置有多个横向的施工接茬缝5，且在多个施工接茬缝5上均分别设置有止水铜片6；井筒自上向下依次穿过冻结表土段9、冻结基岩段10和未冻结段11。
在本发明的具体实施例中，施工接茬缝5的形状为台阶状，该台阶状的施工接茬缝5能延长渗透通道，提高抗渗性。
在本发明的具体实施例中，止水铜片6的形状为弧形状，该弧形状的止水铜片6的开口朝向外筒壁1的外边缘方向，该弧形状的止水铜片6的止水效果很好，能有效阻挡土层的水流入井筒内。
进一步优选，本发明实施例中的隔水材料为泡沫板；进一步优选为聚乙烯闭孔泡沫板，该聚乙烯闭孔泡沫板耐油、耐酸碱性的优质防水板材。
在本发明的具体实施例中，在冻结表土段9和冻结基岩段10、冻结基岩段10和未冻结段11的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔7。冻结表土段9由多个隔水层3和多个含水层4交替分布组成；隔水层3和含水层4的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔7。在位于冻结表土段9，即隔水层3和含水层4中的外筒壁1的深度方向上均设置有施工接茬缝5；在位于冻结基岩段10中的外筒壁1的深度方向上均设置有施工接茬缝5。
在本发明的具体实施例中，外筒壁1的深度方向是指从地面逐渐向冻结表土段9、冻结基岩段10和未冻结段11延伸的方向，并在外筒壁1的深度方向上间隔的设置有多个施工接茬缝5，多个施工接茬缝5均是横向设置的。
进一步优选地，井筒从上至下内筒壁2的厚度逐渐增大，该厚度大于等于外筒壁1的厚度。优选地，位于冻结基岩段10中的内筒壁2的厚度大于外筒壁1的厚度，外筒壁1和内筒壁2的结构形状均是竖直向下延伸的形状。再优选地，含水层4和冻结基岩段10的外筒壁1和内筒壁2均为竖直型的筒壁。隔水层3的外筒壁1为倾斜的筒壁，隔水层3的内筒壁2的内边缘为竖直型的壁面、外边缘为倾斜型的壁面。
在本发明的具体实施例中，还包括：在含水层4中的施工接茬缝5的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔8和深注浆孔7；在冻结基岩段10中的施工接茬缝5的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔8和深注浆孔7。深注浆孔7的长度为从内筒壁2的内边缘开始直至延伸至外筒壁1的外边缘的外部的距离。浅注浆孔8的长度为从内筒壁2的内边缘开始直至延伸至内筒壁2的外边缘的外部的距离。
进一步优选地，含水层4包括第一含水层、第二含水层和第三含水层。隔水层3包括第一含水层、第二含水层和第三含水层。从井筒自上向下依次穿过第一隔水层、第一含水层、第二隔水层、第二含水层、第三隔水层、第三含水层、冻结基岩段10、未冻结段11。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，内筒壁2和外筒壁1之间设置的间隙12的宽度范围为5cm-10cm。深注浆孔7延伸至外筒壁1的外边缘的外部的长度为50cm-100cm。浅注浆孔8延伸至内筒壁2的外边缘的外部的长度为3cm-5cm。在含水层4和冻结基岩段10中，以施工接茬缝5为基准，距离施工接茬缝5的上端20cm-30cm处设置有浅注浆孔8，距离施工接茬缝5的下端20cm-30cm处设置有深注浆孔7。
为了进一步理解本发明的新建煤矿井筒的装置结构，本发明对新建防渗煤矿井筒的制备方法进行阐述，该新建煤矿井筒制备方法包括以下步骤：
1)筑壁材料配制：
配制出密实度高、抗渗性佳、防裂性好的高强高抗渗防裂的混凝土作为井筒的筑壁材料备用，以提高煤矿井筒的整体抗渗性能。
其中，井壁混凝土抗渗等级要求达到P12以上，这就要求高强高抗渗防裂的混凝土的抗渗等级达到P12以上。混凝土配合比中水胶比控制在0.22-0.25之间，砂率为35％-40％。外加剂采用高效复合外加剂，该外加剂由复合矿物掺合料、补偿收缩和高效减水剂组成；河砂含泥量不得超过1.5％，且浇筑前应对粗细骨料均应用清水冲洗干净并晾晒。
优选地，该高强高性能混凝土中包括原料：水泥：外加剂：水：河砂：石子，上述原料之间的重量份数比为：2.827:1.019:1:4.054:7.208。
2)外筒壁浇注：将上述高强高抗渗防裂的混凝土浇注为井筒的外筒壁，具体操作如下：
将步骤1)中的高强高性能混凝土浇筑井筒的外筒壁1时，采用是模具为台阶状的井壁注模模具13；一个井壁注模模具13的高度为外筒壁1的一个段高的高度，该外筒壁1由多个段高组成。不同段高之间的交界处为施工接茬缝5，在施工接茬缝5处预先埋设止水铜片6。
将步骤1)中的配制出的高强高抗渗防裂的混凝土采用起吊装置(如吊罐)输送到井筒的工作面处，然后通过输送管将混凝土灌入至已放置在段高处的井壁注模模具13中；工人进行振捣密实，每次浇筑完一个段高即可，一个段高的高度即一个模具的高度，达到混凝土的标准养护要求后，将井壁注模模具13移动到下一个段高位置处，重复上述步骤对下一个段高进行筑壁工作。该过程大概需要1-2天。
其中，外筒壁1的浇筑工作是从上至下依次浇筑多个段高来制备外筒壁1的，即首先将井壁注模模具13放置在第一个段高处，采用的高强高性能混凝土浇筑完成第一个段高的筑壁工作，接着将井壁注模模具13向下移动到第二个段高处，采用的高强高性能混凝土浇筑完成第二个段高的筑壁工作，重复上述步骤，直至完成外筒壁1的所有段高的筑壁工作。或者外筒壁1的浇筑工作是同时浇筑多个段高来制备外筒壁1的，在同时浇筑的上、下井壁注模模具13的接触面进行去除浮浆、刷毛、洒水处理。
本步骤中，外筒壁1的浇筑工作是完成不同段高的筑壁工作，在外筒壁1的浇筑过程中应保持止水铜片6的表面清洁，以此来提高止水铜片6的止水效果。
在冻结表土段9和冻结基岩段10、冻结基岩段10和未冻结段11的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔7；在隔水层3和含水层4的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔7；在含水层4中的施工接茬缝5的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔8和深注浆孔7；在冻结基岩段10中的施工接茬缝5的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔8和深注浆孔7；深注浆孔7的长度是从内筒壁2的内边缘开始直至延伸至外筒壁1的外边缘的外部的一定距离；浅注浆孔8的长度是从内筒壁2的内边缘开始直至延伸至内筒壁2的外边缘的外部的一定距离。
其中，在施工接茬缝5处事先埋设止水铜片6，且必须固定牢固，确保混凝土浇筑时不发生错位移动，同时混凝土在浇筑过程中应确保止水铜片6的清洁，止水铜片6表面不应附着大量水泥浆液，且当混凝土浇筑过止水铜片6时还应事先对其表面进行清理，除去可能存在的水泥浆液。
进一步优选，该止水铜片6两侧事先是贴膜的，待浇筑过止水铜片6时先用干净的布料将表面明显浆液擦拭，然后在撕掉贴膜即可，这样更能确保表面清洁，提高止水铜片6的止水效果。
3)内筒壁浇注和间隙填充：
在步骤2)中完成外筒壁1的浇筑工作后，在靠近外筒壁1的内边缘的一定距离处浇筑内筒壁2，使外筒壁1和内筒壁2之间存在间隙12，在间隙12处采用隔水材料(如聚乙烯闭孔泡沫板)进行填充。
上述过程是针对内筒壁2的浇筑，在浇筑内筒壁2时采用是一次性滑膜浇筑，该内筒壁2的浇筑不存在段高，因而也不存在施工接茬缝5。
4)深注浆孔7和浅注浆孔8注浆：对上述深注浆孔7和浅注浆孔8进行注浆，从而封闭所有水力联系通道。具体操作如下：
井筒浇筑完成后，在冻结表土段9和冻结基岩段10的冻结壁已经开始解冻但尚未完全解冻的情况下，即是在冻结站停冻120d-180d后，外筒壁1的外边缘外部的围岩裂隙已重新形成时，对深注浆孔7进行深孔注浆工作：将浆液注入到外筒壁1的外部，从而封堵外筒壁1的外边缘外部的所有水力联系通道。
井筒浇筑完成后，在冻结表土段9和冻结基岩段10的冻结壁已经开始解冻但尚未完全解冻的情况下，即是在冻结站停冻120d-180d后，内筒壁2和外筒壁1之间的间隙12形成时，对浅注浆孔8进行浅孔注浆工作：将浆液注入到内筒壁2和外筒壁1之间的间隙12处，从而封堵内筒壁2和外筒壁1之间的所有水力联系通道。
在本发明中，根据注浆时机以及注浆部位不同，选择的注浆材料也有所不同，其中灌注深注浆孔7以水泥浆为主，灌注浅注浆孔8以水泥和水玻璃的混合浆为主。对于深注浆孔7和浅注浆孔8的灌注，均是从内筒壁2处的预留注浆口按一定注浆压力灌注浆液，分别灌注到外筒壁1的外边缘的外部的土层中、内筒壁2与外筒壁1之间的空隙处。当深孔注浆孔处于含水层4段则浆液注入含水层4段地层，当深注浆孔7处于隔水层3段则浆液注入隔水层3段地层，当深注浆孔7处于冻结基岩段10则浆液注入冻结基岩段10地层。
在本发明的具体实施例中，进一步优选，内筒壁2和外筒壁1之间设置的间隙12的宽度范围为5cm-10cm。深注浆孔7延伸至外筒壁1的外边缘的外部长度为50cm-100cm。浅注浆孔8延伸至内筒壁2的外边缘的外部的长度为3cm-5cm。在含水层4和冻结基岩段10中，以施工接茬缝5为基准，距离施工接茬缝5的上端20cm-30cm预埋有浅注浆孔8，距离施工接茬缝5的下端20cm-30cm预埋有深注浆孔7。
在本发明的具体实施例中具体为：如图1、图2和图3所示，隔水层3与含水层4交界线处上下一定范围内(以交界处为基准：上20cm-30cm，下20cm-30cm)均应预埋深注浆孔7，深注浆孔7长度可直接贯通井筒外筒壁1外边缘(后壁)后方一定距离(以井筒外筒壁1外边缘为基准向前延伸50cm-100cm)。井筒浇筑完成后，待冻结壁已经解冻但尚未完全解冻时(一般在冻结站停冻120d-180d)，此时壁后围岩裂隙已重新形成则进行深孔注浆，封堵壁后水力联系通道；本步骤向地层注浆，填充土层中孔隙，使得土体更加密实；该水力联系通道即地层与井壁之间的渗水通道，以及各地层之间的地下水联系通道)。
如图2所示，由于隔水层3(黏土层)本身防水效果好，故仅需在台阶式施工接茬缝5处埋设止水铜片6即可达到理想的防水效果(井壁内渗漏水流量基本为0)。如图3所示，含水层4不仅需要埋设止水铜片6，还应在接茬缝处下端一定范围内(以接茬缝处为基准上20cm～30cm；下20cm～30cm)埋设深注浆孔7，深注浆孔7沿横向可直接贯通井筒外筒壁1外边缘(后壁)一定距离(以井筒外筒壁1外边缘为基准向前延伸50cm～100cm)，井筒浇筑完成后，待冻结壁已经解冻但尚未完全解冻时(一般在冻结站停冻120d-180d)，此时壁后围岩裂隙已经重新形成则进行深孔注浆，封堵壁后水力联系通道。施工接茬缝5处上端一定范围内(以接茬缝处为基准上20cm～30cm)埋设浅注浆孔8，浅注浆孔8沿横向可直接贯通井筒内筒壁2的外边缘(后壁)的后方，恰好处于内筒壁2与外筒壁1之间，同样待井筒浇筑完成后，壁间空隙形成时进行注浆，以达到封堵内外筒壁1水力联系通道的目的。
如图1和图4所示，冻结基岩段10与含水层4交界处上下一定范围内(以交界面处为基准上20cm～30cm；下20cm～30cm)各埋设深注浆孔7，深注浆孔7沿横向可直接贯通井筒外筒壁1壁后一定距离(以井筒外筒壁1外边缘为基准向前延伸50cm～100cm)，井筒浇筑完成后，待冻结壁已经解冻但尚未完全解冻时(一般在冻结站停冻120d-180d)，此时壁后围岩裂隙已经重新形成则进行深孔注浆，封堵壁后水力联系通道；在冻结基岩段10与未冻结段11交界处上下一定范围内各埋设浅注浆孔8，浅注浆孔8沿横向可直接贯通井筒内筒壁2外边缘(壁后3cm～5cm)，同样待井筒浇筑完成后，壁间空隙形成时进行注浆，以达到封堵内外筒壁1水力联系通道的目的。且冻结基岩段10内施工接茬缝5处还应预埋止水铜片6，且在接茬缝下端一定范围内(以施工接茬缝5处为基准下20cm～30cm)埋设深注浆孔7，上端一定范围内(以施工接茬缝5为基准上20cm～30cm)埋设浅注浆孔8，以达到彻底封堵施工接茬缝5处水力联系通道的目的。
其中，本发明的井筒外筒壁1浇筑时采用的井壁注模模具13是特制的模具。本发明的模具为台阶状的井壁注模模具13，用该台阶状的模具浇筑的外筒壁1使施工接茬缝5为一个阶梯型结构。现有技术中的传统模具底部是平整的，从而使得施工接茬缝5是水平的，无起伏变化，更容易渗水。本发明的特制模具对传统模具进行改进，将底部做成台阶型，从而使得不同段高之间的施工接茬缝5也是台阶状。需要注意的是该台阶状的井筒壁注模模具仅指井筒外筒壁1浇筑时使用的模具。本发明将传统的上下模之间水平接触改为台阶式接触，以此增加混凝土的渗透路径，增强接茬处井壁混凝土的抗渗能力。同时在上下模浇筑时，应事先对其接触面进行去除浮浆、刷毛、洒水处理。
进一步优选，如图5所示，台阶状的井壁注模模具13包括竖直设置的侧壁134和底面。底面为台阶状底面，该台阶状底面从上至下依次为第一水平底面131、竖直面132和第二水平底面133；第一水平底面131的左侧与左侧侧壁134的下方连接，第一水平底面131的右侧与竖直面132的上方连接，竖直面132的下方与第二水平底面133的左侧连接，第二水平底面133的右侧与右侧侧壁134的下方连接；距离水平面的左侧侧壁134的高度小于右侧侧壁134的高度。再优选地，本发明中的止水铜片设置在施工接茬缝的位置是与井壁注模模具13的第二水平底面133相对应处。
综上所述，本发明具有以下有益技术效果：
本发明提供的技术方案中煤矿井筒结构简单、防渗效果好，且防渗操作方法简洁易操作。本发明采用台阶状的井壁注模模具进行筑壁得到的施工接茬缝也为台阶状的，该台阶状的施工接茬缝能延长渗透通道，提高抗渗性。本发明在施工接茬缝上还设置有弧形状的止水铜片，该止水铜片的止水效果很好，能有效阻挡土层的水流入井筒内。本发明在内筒壁和外筒壁之间设置有间隙，该间隙用隔水材料进行填充，本发明还设置有深注浆孔和浅注浆孔，有效地封堵外筒壁的外边缘外部的所有水力联系通道、内筒壁和外筒壁之间的所有水力联系通道。本发明采用多种封堵处理方式有效的解决了井筒渗漏水的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新建防渗煤矿井筒，其特征在于，所述井筒包括外筒壁和内筒壁；所述内筒壁和所述外筒壁之间设置有间隙，在所述间隙处采用隔水材料进行填充；在所述外筒壁的深度方向上间隔的设置有多个横向的施工接茬缝，且在多个所述施工接茬缝上均分别设置有止水铜片；
所述井筒自上向下依次穿过冻结表土段、冻结基岩段和未冻结段；
所述施工接茬缝的形状为台阶状；
所述止水铜片的形状为弧形状，该弧形状的止水铜片的开口朝向所述外筒壁的外边缘方向；
在所述冻结表土段和所述冻结基岩段、所述冻结基岩段和所述未冻结段的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔；
所述冻结表土段由多个隔水层和多个含水层交替分布组成；所述隔水层和所述含水层的交界线的上方和下方的一定距离处均设置有深注浆孔；
在位于所述隔水层和所述含水层中的所述外筒壁的深度方向上均设置有施工接茬缝；在位于所述冻结基岩段中的外筒壁的深度方向上均设置有施工接茬缝；
所述新建防渗煤矿井筒还包括：
在所述含水层中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔和深注浆孔；
在所述冻结基岩段中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别设置有浅注浆孔和深注浆孔。
2.如权利要求1所述的新建防渗煤矿井筒，其特征在于，所述深注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的距离；
所述浅注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的距离。
3.如权利要求2所述的新建防渗煤矿井筒，其特征在于，所述内筒壁和所述外筒壁之间设置的所述间隙的宽度范围为5cm-10cm；
所述深注浆孔延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的长度为50cm-100cm；
所述浅注浆孔延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的长度为3cm-5cm；
在所述含水层和所述冻结基岩段中，以所述施工接茬缝为基准，距离所述施工接茬缝的上端20cm-30cm处设置有所述浅注浆孔，距离所述施工接茬缝的下端20cm-30cm处设置有所述深注浆孔。
4.如权利要求1-3任一所述的新建防渗煤矿井筒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)筑壁材料配制步骤：配制出高强高抗渗防裂的混凝土作为所述井筒的筑壁材料；
2)外筒壁浇注步骤：将所述高强高抗渗防裂的混凝土灌注为所述井筒的外筒壁；
其中，所述外筒壁浇注步骤中采用台阶状的井壁注模模具，每个所述井壁注模模具的高度为外筒壁的一个段高的高度；所述外筒壁由多个所述段高组成；
不同的所述段高之间的交界处为所述施工接茬缝，在所述施工接茬缝处预先埋设止水铜片；
在所述冻结表土段和所述冻结基岩段、所述冻结基岩段和所述未冻结段的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔；在所述隔水层和所述含水层的交界线的上方和下方的一定距离处均预埋深注浆孔；在所述含水层中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔和深注浆孔；在所述冻结基岩段中的所述施工接茬缝的上端和下端的一定距离处分别预埋有浅注浆孔和深注浆孔；所述深注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的距离；所述浅注浆孔的长度为从所述内筒壁的内边缘开始直至延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的距离；
3)内筒壁浇注和间隙填充步骤：在靠近所述外筒壁的内边缘的一定距离处进行内筒壁浇筑，使所述外筒壁和所述内筒壁之间存在间隙，在所述间隙处采用隔水材料进行填充；
所述浇注为一次性滑膜浇筑；
4)深注浆孔和浅注浆孔注浆步骤：对所述深注浆孔和浅注浆孔进行注浆，从而封闭所有水力联系通道；
其中，对所述深注浆孔进行注浆的时机为：冻结站停冻120d-180d后；
对所述浅注浆孔进行注浆的时机为：冻结站停冻120d-180d后。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述筑壁材料配制步骤中，所述高强高抗渗防裂的混凝土的抗渗等级达到P12以上，所述高强高抗渗防裂的混凝土中水胶比为0.22-0.25，砂率为35％-40％；
在步骤4)中，所述深注浆孔和浅注浆孔注浆步骤中，所述深注浆孔注入的浆液为水泥浆；所述浅注浆孔注入的浆液为水泥和水玻璃的混合浆液。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
在步骤3)中，所述内筒壁浇注和间隙填充步骤中，所述内筒壁和所述外筒壁之间设置的所述间隙的宽度范围为5cm-10cm；
在步骤2)中，所述外筒壁浇注步骤中，所述深注浆孔延伸至所述外筒壁的外边缘的外部的长度为50cm-100cm；所述浅注浆孔延伸至所述内筒壁的外边缘的外部的长度为3cm-5cm；
在所述含水层和所述冻结基岩段中，以所述施工接茬缝为基准，距离所述施工接茬缝的上端20cm-30cm预埋有所述浅注浆孔，距离所述施工接茬缝的下端20cm-30cm预埋有所述深注浆孔。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述外筒壁浇注步骤中，所述台阶状的井壁注模模具包括竖直设置的侧壁和底面；
所述底面为台阶状的底面，该台阶状底面从上至下依次为第一水平底面、竖直面和第二水平底面；所述第一水平底面的左侧与左侧侧壁的下方连接，所述第一水平底面的右侧与所述竖直面的上方连接，所述竖直面的下方与所述第二水平底面的左侧连接，所述第二水平底面的右侧与右侧侧壁的下方连接；距离水平面的所述左侧侧壁的高度小于所述右侧侧壁的高度。
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