李溝河滲漏河床治理技術(shù)

毛振彬

Abstract： In view of the major hidden denger Ligou river leaky bed governance issues， in-depth analysis of the hidden trouble causes .Perfecting and adopting comprehensive anti-seepage geomembrane technology effectively controled the hazard. The coal mine eliminated the threat of surface collapse of water flooded Wells， the normal water inflow reduce 1/3， the largest water inflow from 1650 m3 / h to 460 m3 / h，obvious safety effect and economic benefit were obtained.

Key words： the surface water disasters； riverbed； leakage management； comprehensive anti-seepage geomembrane

摘要：針對(duì)李溝河滲漏河床重大隱患治理問題，深入分析隱患產(chǎn)生原因，完善并采用土工膜綜合防滲技術(shù)對(duì)該隱患進(jìn)行了有效治理，礦井消除了地表潰水淹井威脅，正常涌水量減少1/3，最大涌水量由1650m3/h減少到460m3/h，取得了明顯的安全效果和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：地表水害；河床；滲漏治理；土工膜綜合防滲

目前，煤礦防治地表水體滲漏的方法一般有繞道法、回填壓實(shí)法、帷幕注漿法、煤柱或防水閘墻隔離法等方法措施。繞道法受客觀條件限制，其他方法對(duì)地表河道滲漏治理只起到臨時(shí)作用或局部作用。李溝煤礦歷年來均加強(qiáng)了對(duì)李溝河河床滲漏和兩岸附近小煤窯進(jìn)行治理，先后采取封堵回填法、粘土置換法、局部河床硬化法并增大了礦井排水能力。但汛期河床滲漏地點(diǎn)要么轉(zhuǎn)移要么防治水工程受洪水沖刷失效，導(dǎo)致局部滲漏潰水，地表水害隱患未得到有效解決，1982年和1996年汛期曾發(fā)生兩次淹井事故。因此，李溝河滲漏河床問題亟待科學(xué)合理解決。

一、概況

李溝煤礦位于宜陽縣城區(qū)西南，井型為0.45Mt/a。礦區(qū)屬于低山地貌，地勢(shì)總體為四面高、中部低。李溝井田為一向斜構(gòu)造（軸向NNW），西南翼傾向東南，東北翼傾向西南。礦區(qū)西部和北部為煤系地層和寒武紀(jì)地層露頭。李溝河流經(jīng)礦區(qū)地表注入洛河。礦區(qū)河道長(zhǎng)4.2 km，上游狹窄，下游寬闊。兩岸高出河床0.5～3m，河堤不完整，兩岸小煤窯較多（已關(guān)閉）。河床局部淤積、滲漏，位于煤層露頭處河床滲漏嚴(yán)重。河道有采砂、種植現(xiàn)象。偷采露頭煤現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

二、滲漏河床產(chǎn)生原因分析

1.李溝礦區(qū)地形四面環(huán)山，受地形限制李溝河沿唯一途徑自南向北流經(jīng)煤系地層露頭，是滲漏河床產(chǎn)生的客觀條件。

2.歷史上李溝河兩岸的小煤窯遍地開花私挖濫采河流煤柱和邊界煤柱，導(dǎo)水裂隙帶波及地表，造成河道出現(xiàn)多處崩塌、沉陷、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象，致使河水沿地表裂縫滲入小煤窯老空老巷再流入李溝礦井。這是滲漏河床產(chǎn)生的主要原因（參見圖1）。

3.河道采砂、種植無人制止，小煤窯雖已關(guān)閉但夜里仍有偷采露頭煤現(xiàn)象，河道局部淤積，汛期洪水猛起急落，左右滾動(dòng)，沖涮河床及兩岸，治理技術(shù)措施的缺陷等諸因素，是滲漏河床久治不愈的重要原因。

三、滲漏河床治理設(shè)計(jì)優(yōu)化

為有效治理李溝河滲漏河床重大隱患，李溝煤礦與三門峽水利勘測(cè)設(shè)計(jì)公司合作研究制定了設(shè)計(jì)方案并委托該公司進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1.設(shè)計(jì)方案

滲漏河床治理工程經(jīng)技術(shù)論證可采用土工膜綜合防滲、河底全部砼護(hù)砌和固結(jié)灌漿三種方案。簡(jiǎn)述如下：

（1）土工膜綜合防滲方案

河底采用鋪設(shè)兩布一膜土工膜，土工膜下設(shè)粘土墊層，上部依次設(shè)粘土墊層、反濾砂卵石層及石籠護(hù)墊。土工膜與兩側(cè)砼齒墻采用螺栓連接（參見圖2）。

（2）河底全部砼護(hù)砌方案

李溝河除塌陷區(qū)段外其余段均采用C25鋼筋砼底板，覆蓋全河段裂隙、斷層。底板每間隔15m設(shè)一道伸縮縫，底板與砼護(hù)坡連接處設(shè)伸縮縫并設(shè)橡膠止水帶。

（3）固漿灌漿方案

首先清除裂隙及斷層處表層砂卵石至基巖面，然后沿裂隙及斷層走向新做厚0.5m的C25砼蓋重覆蓋裂隙及斷層。灌漿孔間距為3m*3m，灌壓為0.3～0.5Mpa。灌漿材料以水泥漿液或水泥砂漿為主。

2.方案比選

以上3種方案從可行性、施工工藝與經(jīng)濟(jì)合理等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合比較，參見下表1：

滲漏河床治理方案比較表 表1

經(jīng)比綜合比較：3個(gè)方案都具有抗洪水沖刷抓底護(hù)岸措施。方案一施工工藝較簡(jiǎn)單，各墊層抗變形能力較強(qiáng)，土工膜具有柔韌性和整體致密性，河道方便管護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但是存在一定的使用年限，因李溝煤礦為小型礦井，礦權(quán)開采年限為20年，該種方案能保證在李溝煤礦礦權(quán)開采年限內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)滲漏問題，李溝河河床塌陷區(qū)及地裂縫、斷層段防滲均可采取該方案。方案二施工方便，工藝簡(jiǎn)單，使用年限較長(zhǎng)，但造價(jià)相對(duì)略高。上游河道較窄，采用該方案后工期較短，因此可在上游局部滲漏段采用該方案。方案三理論上能有效解決滲漏問題，但由于地裂縫隨時(shí)間推移會(huì)繼續(xù)發(fā)育，同時(shí)灌漿平臺(tái)需新做砼蓋重，施工占地較多，增加了工程量，河底兩側(cè)護(hù)岸基礎(chǔ)需設(shè)防沖齒墻，進(jìn)一步增加了工程投資。所以方案三在技術(shù)和工藝處理方面有一定難度，投資較大。經(jīng)比較方案一技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上較優(yōu)，故李溝河滲漏河床治理采用方案一。

四、 滲漏河床治理

李溝河滲漏河床治理地點(diǎn)位于下游煤層露頭處河床滲漏嚴(yán)重段，施工長(zhǎng)度514m。河道設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)定為10年一遇。根據(jù)治理工程河道現(xiàn)狀及工程布置，本次采用分側(cè)施工導(dǎo)流。施工程序與施工注意事項(xiàng)如下：

1.土方采用機(jī)械開挖，按設(shè)計(jì)斷面由上至下逐層開挖，分別堆放，便于利用。用粘土對(duì)兩岸非法小煤窯井口按規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填封。

2.河槽開挖以機(jī)械開挖為主，挖至離設(shè)計(jì)開挖線0.5m時(shí)，采用人工開挖清槽，修整河底及河道邊坡，避免超挖。

3.堤防修筑先根據(jù)設(shè)計(jì)斷面修筑防沖齒墻，再澆筑混凝土擋墻及護(hù)坡。具體施工方法如下：用推土機(jī)將齒墻部位推至堤底設(shè)計(jì)高程，用挖掘機(jī)開挖齒槽，待挖至齒墻底部設(shè)計(jì)高程后，用C25砼澆筑，然后開始擋墻及護(hù)坡施工。砼擋墻、護(hù)坡及齒墻間隔15m設(shè)伸縮縫，縫寬2cm縫內(nèi)填閉孔低發(fā)泡沫板。

4.復(fù)合土工膜工程按設(shè)計(jì)分層充填壓實(shí)。土工膜的連接采用膜焊布縫的方式。焊接前必須清除膜面的臟物保證膜面清潔，接合平整后方可施焊。焊接時(shí)對(duì)焊縫要仔細(xì)檢查，確保土工膜焊接質(zhì)量。粘土回填采用推土機(jī)分層碾壓，回填土壓實(shí)度不小于0.92。m3/h

5.石籠護(hù)墊工程鉛絲籠安裝前，應(yīng)先平整場(chǎng)地，再將鉛絲籠錯(cuò)縫擺設(shè)就位。在鉛絲籠內(nèi)填卵石時(shí)，外露面應(yīng)用粒徑不小于10 cm 的卵石，并用人工擺砌平整，以防止水流將卵石從網(wǎng)目淘走。

五、治理效果

滲漏河床治理工程于2012年5月10日開工，2012年9月30日竣工。治理后，河床平整嚴(yán)實(shí)，兩岸河堤穩(wěn)固，河床和河堤未出現(xiàn)垮塌和滲漏現(xiàn)象。另外，由于對(duì)滲漏河床采取河道疏竣、河槽深挖碾壓、多層覆蓋、表面覆以石籠墊層和兩岸河堤高筑綜合性治理，河道便于管理，杜絕了河道采砂、種植和偷采露頭煤現(xiàn)象，避免了隱患再次出現(xiàn)。地面河流觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，治理段進(jìn)出口河水流量一致，觀測(cè)不到漏水量。礦井正常涌水量比以前減少1/3

河床治理前后礦井涌水量變化一覽表 表2

以上，雨季最大涌水量均小于500m3/h（參見表2），礦井未發(fā)生地表水潰入現(xiàn)象。據(jù)測(cè)算礦井年排水電費(fèi)可節(jié)約576萬元以上。

六、結(jié)語

實(shí)踐證明采用土工膜綜合防滲技術(shù)可有效治理李溝河滲漏河床重大隱患，增強(qiáng)了礦井抗水災(zāi)能力，顯著降低了排水電費(fèi)，有利于李溝礦井安全生產(chǎn)，確保了礦區(qū)穩(wěn)定和當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全。礦井地表水害防治工作不僅要認(rèn)真落實(shí)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》等有關(guān)規(guī)定，而且要結(jié)合礦井實(shí)際情況，應(yīng)該與有關(guān)科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)，積極探索出科學(xué)的防治技術(shù)，有效提高防治效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳欽昌 .龍?zhí)睹旱V地表水害治理[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，32（2）：161-162.

[2]栗俊江.紅巖地區(qū)煤礦地表水防治研究與實(shí)例分析[J].煤炭技術(shù)，2012，31（9）：70-71.

[3]李松營，杜毅敏，孫曉震，等 .礦井小煤窯水害及防治措施[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22（3）：184-186.