李沟河渗漏河床治理技术

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：针对李沟河渗漏河床重大隐患治理问题，深入分析隐患产生原因，完善并采用土工膜综合防渗技术对该隐患进行了有效治理，矿井消除了地表溃水淹井威胁，正常涌水量减少1/3，最大涌水量由1650m3/h减少到460m3/h，取得了明显的安全效果和经济效益。

关键词：地表水害；河床；渗漏治理；土工膜综合防渗

目前，煤矿防治地表水体渗漏的方法一般有绕道法、回填压实法、帷幕注浆法、煤柱或防水闸墙隔离法等方法措施。绕道法受客观条件限制，其他方法对地表河道渗漏治理只起到临时作用或局部作用。李沟煤矿历年来均加强了对李沟河河床渗漏和两岸附近小煤窑进行治理，先后采取封堵回填法、粘土置换法、局部河床硬化法并增大了矿井排水能力。但汛期河床渗漏地点要么转移要么防治水工程受洪水冲刷失效，导致局部渗漏溃水，地表水害隐患未得到有效解决，1982年和1996年汛期曾发生两次淹井事故。因此，李沟河渗漏河床问题亟待科学合理解决。

一、概况

李沟煤矿位于宜阳县城区西南，井型为0.45Mt/a。矿区属于低山地貌，地势总体为四面高、中部低。李沟井田为一向斜构造（轴向NNW），西南翼倾向东南，东北翼倾向西南。矿区西部和北部为煤系地层和寒武纪地层露头。李沟河流经矿区地表注入洛河。矿区河道长4.2 km，上游狭窄，下游宽阔。两岸高出河床0.5～3m，河堤不完整，两岸小煤窑较多（已关闭）。河床局部淤积、渗漏，位于煤层露头处河床渗漏严重。河道有采砂、种植现象。偷采露头煤现象时有发生。

二、渗漏河床产生原因分析

1.李沟矿区地形四面环山，受地形限制李沟河沿唯一途径自南向北流经煤系地层露头，是渗漏河床产生的客观条件。

2.历史上李沟河两岸的小煤窑遍地开花私挖滥采河流煤柱和边界煤柱，导水裂隙带波及地表，造成河道出现多处崩塌、沉陷、地裂缝等不良地质现象，致使河水沿地表裂缝渗入小煤窑老空老巷再流入李沟矿井。这是渗漏河床产生的主要原因（参见图1）。

3.河道采砂、种植无人制止，小煤窑虽已关闭但夜里仍有偷采露头煤现象，河道局部淤积，汛期洪水猛起急落，左右滚动，冲涮河床及两岸，治理技术措施的缺陷等诸因素，是渗漏河床久治不愈的重要原因。

三、渗漏河床治理设计优化

为有效治理李沟河渗漏河床重大隐患，李沟煤矿与三门峡水利勘测设计公司合作研究制定了设计方案并委托该公司进行了设计。

1.设计方案

渗漏河床治理工程经技术论证可采用土工膜综合防渗、河底全部砼护砌和固结灌浆三种方案。简述如下：

（1）土工膜综合防渗方案

河底采用铺设两布一膜土工膜，土工膜下设粘土垫层，上部依次设粘土垫层、反滤砂卵石层及石笼护垫。土工膜与两侧砼齿墙采用螺栓连接（参见图2）。

（2）河底全部砼护砌方案

李沟河除塌陷区段外其余段均采用C25钢筋砼底板，覆盖全河段裂隙、断层。底板每间隔15m设一道伸缩缝，底板与砼护坡连接处设伸缩缝并设橡胶止水带。

（3）固浆灌浆方案

首先清除裂隙及断层处表层砂卵石至基岩面，然后沿裂隙及断层走向新做厚0.5m的C25砼盖重覆盖裂隙及断层。灌浆孔间距为3m*3m，灌压为0.3～0.5Mpa。灌浆材料以水泥浆液或水泥砂浆为主。

2.方案比选

以上3种方案从可行性、施工工艺与经济合理等几个方面进行综合比较，参见下表1：

渗漏河床治理方案比较表 表1

经比综合比较：3个方案都具有抗洪水冲刷抓底护岸措施。方案一施工工艺较简单，各垫层抗变形能力较强，土工膜具有柔韧性和整体致密性，河道方便管护等优点。但是存在一定的使用年限，因李沟煤矿为小型矿井，矿权开采年限为20年，该种方案能保证在李沟煤矿矿权开采年限内不会出现渗漏问题，李沟河河床塌陷区及地裂缝、断层段防渗均可采取该方案。方案二施工方便，工艺简单，使用年限较长，但造价相对略高。上游河道较窄，采用该方案后工期较短，因此可在上游局部渗漏段采用该方案。方案三理论上能有效解决渗漏问题，但由于地裂缝随时间推移会继续发育，同时灌浆平台需新做砼盖重，施工占地较多，增加了工程量，河底两侧护岸基础需设防冲齿墙，进一步增加了工程投资。所以方案三在技术和工艺处理方面有一定难度，投资较大。经比较方案一技术和经济上较优，故李沟河渗漏河床治理采用方案一。

四、 渗漏河床治理

李沟河渗漏河床治理地点位于下游煤层露头处河床渗漏严重段，施工长度514m。河道设计防洪标准定为10年一遇。根据治理工程河道现状及工程布置，本次采用分侧施工导流。施工程序与施工注意事项如下：

1.土方采用机械开挖，按设计断面由上至下逐层开挖，分别堆放，便于利用。用粘土对两岸非法小煤窑井口按规程规定标准进行填封。

2.河槽开挖以机械开挖为主，挖至离设计开挖线0.5m时，采用人工开挖清槽，修整河底及河道边坡，避免超挖。

3.堤防修筑先根据设计断面修筑防冲齿墙，再浇筑混凝土挡墙及护坡。具体施工方法如下：用推土机将齿墙部位推至堤底设计高程，用挖掘机开挖齿槽，待挖至齿墙底部设计高程后，用C25砼浇筑，然后开始挡墙及护坡施工。砼挡墙、护坡及齿墙间隔15m设伸缩缝，缝宽2cm缝内填闭孔低发泡沫板。

4.复合土工膜工程按设计分层充填压实。土工膜的连接采用膜焊布缝的方式。焊接前必须清除膜面的脏物保证膜面清洁，接合平整后方可施焊。焊接时对焊缝要仔细检查，确保土工膜焊接质量。粘土回填采用推土机分层碾压，回填土压实度不小于0.92。m3/h

5.石笼护垫工程铅丝笼安装前，应先平整场地，再将铅丝笼错缝摆设就位。在铅丝笼内填卵石时，外露面应用粒径不小于10 cm 的卵石，并用人工摆砌平整，以防止水流将卵石从网目淘走。

五、治理效果

渗漏河床治理工程于2012年5月10日开工，2012年9月30日竣工。治理后，河床平整严实，两岸河堤稳固，河床和河堤未出现垮塌和渗漏现象。另外，由于对渗漏河床采取河道疏竣、河槽深挖碾压、多层覆盖、表面覆以石笼垫层和两岸河堤高筑综合性治理，河道便于管理，杜绝了河道采砂、种植和偷采露头煤现象，避免了隐患再次出现。地面河流观测数据显示，治理段进出口河水流量一致，观测不到漏水量。矿井正常涌水量比以前减少1/3

河床治理前后矿井涌水量变化一览表 表2

以上，雨季最大涌水量均小于500m3/h（参见表2），矿井未发生地表水溃入现象。据测算矿井年排水电费可节约576万元以上。

六、结语

实践证明采用土工膜综合防渗技术可有效治理李沟河渗漏河床重大隐患，增强了矿井抗水灾能力，显著降低了排水电费，有利于李沟矿井安全生产，确保了矿区稳定和当地居民生命财产安全。矿井地表水害防治工作不仅要认真落实《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等有关规定，而且要结合矿井实际情况，应该与有关科研机构联合攻关，积极探索出科学的防治技术，有效提高防治效果。

参考文献：

[1]吴钦昌 .龙潭煤矿地表水害治理[J].企业技术开发，2013，32（2）：161-162.

[2]栗俊江.红岩地区煤矿地表水防治研究与实例分析[J].煤炭技术，2012，31（9）：70-71.

[3]李松营，杜毅敏，孙晓震，等 .矿井小煤窑水害及防治措施[J].焦作工学院学报，2003，22（3）：184-186.