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)對該隱患進行了有效治理，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，其他方法對地表河道滲漏治理只起到臨時作用或局部作用。李溝煤礦歷年來均加強了對李溝河河床滲漏和兩岸附近小煤窯進行治理，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要么轉(zhuǎn)移要么防治水工程受洪水沖刷失效，導致局部滲漏潰水，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重。河道有采砂、種植現(xiàn)象。偷采露頭煤現(xiàn)象時有發(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，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、滲漏河床治理設計優(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設計公司合作研究制定了設計方案并委托該公司進行了設計。

1.設計方案

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、河底全部砼護砌和固結(jié)灌漿三種方案。簡述如下：

（1）土工膜綜合防滲方案

河底采用鋪設兩布一膜土工膜，土工膜下設粘土墊層，上部依次設粘土墊層、反濾砂卵石層及石籠護墊。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設一道伸縮縫，底板與砼護坡連接處設伸縮縫并設橡膠止水帶。

（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)濟合理等幾個方面進行綜合比較，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個方案都具有抗洪水沖刷抓底護岸措施。方案一施工工藝較簡單，各墊層抗變形能力較強，土工膜具有柔韌性和整體致密性，河道方便管護等優(yōu)點。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，工藝簡單，使用年限較長，但造價相對略高。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，但由于地裂縫隨時間推移會繼續(xù)發(fā)育，同時灌漿平臺需新做砼蓋重，施工占地較多，增加了工程量，河底兩側(cè)護岸基礎需設防沖齒墻，進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位于下游煤層露頭處河床滲漏嚴重段，施工長度514m。河道設計防洪標準定為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)施工導流。施工程序與施工注意事項如下：

1.土方采用機械開挖，按設計斷面由上至下逐層開挖，分別堆放，便于利用。用粘土對兩岸非法小煤窯井口按規(guī)程規(guī)定標準進行填封。

2.河槽開挖以機械開挖為主，挖至離設計開挖線0.5m時，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)設計斷面修筑防沖齒墻，再澆筑混凝土擋墻及護坡。具體施工方法如下：用推土機將齒墻部位推至堤底設計高程，用挖掘機開挖齒槽，待挖至齒墻底部設計高程后，用C25砼澆筑，然后開始擋墻及護坡施工。砼擋墻、護坡及齒墻間隔15m設伸縮縫，縫寬2cm縫內(nèi)填閉孔低發(fā)泡沫板。

4.復合土工膜工程按設計分層充填壓實。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。焊接時對焊縫要仔細檢查，確保土工膜焊接質(zhì)量。粘土回填采用推土機分層碾壓，回填土壓實度不小于0.92。m3/h

5.石籠護墊工程鉛絲籠安裝前，應先平整場地，再將鉛絲籠錯縫擺設就位。在鉛絲籠內(nèi)填卵石時，外露面應用粒徑不小于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，河床平整嚴實，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)。地面河流觀測數(shù)據(jù)顯示，治理段進出口河水流量一致，觀測不到漏水量。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)測算礦井年排水電費可節(jié)約576萬元以上。

六、結(jié)語

實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，增強了礦井抗水災能力，顯著降低了排水電費，有利于李溝礦井安全生產(chǎn)，確保了礦區(qū)穩(wěn)定和當?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全。礦井地表水害防治工作不僅要認真落實《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)合礦井實際情況，應該與有關(guān)科研機構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)，積極探索出科學的防治技術(shù)，有效提高防治效果。

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