太原作為重要的能源基地,歷史上煤炭開采活動形成了大量采空區。為防止采空區內有害氣體溢出、防止地表漏風引發自燃、隔離危險區域保障安全,構筑密閉墻是關鍵的工程措施。以下是幾種常用解決方案及其核心建筑材料的圖文解析。
一、常用解決方案
- 磚石密閉墻
- 方案概述:這是最傳統、應用最廣泛的密閉形式。主要采用紅磚、料石等砌筑,結構堅固,服務年限長。適用于服務時間長、地壓穩定的永久性密閉。
- 施工要點:墻體厚度通常不小于0.5米,墻基需掏槽嵌入結實的煤巖體內。墻體前后需用砂漿抹面,確保氣密性。關鍵部位(如頂部、與巷道接觸處)需充填嚴實。
- 示意圖:(此處為圖1:磚石密閉墻結構剖面圖,展示墻體、掏槽、抹面層等)
- 混凝土/鋼筋混凝土密閉墻
- 方案概述:用于地壓較大、密閉強度要求高或需承受一定側壓的采空區。整體性和承載能力極佳,氣密性好。
- 施工要點:現場支模澆筑。普通混凝土墻厚度較大;當預計壓力顯著時,需配置鋼筋。墻體中常預埋檢測管(用于檢測氣體、溫度)和排水管。
- 示意圖:(此處為圖2:鋼筋混凝土密閉墻現場澆筑施工圖,展示模板、鋼筋網、預埋管件)
- 充填式密閉墻
- 方案概述:利用快速凝結材料對巷道斷面進行整體充填密封。適用于斷面不規則、頂板破碎或需快速封閉的場合。主要包括粉煤灰漿、石膏基材料、高水速凝材料等充填。
- 施工要點:在預定位置構筑擋墻模板,通過泵送管路將漿液注入待封閉空間,充滿并凝固后形成致密封閉體。施工速度快,接頂效果好。
- 示意圖:(此處為圖3:充填密閉施工示意圖,展示泵送設備、灌注管路、逐步充填過程)
- 組合式(夾心)密閉墻
- 方案概述:為提升密閉效果,常采用多層復合結構。例如“磚墻+隔熱充填層+磚墻”或“混凝土墻+氣密材料涂層”等形式。能同時滿足承壓、密封、防火、隔熱等多種要求。
- 施工要點:先砌筑承重外層,中間填充黃土、珍珠巖砂漿等隔熱密封材料,再砌筑內層。或在主體墻表面噴涂彈性密封涂料。
- 示意圖:(此處為圖4:組合式密閉墻結構分解圖,展示外層、填充層、內層及涂層)
二、核心建筑材料圖析
- 砌體材料
- 紅磚:成本低,易獲取,砌筑工藝成熟。(圖5:堆垛的紅磚)
- 料石:強度高,耐久性好,多用于關鍵部位。(圖6:鑿刻規整的料石)
- 膠凝與澆筑材料
- 水泥與砂漿:砌筑和抹面的基礎,提供粘結與強度。(圖7:水泥與攪拌好的砂漿)
- 混凝土:密閉墻的主體材料,可預制或現澆。(圖8:攪拌車正在卸出混凝土)
- 速凝充填材料(如高水材料):雙組分漿液,混合后快速凝固并微膨脹,密封性好。(圖9:A/B組分材料及混合后快速固結狀態對比)
- 輔助與功能材料
- 鋼筋:增強混凝土墻體的抗拉抗剪能力。(圖10:綁扎成網的鋼筋骨架)
- 密封/隔熱填充料:如黃土、發泡水泥、珍珠巖等,用于夾層填充。(圖11:袋裝珍珠巖保溫材料)
- 氣密涂層:如聚合物改性水泥基防水涂料,噴涂于墻面增強氣密性。(圖12:工人正在噴涂灰色彈性密封涂層)
- 預埋管件:PVC或鋼管,用于后期觀測與排水。(圖13:預埋在墻體內的檢測管與閥門)
三、方案選擇與
在太原采空區的實際治理中,密閉墻方案的選擇需綜合考慮地質條件、服務年限、密閉目的(防火、隔氣、承壓)、成本預算和施工條件。
- 永久性主要密閉:優先選用磚石結構或混凝土結構,確保百年大計。
- 快速臨時密閉或圍堵:可選用充填式密閉,爭分奪秒。
- 防火隔熱要求高:應采用組合式密閉墻,發揮材料協同優勢。
通過科學設計、合理選材、規范施工,才能構建起安全有效的采空區密閉屏障,為太原的礦山安全與生態恢復提供堅實保障。