专利名称：一种针对露天煤矿设置的防洪坝系及其建造方法
技术领域：
本发明涉及一种防洪坝系，尤其涉及一种针对露天煤矿设置的防洪坝系及其建造方法。
背景技术：
经济社会的高速发展使得对煤炭的需求量在不断地增加，为了有效的提高每个煤矿的服务年限，需要采用高效的开采方法。露天开采由于其具有安全、高效、资源回收率高等优点，成为优选的煤矿开采方法。而露天煤矿一般情况下都处于深陡沟壑区域，容易造成雨水的聚集，为了保证露天开采的可实施性，在煤矿的周围为了达到防洪、防水的目的需要设置有防洪坝系。防洪坝是一种有效阻挡洪水的手段，但是现有的露天采矿区的防洪坝一般由土质构成，露天采矿区的防洪坝一般较高，坝体两侧的水位差较大，因此容易导致坝体渗漏，在汛期来临时需要经受洪水考验。另外，土质的防洪坝坝基容易渗漏，也对露天煤矿的开采区带来安全隐患。而且，由于该防洪坝系设置在露天煤矿的附近，而露天煤矿大规模的爆破对防洪坝系的安全性也存在一定的影响，目前尚无针对大规模爆破进行安全监测的坝系。因此为了保证露天开采的安全性，需要构建一种新型的防洪坝系。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种能够有效防止渗漏的防洪坝系及其建造方法。本发明提供的防洪坝系包括坝体和设置在坝体中的土工膜，所述土工膜的布设方向与竖直方向的坝体截面平行，所述截面与坝体的延伸方向垂直。优选地，所述土工膜的高度L > CH，其中C表示坝体的渗径系数，H为上下游水位差。优选地，所述土工膜的高度为5至7m。 优选地，所述坝系包括传感单元、放大变换单元和记录装置，其中，传感单元的一端与坝体连接，用于检测坝体的相关数据；另一端与放大变换单元连接，以便将所述数据发送到放大变换单元进行放大和转换；放大变换单元和记录装置连接，以便将放大和转换后的信号传递到记录装置进行记录。优选地，本发明还提供了一种防洪坝系的建造方法，所述方法包括a.在坝体上横向设置沟槽；b.将土工膜放置在沟槽中；c.在土工膜和坝体之间填筑土块。优选地，所述土工膜的高度满足下式L > CH,其中，L为土工膜的高度；C表示坝体的渗径系数；H为上、下游的水位差。优选地，所述土工膜的高度为5至7m。
优选地，所述方法还包括以下步骤d.在坝体的预定位置上设置多个测点，所述测点设置在爆破波的来波方向和去波方向上，在各个测点上安装传感单元，用于感测采煤区爆破后坝体相关数据；e.在采煤区爆破后，将感测到的坝体相关数据传送到放大变换单元，以便将所述数据进行放大和转换，以生成振动波信号；f.将振动波信号传送到记录装置，并在预定时刻对所述振动波信号进行记录。优选地，所述步骤f包括当在爆破的来波方向上与露天采煤区的爆破点距离最近的传感单元的相关数据所产生的振动波信号达到预定值时，开始在记录装置中记录所有传感单元的振动波数据。优选地，所述传感单元包括速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或几种。相对于现有技术，本发明的防洪坝系能够有效地防止由于坝体两侧的水位差而导致的坝体渗漏，而且，能够对露天矿区的大规模爆破进行安全监测。
图I是本发明一种具体实施方式
的防洪坝系的剖面示意图；图2是本发明一种具体实施方式
的防洪坝系上安装的安全监测系统的结构框图；图3是本发明一种具体实施方式
中在坝体上设置的测点的位置示意图；图4是本发明一种具体实施方式
的防洪坝系建造方法的流程图。
具体实施例方式如图I所示，本发明一种具体实施方式
的防洪坝系包括坝体I和设置在坝体中的土工膜2，所述土工膜2的布设方向与竖直方向的坝体截面平行，所述截面与坝体I的延伸方向垂直。通过将土工膜2与坝体I的竖直截面平行设置，使得土工膜2垂直于坝体I的地基，与传统技术中平铺在坝体表面的土工膜相比较，节省了土工膜的用量，达到了节省成本。在与坝体I的延伸方向垂直的方向上，坝体I的竖直截面可以是梯形、三角形等形状，坝体可以采用任何适合的现有坝体结构。优选地，坝体I在横向上开有沟槽，土工膜2 放置在沟槽中，横向是指与坝体延伸方向垂直的方向。沟槽可以通过链槽机开挖，也可以采用其他设备开槽。坝体I可以是土质坝体。土工膜2是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗部件，所述塑料薄膜可以由聚氯乙烯(PVC)、或聚乙烯(PE)、或EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)等高分子化学柔性材料形成，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。如图4所示，在建造本发明的防洪坝系时，首先，在步骤101，在坝体I横向上设置沟槽。可以通过链槽机开挖沟槽，也可以采用其他的设备开挖沟槽。沟槽的深度与土工膜2 的高度相适应。为了达到更佳的防渗效果，土工膜2从坝体的基底开始布置。土工膜2的高度可以小于坝体高度，也可以等于坝体的高度。优选地，为了既满足防渗要求，又达到节省材料的目的，土工膜的高度小于坝体高度。优选地，土工膜的高度L > CH，其中C表示坝体的渗径系数，H为上下游水位差。更优选地，所述土工膜高度为5 7m。然后，在步骤102，将土工膜2放置在沟槽中，即将土工膜2垂直铺设在沟槽中，所述沟槽的深度与土工膜2的高度相适应。在步骤103，在土工膜2和坝体I之间填筑土块。 在土工膜2和坝体I之间的空隙中填筑土块，从而将土工膜2和坝体I之间紧密结合在一起。优选地，为了针对露天煤矿经常进行的大规模爆破的情况，本发明还包括了以下步骤在步骤104，在防洪坝系的各坝体的预定位置上设置多个测点，在各个测点上安装传感单元。即，在需要的位置(例如坝体的边坡位置即其他危险部位)上设置测点。传感单元可以包括一种或多种适合的传感器元件，优选地可以包括水位检测元件、渗流检测元件、 速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或多种。所述传感器用于监测坝体的水位及渗流和测点的振动速度。在本发明一种优选实施方式中，如图3所示，设置了十个测点，选取其中的五个测点进行监测沿坝顶的中线布置三个测点，在坝体两端设置两个测点，即图3中的第一测点 I与第三测点3 ;在坝体中心设置一个测点，即图3中的第二测点2。另外，在坝底布置两个测点，即位于坝体中心线的中点垂直线与坝基外缘交点上的两个位置，即图3中的第四测点4与第五测点5，这两点分别代表了第一露天煤矿爆区或第二露天煤矿爆区的来波方向和去波方向的基底测点。在每个测点上，都安装了相应的传感器。优选地，在选定的代表测点上埋设传感器，设定振动速度最大的传感器为触发传感器，优选地，在距离爆破区最近的测点上安装的传感器设置为触发传感器。当触发传感器检测到震动波后，通过无线传输装置触发剩余所有传感器，研究坝体底座、中部、顶部等不同结构部位的振动参数。在该优选方案中，由于设定了记录的阈值，因此大大节约了记录装置的存储空间。爆破振动下，坝体的承载力必然会降低，可以采用原位试验的方法进行坝体的承载力试验，承载力试验用于确定坝体能承担的最大载荷，主要测量坝体抗剪承载力。水位变化存在渗流情况下和频繁振动下，坝体的承载力会降低。在一种具体实施方式
中，可以采用十字板剪切试验来测量坝体抗剪承载力。十字板剪切试验是一种用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验，该试验的过程是将十字板由钻孔压入钻孔底部的软土中，以均匀的速度转动，测得转动十字板时所需的力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。由十字板剪力试验测得的抗剪强度表示土的天然强度。煤矿实施爆破后，爆破产生的振动波会传至传感单元。在传感单元接收到振动波后，将振动信号转换为电信号，并且通过相应的线缆传输到后续元器件。传感单元与放大变换单元连接，以便将接收到的信号进行放大和转换。在步骤105，将传感单元接收到的振动波传送到放大变换单元进行放大和转换。对振动信号进行放大和变换是为了便于后续处理部件对信号进行处理。放大处理包括例如对信号幅度的增大，变换处理包括对电信号进行模数转换等处理。在步骤106，将放大和变换后的信号发送到记录装置，对信号进行存储，以便进行后续分析和处理。所述后续分析和处理可以包括将振动波输送到计算机上进行波形分析， 计算振动速度或加速度值，分析是否超出规定值。
尽管本发明是通过上述的优选实施例进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。
权利要求
1.一种针对露天煤矿设置的防洪坝系，其特征在于，所述坝系包括坝体和设置在坝体中的土工膜，所述土工膜的布设方向与竖直方向的坝体截面平行，所述截面与坝体的延伸方向垂直。
2.根据权利要求I所述的坝系，其特征在于，所述土工膜的高度L> CH，其中C表示坝体的渗径系数，H为上下游水位差。
3.根据权利要求2所述的坝系，其特征在于，所述土工膜的高度为5至7m。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的坝系，其特征在于，所述坝系包括传感单元、 放大变换单元和记录装置，其中，传感单元的一端与坝体连接，用于检测坝体的相关数据； 另一端与放大变换单元连接，以便将所述数据发送到放大变换单元进行放大和转换；放大变换单元和记录装置连接，以便将放大和转换后的信号传递到记录装置进行记录。
5.一种防洪坝系的建造方法，所述方法包括a.在坝体上横向设置沟槽；b.将土工膜放置在沟槽中；c.在土工膜和坝体之间填筑土块。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述土工膜的高度满足下式L > CH,其中，L为土工膜的高度；C表示坝体的渗径系数；H为上、下游的水位差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述土工膜的高度为5至7m。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤d.在坝体的预定位置上设置多个测点，所述测点设置在爆破波的来波方向和去波方向上，在各个测点上安装传感单元，用于感测采煤区爆破后坝体相关数据；e.在采煤区爆破后，将感测到的坝体相关数据传送到放大变换单元，以便将所述数据进行放大和转换，以生成振动波信号；f.将振动波信号传送到记录装置，并在预定时刻对所述振动波信号进行记录。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤f包括当在爆破的来波方向上与露天采煤区的爆破点距离最近的传感单元的相关数据所产生的振动波信号达到预定值时，开始在记录装置中记录所有传感单元的振动波数据。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述传感单元包括速度传感器、加速度传感器、位移检测装置中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种针对露天煤矿设置的防洪坝系及其建造方法，所述防洪坝系包括坝体和设置在坝体中的土工膜，所述土工膜的布设方向与竖直方向的坝体截面平行，所述截面与坝体的延伸方向垂直。所述防洪坝系的建造方法包括在坝体上横向设置沟槽；将土工膜放置在沟槽中；在土工膜和坝体之间填筑土块。本发明的防洪坝系能够有效地防止由于坝体两侧的水位差而导致的坝体渗漏，而且，能够对露天矿区的大规模爆破进行安全监测。
文档编号E02B3/16GK102605745SQ20121008270
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者刘殿书, 张新志, 李全生, 李胜林, 郭昭华, 顾大钊 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司