《一種地下水庫壩體及其構築方法》是國家能源投資集團有限責任公司、神華神東煤炭集團有限責任公司、北京低碳清潔能源研究所於2018年12月6日申請的發明專利，該專利申請號為201811483462，公布號為CN109763862B，專利公布日為2020年8月11日，發明人是李全生、顧大釗、方傑、李捷、張勇、曹志國。
《一種地下水庫壩體及其構築方法》公開了一種地下水庫壩體及其構築方法，包括至少兩個間隔布置的煤柱壩體；在任意相鄰的兩個所述煤柱壩體之間設定有人工壩體；所述人工壩體包括壩體基座和密封頂梁結構。
2022年7月22日，《一種地下水庫壩體及其構築方法》獲得第二十三屆中國專利金獎。
（概述圖為《一種地下水庫壩體及其構築方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種地下水庫壩體及其構築方法
- 公布號：CN109763862B
- 公布日：2020年8月11日
- 申請號：201811483462
- 申請日：2018年12月6日
- 申請人：國家能源投資集團有限責任公司、神華神東煤炭集團有限責任公司、北京低碳清潔能源研究所
- 地址：北京市東城區安外西濱河路22號
- 發明人：李全生、顧大釗、方傑、李捷、張勇、曹志國
- 代理機構：北京邦信陽專利商標代理有限公司
- 代理人：張相升
- Int.Cl.：E21F17/103(2006.01)I
- 類別：授權專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在煤礦開採中，將地下水資源進行儲存，構建煤礦地下水庫，通過抽水管道在未來實現套用，特別對於西部缺水地區，實現水資源保護和煤炭資源協調開發，對於環境的保護有重要意義。人工壩體與煤柱壩體連線處是壩體的薄弱環節，為保障安全，2018年12月之前的已經研發了煤柱壩體和人工壩體掏槽連線工藝，即在煤柱上先掏槽，後錨固，再澆築矽，並注漿防滲，構築形成人工壩體。但是具體壩體厚度多少合適，壩體與頂板的連線處防滲性如何最佳化特別是頂板在采動應力導致的裂隙發育後，如何保證在上下層地下水庫之間的大垂距、高壓差的輸送水時的安全性，都是需要我們考慮的問題，同時需要保證壩體的快速高效建造，降低生產成本。
發明內容
專利目的
《一種地下水庫壩體及其構築方法》的目的在於提供一種地下水庫壩體及其構築方法，其人工壩體的構築通過快速組裝的方式實現，提高了施工效率，降低了施工成本。
技術方案
《一種地下水庫壩體及其構築方法》提供了一種地下水庫壩體，包括至少兩個間隔布置的煤柱壩體；
所述煤柱壩體的內側為水庫主體，所述煤柱壩體的外側為巷道，所述煤柱壩體的頂部與所述巷道的巷道頂板密封連線；其中，在任意相鄰的兩個所述煤柱壩體之間設定有人工壩體；所述人工壩體包括壩體基座和設定所述壩體基座上的密封頂梁結構：所述壩體基座包括面對所述水庫主體的基座內側端和面對所述巷道的基座外側端；所述密封頂梁結構包括第一項梁和第二頂梁。
所述第一頂梁包括第一頂梁主體和與所述第一頂梁主體連線的第一頂梁密封端，在所述第一項梁密封端上向下延伸有第一凸起部；所述第二頂梁包括第二頂梁主體和與所述第二項梁主體連線的第二頂梁密封端，在所述第二頂梁密封端上向下延伸有第二凸起部；所述第一項梁與所述第二頂梁密封連線，所述第一頂梁和所述第二項梁的頂部分別與所述巷道頂板密封連線；所述第一凸起部靠近所述水庫主體，並且所述第一凸起部至少部分與所述基座內側端密封連線，所述第二凸起部靠近所述巷道，並且所述第二凸起部至少部分與所述基座外側端密封連線。
進一步地，在所述第一頂梁中設定有注漿管；在所述第一頂梁密封端上連線有頂梁擋板；所述注漿管包括第一連線端和第二連線端，所述第一連線端從所述第一頂梁密封端中朝向所述水庫主體側穿出，並與所述頂梁擋板連線：所述第二連線端從所述第一頂梁主體中朝向所述巷道側穿出；在所述第一項梁面對所述壩體基座的底面上設定有與所述注漿管連通的注漿孔。進一步地，所述第一頂梁密封端的底面上設定有第一凹面，在所述第一凹面與所述壩體基座之間形成有第一注漿空間，所述注漿孔與所述第一注漿空間連通：所述第二頂梁密封端的底面上設定有第二凹面，在所述第二凹面與所述壩體基座之間形成有第二注漿空間；在所述第一注漿空間和所述第二注漿空間內澆築有密封連線體。
進一步地，所述第一凹面包括具有第一曲率的第一曲面和具有第二曲率的第二曲面；所述第一曲面距離所述第一頂梁主體的距離大於所述第二曲面距離所述第一項梁主體的距離所述第一曲率大於所述第二曲率；所述第二凹面包括具有第三曲率的第三曲面和具有第四曲率的第四曲面；所述第三曲面距離所述第二項梁主體的距離大於所述第四曲面距離所述第二項梁主體的距離；所述第三曲率大於所述第四曲率。
進一步地，在所述第一項梁密封端的項面設定有與所述巷道項板密封接觸的第一斜面；在從所述第一頂梁密封端至所述第一項梁主體的方向上，所述第一斜面向上逐漸傾斜延伸：在所述第二項梁密封端的項面設定有與所述巷道項板密封接觸的第二斜面；在從所述第二項梁密封端至所述第二頂梁主體的方向上，所述第二斜面向上逐漸傾斜延伸。進一步地，所述第一頂梁包括兩個相對設定的第一頂梁側面，所述第一頂梁側面為平面。進一步地，在所述壩體基座上設定有多塊緊挨在一起的所述第一頂梁；其中一塊所述第一頂梁與一側的所述煤柱壩體密封連線；所述第二頂梁密封連線在另一側的所述煤柱壩體與一塊所述第一頂梁之間。
所述壩體基座的厚度通過如下公式計算得出。當煤層的厚度在3.5—5米之間時，計算公式如下：
計算公式如下：
當煤層的厚度在5—8米之間時，計算公式如下：
其中，B為人工壩體基座的厚度；η為側壓係數，側壓係數由公式η=μ/（1—μ）得出，μ為泊松比；h為煤層厚度：α為內摩擦角；K為集中係數；γ為岩層平均容重；H為煤層埋深C為人工壩體與煤層頂底板之間的黏聚力：P為兩側的煤柱壩體對人工壩體的壓力。
改善效果
《一種地下水庫壩體及其構築方法》提供的地下水庫壩體及其構築方法採用在地面建造壩體模組，井下快速組裝；選取更加合理的建造材料和工藝，提高隔水效果，採用有效的模組組合方式，提高壩體頂部防滲效果。通過將第一頂梁的第一凸起部與壩體基座的基座內側端密封連線，將第二頂梁的第二凸起部與壩體基座的基座外側端密封連線，方便快速構築，並提高了隔水效果。
附圖說明
圖1為《一種地下水庫壩體及其構築方法》施例提供的地下水庫壩體的俯視圖；
圖2為壩體基座的立體圖；
圖3為密封頂梁結構從第二頂梁側看的立體圖；
圖4為密封項梁結構從第一項梁側看的立體圖；
圖5為第一頂梁、頂梁擋板和注漿管連線的的剖視圖；
圖6為注漿管的剖視圖；
圖7為第二頂梁的側視圖；
圖8為將第一頂梁翻轉90°，將第一頂梁的一側的第一頂梁側面朝向下放置，第一頂梁側面與壩體基座接觸的示意圖；
圖9為將第一頂梁在壩體基座上翻轉90°，使第一頂梁的底面與壩體基座接觸，使第一凸起部向下凸起延伸的示意圖；
圖10為通過牽引設備拉動第一頂梁的示意圖；
圖11為將第二項梁構築在一根第一頂梁與一側的煤柱壩體之間的示意圖。
 圖1 |  圖2 |  圖3 |
 圖4 |  圖5 |  圖6 |
 圖7 |  圖8 |  圖9 |
 圖10 |  圖11 | / |
權利要求
1.《一種地下水庫壩體及其構築方法》包括至少兩個間隔布置的煤柱壩體：所述煤柱壩體的內側為水庫主體，所述煤柱壩體的外側為巷道，所述煤柱壩體的頂部與所述巷道的巷道頂板密封連線。其中，在任意相鄰的兩個所述煤柱壩體之間設定有人工壩體；其特徵在於，所述人工壩體包括壩體基應和設定所述壩體基座上的密封頂梁結構；所述壩體基座包括面對所述水庫主體的基座內側端和面對所述巷道的基座外側端；所述密封頂梁結構包括第一頂梁和第二頂梁：所述第一頂梁包括第一頂梁主體和與所述第一頂梁主體連線的第一項梁密封端，在所述第一頂梁密封端上向下延伸有第一凸起部：所述第二頂梁包括第二頂梁主體和與所述第二頂梁主體連線的第二頂梁密封端，在所述第二頂梁密封端上向下延伸有第二凸起部；所述第一頂梁與所述第二頂梁密封連線，所述第一頂梁和所述第二頂梁的頂部分別與所述巷道頂板密封連線；所述第一頂梁密封端至少部分位於所述水庫主體內，所述第一凸起部靠近所述水庫主體，並且所述第一凸起部至少部分與所述基座內側端密封連線：其中，在所述第一頂梁密封端接受來自水的壓力時，其會朝向所述巷道側輕微移動，進而使得所述第一凸起部與所述壩體基座更緊密地密封在一起；所述第二凸起部靠近所述巷道，並且所述第二凸起部至少部分與所述基座外側端密封連線。
2.根據權利要求1所述的地下水庫壩體，其特徵在於，在所述第一頂梁中設定有注漿管；在所述第一頂梁密封端上連線有頂梁擋板；所述注漿管包括第一連線端和第二連線端，所述第一連線端從所述第一頂梁密封端中朝向所述水庫主體側穿出，並與所述頂梁擋板連線；所述第二連線端從所述第一項梁主體中朝向所述巷道側穿出；在所述第一頂梁面對所述壩體基座的底面上設定有與所述注漿管連通的注漿孔。
3.根據權利要求2所述的地下水庫壩體，其特徵在於，所述第一頂梁密封端的底面上設定有第一凹面，在所述第一凹面與所述壩體基座之間形成有第一注漿空間，所述注漿孔與所述第一注漿空間連通；所述第二項梁密封端的底面上設定有第二凹面，在所述第二凹面與所述壩體基座之間形成有第二注漿空間；在所述第一注漿空間和所述第二注漿空間內澆築有密封連線體。
4.根據權利要求3所述的地下水庫壩體，其特徵在於，所述第一凹面包括具有第一曲率的第一曲面和具有第二曲率的第二曲面；所述第一曲面距離所述第一頂梁主體的距離大於所述第二曲面距離所述第一項梁主體的距離；所述第一曲率大於所述第二曲率；所述第二凹面包括具有第三曲率的第三曲面和具有第四曲率的第四曲面；所述第三曲面距離所述第二頂梁主體的距離大於所述第四曲面距離所述第二項梁主體的距離；所述第三曲率大於所述第四曲率。
5.根據權利要求1—4中任一項所述的地下水庫壩體，其特徵在於，在所述第一頂梁密封端的項面設定有與所述巷道項板密封接觸的第一斜面：在從所述第一頂梁密封端至所述第一項梁主體的方向上，所述第一斜面向上逐漸傾斜延伸；在所述第二頂梁密封端的頂面設定有與所述巷道項板密封接觸的第二斜面；在從所述第二頂梁密封端至所述第二頂梁主體的方向上，所述第二斜面向上逐漸傾斜延伸。
6.根據權利要求1所述的地下水庫壩體，其特徵在於，所述第一頂梁包括兩個相對設定的第一頂梁側面，所述第一頂梁側面為平面。
7.根據權利要求1所述的地下水庫壩體，其特徵在於，在所述壩體基座上設定有多塊緊挨在一起的所述第一項梁；其中一塊所述第一頂梁與一側的所述煤柱壩體密封連線；所述第二頂梁密封連線在另一側的所述煤柱壩體與一塊所述第一頂梁之間。
8.根據權利要求1所述的地下水庫壩體，其特徵在於，所述壩體基座的厚度通過如下公式計算得出：當煤層的厚度在3.5—5米之間時，計算公式如下：
當煤層的厚度在5—8米之間時，計算公式如下：
其中，B為人工壩體基座的厚度；η為側壓係數，側壓係數由公式η=μ/（1—μ）得出，μ為泊松比；h為煤層厚度：α為內摩擦角；K為集中係數；γ為岩層平均容重；H為煤層埋深C為人工壩體與煤層頂底板之間的黏聚力：P為兩側的煤柱壩體對人工壩體的壓力。
9.根據權利要求8所述的地下水庫壩體，其特徵在於，所述壩體基座由多塊基座模組構築而成；每塊所述基座模組都呈六面體；所述基座模組的每條邊上都設定有注漿槽，相鄰的所述基座模組之間的所述注漿槽拼成模組注漿孔。
10.一種對權利要求1—9中任一項所述的地下水庫壩體進行構築的構築方法，其特徵在於，包括如下步驟：S1:選擇兩個間隔設定的煤柱壩體；S2:在兩個所述煤柱壩體之間構築人工壩體；其中，述人工壩體的構築方法如下：S21:在兩個所述煤柱壩體之間從下往上構築壩體基座至預設高度：S22:在所述壩體基座上構築密封頂梁結構，並將密封頂梁結構密封連線在所述壩體基座、巷道頂板和兩側的所述煤柱壩體之間。其中，所述密封頂梁結構的構築方法如下：S221:將所述密封頂梁結構的第一頂梁放置在所述壩體基座上，將所述第一頂梁密封端至少部分放置在所述水庫主體內，並使所述第一頂梁靠近水庫主體側的第一凸起部與所述壩體基座上靠近所述水庫主體側的基座內側端密封連線；S222:將所述密封頂梁結構的第二項梁放置在所述壩體基座上，並使所述第二頂梁靠近巷道側的第二凸起部與所述壩體基座上靠近所述巷道側的基座外側端密封連線。
11.根據權利要求10所述的構築方法，其特徵在於，在所述步驟S221中還包括如下步驟：S2211:將所述第一頂梁翻轉90°，將所述第一項梁的一側的第一項梁側面朝向下放置：S2212:將所述第一頂梁向上移動至所述壩體基座的上方，使得所述第一頂梁側面與所述壩體基座接觸；$2213:朝向所述水庫主體側推動所述第一頂梁，並使得所述第一凸起部至少部分位於所述水庫主體內；S2214:將所述第一頂梁在所述壩體基座上翻轉90°，使所述第一項梁的底面與所述壩體基座接觸，使所述第一凸起部向下凸起延伸：S2215:朝向所述巷道側拉動所述第一頂梁，並使得第一凸起部與所述基座內側端密封接觸，使得第一頂梁密封端的頂面上的第一斜面與所述巷道頂板密封接觸。
12.根據權利要求11所述的構築方法，其特徵在於，在所述第一頂梁中設定有注漿管；在所述第一頂梁密封端上連線有頂梁擋板：所述注漿管包括第一連線端和第二連線端，所述第一連線端從所述第一頂梁密封端中朝向所述水庫主體側穿出，並與所述頂梁擋板連線：所述第二連線端從所述第一頂梁主體中朝向所述巷道側穿出；在所述第一項梁面對所述壩體基座的底面上設定有與所述注漿管連通的注漿孔：在所述步驟S2215中還包括如下步驟：在巷道頂板上安裝滑輪；在所述第一頂梁的注漿管的第二連線端上連線有拉繩，將拉繩繞過滑輪並與位於所述巷道內的牽引設備連線；通過所述牽引設備朝向所述巷道側拉動所述第一頂梁。
13.根據權利要求10所述的構築方法，其特徵在於，在所述步驟S222中還包括如下步驟：S2221:將所述第二項梁的底面向下放置；S2222:將所述第二項梁向上移動至所述壩體基座的上方，使得所述第二頂梁位於一塊所述第一項梁與一側的所述煤柱壩體之間；使得所述第二頂梁的底面與所述壩體基座接觸，使得所述第二頂梁的第二凸起部位於所述巷道內並向下延伸；S2223:朝向所述水庫主體側推動所述第二項梁，直至使得所述第二凸起部與所述基座外側端密封接觸，使得第二項梁密封端的頂面上的第二斜面與所述巷道頂板密封接觸。
14.根據權利要求11所述的構築方法，其特徵在於，在所述壩體基座上按照S2211S2215的方式布置多塊所述第一頂梁；任意相鄰的兩塊所述第一頂梁的第一頂梁側面緊密接觸；其中第一塊安裝的所述第一頂梁與一側的所述煤柱壩體密封接觸，最後一塊安裝的所述第一頂梁與另一側的所述煤柱壩體之間形成有用於安裝所述第二頂梁的安裝空間：將所述第二頂梁安裝在所述安裝空間內。
15.根據權利要求12所述的構築方法，其特徵在於，所述密封頂梁結構的構築方法還包括如下步驟：S223:向所述煤柱壩體、所述第一頂梁、所述第二頂梁和所述壩體基座之間的間隙內注漿；其中，注漿步驟包括：S2231:將所述巷道內的注漿設備與所述第一頂梁內的注漿管的第二連線端連線：S2232:通過所述注漿設備向所述注漿管內注入密封連線體漿液；S2233:密封連線體漿液通過所述第一項梁的注漿孔進入所述壩體基座、所述煤柱壩體、所述第一頂梁和所述第二頂梁之間的間隙內；S2234:靜置預設時間，直至所述密封連線體漿液凝固形成密封連線體。
16.根據權利要求15所述的構築方法，其特徵在於，所述注漿步驟還包括第一注漿階段和第二注漿階段；其中，在所述第一注漿階段時，將多塊所述第一頂梁中的中間位置的所述注漿管的第二連線端與所述注漿設備連線，將其餘的所述注漿管的第二連線端封堵；在所述第二注漿階段時，將多塊所述第一頂梁中的兩側的所述注漿管的第二連線端與所述注漿設備連線，將其餘的所述注漿管的第二連線端封堵。
17.根據權利要求15所述的構築方法，其特徵在於，在構築密封頂梁結構之前，還包括如下步驟：對所述壩體基座的表面進行全方位噴漿密封：在通過注漿設備向所述注漿管內注漿之前，還包括如下步驟：從所述巷道內對所述壩體基座、所述壩體頂梁結構和煤柱壩體的表面進行噴漿密封。進一步地，述壩體基座由多塊基座模組構築而成；每塊所述基座模組都呈六面體：所述基座模組的每條邊上都設定有注漿槽，相鄰的所述基座模組之間的所述注漿槽拼成模組注漿孔。
實施方式
《一種地下水庫壩體及其構築方法》實施例提供的地下水庫壩體，包括至少兩個間隔布置的煤柱壩體1。煤柱壩體1的內側為水庫主體100，煤柱壩體1的外側為巷道200，煤柱壩體1的頂部與巷道200的巷道頂板201密封連線。其中，在任意相鄰的兩個煤柱壩體1之間設定有人工壩體2。人工壩體2包括壩體基座3和設定壩體基座3上的密封頂梁結構4。壩體基座3包括面對水庫主體100的基座內側端32和面對巷道200的基座外側端33。
密封頂梁結構4包括第一頂梁41和第二頂梁42。第一頂梁41包括第一頂梁主體411和與第一頂梁主體411連線的第一頂梁密封端412，在第一項梁密封端412上向下延伸有第一凸起部413。第二頂梁42包括第二頂梁主體421和與第二頂梁主體421連線的第二頂梁密封端422，在第二頁梁密封端422上向下延伸有第二凸起部423。第一項梁41與第二頂梁42密封連線，第一項梁41和第二項梁42的頂部分別與巷道頂板201密封連線。第一凸起部413靠近水庫主體100，並且第一凸起部413至少部分與基座內側端32密封連線，第二凸起部423靠近巷道200，並且第二凸起部423至少部分與基座外側端33密封連線。
壩體基座3和密封頂梁結構4可以在地面上建造標準化壩體模組，在井下快速組裝，降低了建造水庫的周期和成本。密封頂梁結構4主要由第一頂梁41和第二項梁42構成，其中第一頂梁41包括第一頂梁主體411和第一頂梁密封端412，第一頂梁主體411和第一頂梁密封端412一體成型。第一頂梁密封端412靠近水庫主體100側，在第一頂梁密封端412上向下延伸有第一凸起部413。構築時，第一頂梁密封端412至少部分位於水庫主體100內，第一凸起部413至少部分與基座內側端32密封連線。在第一頂梁密封端412接受來自水的壓力時，其會朝向巷道200側輕微移動，進而使得第一凸起部413與壩體基座3更緊密地密封在一起。第一頂梁41具有長邊、寬邊和豎邊，其長邊沿著從巷道200至水庫主體100的方向延伸，其豎邊沿著垂直方向延伸，其寬邊沿著從一側煤柱壩體1至另一側煤柱壩體1的方向延伸。其中第一頂梁41的長邊和豎邊都大於寬邊。在鋪裝第一項梁41時，先將第一頂梁41正向翻轉90°，使第一頂梁側面410向下，從而使得第一項梁41以較窄的寬邊塞入巷道項板201與壩體基座3之間，利於朝向水庫主體100側推動第一頂梁41，並且可以避免第一凸起部413在壩體基座3上因移動而磨損導致損壞。
在將第一頂梁密封端412推動至水庫主體100側時，至少部分第一頂梁密封端412位於水庫主體100內，再將第一頂梁41反向翻轉90°，使第一頂梁41的底面向下，第一凸起部413向下延伸。然後，再向巷道200側拉動第一頂梁41，直至第一凸起部413至少部分與基座內側端32密封接觸，可以實現快速構築第一頂梁41部分，並且由於第一凸起部413與壩體基座3密封連線，提高了隔水性能。第二頂梁42主要由第二頂梁主體421和第二頂梁密封端422組成，第二頂梁主體421和第二頂梁密封端422一體成型，第二項梁密封端422靠近巷道200側，在第二項梁密封端422上向下延伸有第二凸起部423。構築時，第二項梁密封端422至少部分位於巷道200內，第二凸起部423至少部分與基座外側端33密封連線。由於在構築密封項梁結構4時，先鋪裝第一頂梁41，最後將第二頂梁42密封在一側的煤柱壩體1與一塊第一頂梁41之間，此時在壩體基座3上沒有足夠的空間翻轉第二頂梁42，所以第二頂梁42直接推入或塞入或插入煤柱壩體1與一塊第一項梁41之間。所以將第二頂梁密封端422設定在靠近巷道200側，將第二凸起部423設定在第二項梁密封端422的下表面上並向下延伸。從而將第二頂梁42朝向水庫主體100側推動時，使得第二凸起部423與基座外側端33密封連線，可以實現快速構築第二頂梁42部分，並提高了隔水性能。當然，在構築密封項梁結構4時，使得第一頂梁41與第二項梁42密封連線，相鄰的第一頂梁41之間密封連線，使得第一頂梁41和第二頂梁42的頂部分別與巷道項板201密封連線，提高隔水性能。
綜上所述，《一種地下水庫壩體及其構築方法》提供的地下水庫壩體，採用在地面建造壩體模組，井下快速組裝：選取更加合理的建造材料和工藝，提高隔水效果，採用有效的模組組合方式，提高壩體頂部防滲效果。較佳地，如圖5—6和圖10所示，在第一頂梁41中設定有注漿管6。在第一項梁密封端412上連線有頂梁擋板5。
注漿管6包括第一連線端61和第二連線端62，第一連線端61從第一頂梁密封端412中朝向水庫主體100側穿出，並與頂梁擋板5連線。第二連線端62從第一頂梁主體411中朝向巷道100側穿出，在第一頂梁41面對壩體基座3的底面上設定有與注漿管6連通的注漿孔416。通過設定注漿管6可以向第一頂梁41與壩體基座3之間的間隙內注入密封連線體漿液，進而形成密封連線體，以起到密封隔水性能。在注漿管6上設定有開口63，注漿孔416與開口63連通，用於漿液流通。注漿管6為高強度注漿管，其可以為金屬管，例如鋼管。其第一連線端61與頂梁擋板5連線，其第二連線端62可以與拉繩7連線，進而通過牽引設備9拉動拉繩7，拉繩7拉動注漿管6，注漿管6拉動頂梁擋板5，再通過頂梁擋板5推動第一頂梁41，使第一頂梁5朝向巷道200側移動，通過頂梁擋板5方便拉動第一頂梁41朝向巷道200側移動。
較佳地，如圖5、圖7和圖10—11所示，第一項梁密封端412的底面上設定有第一凹面414，在第一凹面414與壩體基座3之間形成有第一注漿空間，注漿孔416與第一注漿空間連通。第二頂梁密封端422的底面上設定有第二凹面424，在第二凹面424與壩體基座3之間形成有第二注漿空間。在第一注漿空間和第二注漿空間內澆築有密封連線體。將密封連線體漿液通過注漿孔416注入第一注漿空間和第二注漿空間內，靜置一段時間後，在第一注漿空間和第二注漿空間內形成密封連線體，提高了密封和隔水效果。密封連線體可以為混凝土體，也可以為水泥—玻璃聯合體。密封連線體漿液的配料為：丙凝防水材料、普逋矽酸鹽水泥、水玻璃和石灰，它們廢熱質量比分別為25：15：10：1。其中，普逋矽酸鹽水泥模數為2.2以下，水玻璃濃度為35波美度。
較佳地，如圖5和圖7所示，第一凹面414包括具有第一曲率的第一曲面4141和具有第二曲率的第二曲面4142。第一曲面4141距離第一頂梁主體411的距離大於第二曲面4142距離第一頂梁主411體的距離。第一曲率大於第二曲率。第二凹面424包括具有第三曲率的第三曲面4241和具有第四曲率的第四曲面4242.第三曲面4241距離第二項梁主體421的距離大於第四曲面4242距離第二頂梁主體421的距離。第三曲率大於第四曲率。
通過將第一凹面414設定為由第一曲面4141和第二曲面4142組成，可以保證在拉動第一頂梁41時，第一凹面414至少部分與基座內側端32密封接觸，在移動幅度小時，第二曲面4142能夠與基座內側端32密封接觸，在移動幅度大時，第一曲面4141能夠與基座內側端32密封接觸，一方面提高了密封效果，另一方面還可以避免注漿時，漿液漏出。通過將第二凹面424設定為由第三曲面4241和第四曲面4242組成，可以保證在推動第二頂梁42時，第二凹面424至少部分與基座外側端33密封接觸，在移動幅度小時，第四曲面4242能夠與基座外側端33密封接觸，在移動幅度大時，第三曲面4241能夠與基座外側端33密封接觸，一方面提高了密封效果，另一方面還可以避免注漿時，漿液漏出。較佳地，如圖5和圖7所示，在第一項梁密封端412的項面設定有與巷道項板201密封接觸的第一斜面415。
在從第一項梁密封端412至第一頂梁主體411的方向上，第一斜面415向上逐漸傾斜延伸。在第二項梁密封端422的項面設定有與巷道項板201密封接觸的第二斜面425。在從第二頂梁密封端422至第二頂梁主體421的方向上，第二斜面425向上逐漸傾斜延伸。在構築密封頂梁結構4時，第一斜面415與巷道頂板201密封接觸，第二斜面425與巷道頂板201密封接觸，提高了密封效果和隔水性能。較佳地，如圖4所示，第一頂梁41包括兩個相對設定的第一頂梁側面410，第一頂梁側面410為平面。如此設定，在將第一項梁41第一次翻轉放置在壩體基座3上時，第一頂梁側面410向下與壩體基座3接觸，方便朝向水庫主體100側推動第一頂梁41。較佳地，如圖3—4所示，在壩體基座3上設定有多塊緊挨在一起的第一頂梁41。其中一塊第一頂梁41與一側的煤柱壩體1密封連線，第二頂梁42密封連線在另一側的煤柱壩體1與一塊第一項梁41之間。
相鄰的兩塊第一頂梁41緊挨在一起，並密封接觸。第一塊第一頂梁41與煤柱壩體1密封接觸，最後一塊第一頂梁41與另一側煤柱壩體1之間間隔有預設距離，形成安裝空間。第二頂梁42安裝在該安裝空間內，其一側與最後的一塊第一頂梁41密封連線，其另一側與煤柱壩體1密封連線。如此布置，方便密封項梁結構4的構築，並可以提高密封性能和隔水效果。
結合圖1—11所示，《一種地下水庫壩體及其構築方法》實施例提供的一種地下水庫壩體的構築方法，包括如下步驟：S1:選擇兩個間隔設定的煤柱壩體1。S2:在兩個煤柱壩體1之間構築人工壩體2。其中，人工壩體2的構築方法如下：S21:在兩個煤柱壩體1之間從下往上構築壩體基座3至預設高度。S22:在壩體基座3上構築密封項梁結構4，並將密封項梁結構4密封連線在壩體基座3、巷道頂板201和兩側的煤柱壩體1之間。
其中，密封頂梁結構4的構築方法如下。S221:將密封項梁結構4的第一頂梁41放置在壩體基座3上，並使第一項梁41靠近水庫主體100側的第一凸起部413與壩體基座3上靠近水庫主體100側的基座內側端32密封連線。S222:將密封頂梁結構4的第二頂梁42放置在壩體基座3上，並使第二頂梁42靠近巷道200側的第二凸起部423與壩體基座3上靠近巷道200側的基座外側端33密封連線。
《一種地下水庫壩體及其構築方法》提供的地下水庫壩體的構築方法，採用在地面建造壩體模組，井下快速組裝；選取更加合理的建造材料和工藝，提高隔水效果，採用有效的模組組合方式，提高壩體頂部防滲效果。較佳地，在步驟S221中還包括如下步驟：S2211:將第一頂梁41翻轉90°，將第一頂梁41的一側的第一頂梁側面410朝向下放置。S2212:將第一頂梁41向上移動至壩體基座3的上方，使得第一頂梁側面410與壩體基座3接觸。S2213:朝向水庫主體100側推動第一頂梁41，並使得第一凸起部413至少部分位於水庫主體100內。S2214:將第一頂梁41在壩體基座3上翻轉90°，使第一頂梁41的底面與壩體基座3接觸，使第一凸起部413向下凸起延伸。S2215:朝向巷道200側拉動第一頂梁41，並使得第一凸起部413與基座內側端32密封接觸，使得第一頂梁密封端412的項面上的第一斜面415與巷道頂板201密封接觸。如此施工，可以實現快速構築第一頂梁41部分，並且由於第一凸起部413與壩體基座3密封連線，第一斜面415與巷道頂板201密封接觸，提高了隔水性能。較佳地，如圖10所示，在步驟$2215中還包括如下步驟：在巷道頂板201上安裝滑輪8。在第一頂梁41的注漿管6的第二連線端62上連線有拉繩7，將拉繩7繞過滑輪8並與位於巷道200內的牽引設備9連線。通過牽引設備9朝向巷道200側拉動第一項梁41。如此施工，方便拉動第一項梁41朝向巷道200側移動，進而與壩體基座3密封連線。牽引設備9可以牽引機、牽引車等等機器。
較佳地，如圖11所示，在步驟S222中還包括如下步驟：S2221:將第二項梁42的底面向下放置。S2222:將第二頂梁42向上移動至壩體基座3的上方，使得第二頂梁42位於一塊第一頂梁41與一側的煤柱壩體1之間。使得第二頂梁42的底面與壩體基座3接觸，使得第二頂梁42的第二凸起部423位於巷道200內並向下延伸。
S2223:朝向水庫主體100側推動第二頂梁42，直至使得第二凸起部423與基座外側端33密封接觸，使得第二頂梁密封端422的頂面上的第二斜面425與巷道頂板201密封接觸。如此施工，可以實現快速構築第二頂梁42部分，並且由於第二凸起部423與壩體基座3密封連線，第二斜面425與巷道項板201密封接觸，提高了隔水性能。較佳地，在壩體基座3上按照S2211—S2215的方式布置多塊第一頂梁41。任意相鄰的兩塊第一項梁41的第一頂梁側面410緊密接觸。其中第一塊安裝的第一頂梁41與一側的煤柱壩體1密封接觸，最後一塊安裝的第一頂梁41與另一側的煤柱壩體1之間形成有用於安裝第二頂梁42的安裝空間。將第二頂梁42安裝在安裝空間內。
相鄰的兩塊第一頂梁41緊挨在一起，並密封接觸。第一塊第一頂梁41與煤柱壩體1密封接觸，最後一塊第一項梁41與另一側煤柱壩體1之間間隔有預設距離，形成安裝空間。第二頂梁42安裝在該安裝空間內，其一側與最後的一塊第一頂梁41密封連線，其另一側與煤柱壩體1密封連線。如此布置，方便密封項梁結構4的構築，並可以提高密封性能和隔水效果。較佳地，密封頂梁結構4的構築方法還包括如下步驟：S223:向煤柱壩體1、第一頂梁41、第二頂梁42和壩體基座3之間的間隙內注漿。其中，注漿步驟包括：S2231:將巷道200內的注漿設備與第一項梁41內的注漿管6的第二連線端62連線。S2232:通過注漿設備向注漿管6內注入密封連線體漿液。S2233:密封連線體漿液通過第一頂梁41的注漿孔416進入壩體基座3、煤柱壩體1、第一頂梁41和第二頂梁42之間的間隙內。S2234:靜置預設時間，直至密封連線體漿液凝固形成密封連線體。通過注入密封連線體，可以提高密封和隔水性能，還可以將相鄰的壩體基座3、煤柱壩體1、第一頂梁41和第二頂梁42緊密連線在一起。較佳地，注漿步驟還包括第一注漿階段和第二注漿階段。
其中，在第一注漿階段時，將多塊第一頂梁41中的中間位置的注漿管6的第二連線端62與注漿設備連線，將其餘的注漿管6的第二連線端62封堵。在第二注漿階段時，將多塊第一頂梁41中的兩側的注漿管6的第二連線端62與注漿設備連線，將其餘的注漿管6的第二連線端62封堵。注漿管6的第一連線端61為封閉端，漿液不會流出，僅從開口63流出。先將中間位置的注漿管6與注漿設備連線，將其餘的注漿管6的第二連線端62封堵。通過注漿設備向中間位置的注漿管6注漿，此時漿液從中間向兩側流動。然後，再將兩側的注漿管6的第二連線端62與注漿設備連線，將其餘的注漿管6的第二連線端62封堵。通過注漿設備向兩側位置的注漿管6注漿，此時漿液從兩側向中間流動，可以使得密封連線體漿液均勻的填充在第一注漿空間和第二注漿空間內，提高密封效果和隔水性能。
注漿過程為：第一注漿階段快速注漿，僅通過中間位置的兩個注漿管6的第二連線端62注漿，注漿速度為1.5立方米/分鐘，當阻力增大，速度降低到0.5立方米/分鐘時，停止注漿。第二注漿階段慢速注漿，封住中間位置的兩個注漿管6的第二連線端62，打開最兩側的注漿管6的第二連線端62，慢速高壓注漿，注漿速度為0.3立方米/分鐘，注漿壓力為3兆帕。當注漿速度降低到0.1米/分鐘時，停止注漿。
較佳地，在構築密封項梁結構4之前，還包括如下步驟：對壩體基座3的表面進行全方位噴漿密封。在通過注漿設備向注漿管內注漿之前，還包括如下步驟：從巷道200內對壩體基座3、壩體頂梁結構4和煤柱壩體1的表面進行噴漿密封。噴漿的漿液也為密封連線體漿液，起到密封作用。
首先，在構築密封頂梁結構4之前，對壩體基座3進行全方位噴漿，將巷道側表面和水庫主體側表面及上表面都進行大厚度噴漿，噴漿厚度200—350毫米，提高壩體基座3的密封效果。
其次，在通過注漿設備向注漿管內注漿之前，對巷道側的壩體基座3、壩體頂梁結構4和煤柱壩體1以及他們與圍岩的接觸面密封，噴漿厚度為250毫米，提高密封效果，並可以避免在注漿時，漿液從縫隙中流出。密封連線體漿液在靜置6小時後，一般可以變成密封連線體。根據需要，可以將上述各技術方案進行結合，以達到最佳技術效果。
榮譽表彰
2022年7月22日，《一種地下水庫壩體及其構築方法》獲得第二十三屆中國專利金獎。
