[實用新型]煤層采空區(qū)隧道初期加固及支護(hù)體系

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020241963.8
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN201714426U
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔旭;張云平;陳文珍;何炳興;王鈞榮;姬擁軍;雷耀軍;馮世軍;田軍強(qiáng);何志華;王劍;陳國斌;何武;呂鵬濤;王喜民;陳劍
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵二十局集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E21F16/02
• 分類號: E21F16/02;E21D11/10;E21D11/18
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種煤層采空區(qū)隧道初期加固及支護(hù)體系。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)在瓦斯隧道施工方面對如何防治瓦斯突出問題已有許多成功先例，施工技術(shù)已趨成熟。在煤層采空區(qū)方面，國內(nèi)也有針對采空區(qū)不同尺寸大小和離隧道頂部的不同距離時對隧道施工安全性影響程度和相互關(guān)系的相關(guān)研究。但是，集中多座瓦斯隧道且每座隧道都有煤層采空區(qū)和采煤巷道的情況，其施工難度和規(guī)模均很大，因而需同時采用多種超前物探方法及采取與其相對應(yīng)的瓦斯預(yù)防、隧道結(jié)構(gòu)加固措施等對采空區(qū)進(jìn)行綜合整治。

首先，對煤層采空區(qū)特點進(jìn)行分析，由于采空區(qū)隧道中所潛伏的采煤巷道和采空區(qū)通常情況均已廢棄多年，且這些巷道多屬地方不規(guī)范的自發(fā)性亂采亂挖，經(jīng)過長年風(fēng)化大多已坍陷冒落，加上部分人工充填，采煤巷道和采空區(qū)多已堵塞，設(shè)計勘測難度較大，勘測時很難準(zhǔn)確判定。根據(jù)已探明的采空區(qū)及采煤巷道情況，將上述巷道分為與線路平面交叉和立體交叉兩種，而立體交叉又有空間水平交叉和煤巷從上自下斜穿隧道的立面交叉兩種情況。

實際施工時，煤層采空區(qū)對隧道結(jié)構(gòu)的危害性較大，由于煤層采空區(qū)具有易坍塌性和非規(guī)律性，無論其位于隧道拱頂還是隧底以下，都會因其存在導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)受力不均并相應(yīng)產(chǎn)生不均勻沉降，因而對隧道結(jié)構(gòu)安全及穩(wěn)定構(gòu)成危害，若不加以有效處理，最終危及線路運(yùn)營安全。其危害性主要體現(xiàn)在如下幾點：

第一、拱部采空區(qū)：拱部采空區(qū)的危害性主要是采空區(qū)充填物和未開采煤柱在開挖時冒落后形成高臨空面，未坍落物在隧道結(jié)構(gòu)成型后因受震動坍落所產(chǎn)生的沖擊荷載對結(jié)構(gòu)體的危害，較大塊石的強(qiáng)力沖擊可能造成隧道拱部砼裂變坍方，危及線路運(yùn)營安全。此類型的危害往往不能徹底處理，只有靠加強(qiáng)支護(hù)和二次襯砌，并在初期支護(hù)拱部外緣設(shè)置護(hù)拱與松砂緩沖層進(jìn)行預(yù)防，其危害性還體現(xiàn)在施工期間的安全性影響，加大了施工難度，因而危害程度很高。

第二、隧底采空區(qū)：其危害性主要是隧底持力層(即仰拱底與采空區(qū)頂板間巖層厚度)小于結(jié)構(gòu)安全允許最小持力層厚，在脫空狀態(tài)下受外力影響沉陷使隧道結(jié)構(gòu)局部失衡，致使結(jié)構(gòu)因不均勻沉降而被拉裂破壞，危及鐵路運(yùn)營安全，并且其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重。

第三、中部采空區(qū)：此類型采空區(qū)對隧道結(jié)構(gòu)而言，雖然采空區(qū)的存在會使其頂板圍巖變形沉降而引起隧道圍巖一定的側(cè)向應(yīng)力變形，但是相對而言不會破壞隧道的整體結(jié)構(gòu)，因而其危害程度較低，加強(qiáng)措施即可保證。

但是，現(xiàn)如今還未出現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理且安全系數(shù)高的隧道初期支護(hù)體系，并能徹底、有效解決煤層采空區(qū)集中分布區(qū)域內(nèi)隧道的安全施工及安全運(yùn)行問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤層采空區(qū)隧道初期加固及支護(hù)體系，其設(shè)計合理、考慮全面且施工速度快、使用效果好，根據(jù)探明的煤層采空區(qū)的不同位置情況選擇對應(yīng)合適的開挖方式、加固方式、支護(hù)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)，能徹底解決煤層采空區(qū)集中分布區(qū)域內(nèi)隧道的安全施工及安全運(yùn)行問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種煤層采空區(qū)隧道初期加固及支護(hù)體系，其特征在于：包括布設(shè)在隧道開挖斷面四周側(cè)的煤層采空區(qū)內(nèi)且對施工隧道進(jìn)行加固的初期加固體系和沿施工隧道的延伸方向布設(shè)在施工隧道內(nèi)部的初期支護(hù)體系，所述初期支護(hù)體系與所述初期加固體系緊固連接為一體；所述初期加固體系包括隧道中部初期加固結(jié)構(gòu)、隧道頂部初期加固結(jié)構(gòu)和隧道底部初期加固結(jié)構(gòu)，所述隧道中部初期加固結(jié)構(gòu)布設(shè)在位于所述隧道開挖斷面中部的煤層采空區(qū)內(nèi)，所述隧道頂部初期加固結(jié)構(gòu)布設(shè)在位于所述隧道開挖斷面上部的煤層采空區(qū)內(nèi)，所述隧道底部初期加固結(jié)構(gòu)布設(shè)在位于所述隧道開挖斷面下部的煤層采空區(qū)內(nèi)。

所述隧道中部初期加固結(jié)構(gòu)包括布設(shè)在所述隧道開挖斷面中部左右兩側(cè)的護(hù)墻和布設(shè)在護(hù)墻外側(cè)且由外至內(nèi)對護(hù)墻進(jìn)行加固的土石回填墻，所述護(hù)墻和土石回填墻均布設(shè)在位于所述隧道開挖斷面中部的煤層采空區(qū)內(nèi)。

所述隧道頂部初期加固結(jié)構(gòu)包括布設(shè)在所述隧道開挖斷面正上方的砼護(hù)拱和布設(shè)在砼護(hù)拱正上方且由上至下對砼護(hù)拱進(jìn)行穩(wěn)固的砂石回填緩沖層，所述砼護(hù)拱和砂石回填緩沖層均布設(shè)在位于所述隧道開挖斷面上部的煤層采空區(qū)內(nèi)。

所述隧道底部初期加固結(jié)構(gòu)包括充填在所述隧道開挖斷面下部煤層采空區(qū)內(nèi)且經(jīng)混凝土回填進(jìn)行加固后的坍落土石充填層，所述坍落土石充填層的上表面高度與施工隧道的底部地基高度相平齊。

所述初期支護(hù)體系包括均勻噴射在施工隧道內(nèi)壁上的初噴砼層、支設(shè)在初噴砼層上且對施工隧道進(jìn)行整體支護(hù)的多道全環(huán)鋼拱架和均勻噴射在全環(huán)鋼拱架上的復(fù)噴砼層。