[發明專利]高瓦斯及煤與瓦斯突出隧道切護式快速揭煤法

在審

• 申請號: 202010132629.7
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111155999A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 李磊
• 申請（專利權）人: 李磊
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21D11/14;E21D11/10;E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高瓦斯及煤與瓦斯突出隧道切護法快速揭煤方法。通過向擬揭煤隧道斷面輪廓線以外施工措施孔并對其進行高壓水力割縫，向措施孔內壓入鋼管形成管棚，并通過管棚向高壓水力割縫形成的松散煤體注水泥漿形成煤層內環形超前支護加固墻體；向擬煤隧道斷面輪廓線內的煤層施工措施孔并進行高壓水力割縫形成空腔，在揭煤隧道斷面輪廓線外的煤層環形超前支護加固墻體保護下揭開煤層空腔，實現隧道揭煤。通過本發明，能實現存在高瓦斯和煤與突出風險的隧道安全、快速揭煤，降低隧道揭煤成本。

技術領域

本發明涉及一種快速揭露隧道煤層的方法，尤其涉及存在高瓦斯、煤與瓦斯突出風險的隧道揭煤法。

背景技術

重慶巫溪至陜西鎮坪高速公路（重慶段）是國家高速公路網銀百高速聯絡線（安康·來鳳）G6911中的一段，也是重慶市高速公路網規劃（2013-2030年)“三環十二射七聯線”高速公路網規劃中“一聯線（鎮坪－巫溪．建始）”的北段。設計路線全長48.691km，隧道35934m/11座，其中3座高瓦斯隧道和2座瓦斯突出隧道。全線控制性工程有4個，其中有2座是具有高瓦斯或瓦斯突出危險的特長隧道。隧道穿越煤層段時，防治瓦斯或煤與瓦斯突出工作量大，對項目工期影響很大。

按照《防治煤與瓦斯突出規定》(以下簡稱《防突規定》)和《鐵路瓦斯隧道技術規范》(TB10120-2002)的規定，一次隧道揭煤(包括打鉆測壓、預抽煤層瓦斯等)至少需花費7～8個月的時間。揭煤所需時間長，將直接影響隧道的掘進進度。如果瓦斯含量高壓力大、煤層透氣性差，則隧道穿過煤層段就需要1～2年的時間。可見，研究和尋找一種安全、快速的隧道揭煤工藝和方法非常重要。

發明內容

針對現有隧道揭煤技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種實現高瓦斯及煤與瓦斯突出隧道施工周期短、投入少的切護式揭煤法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

1）在隧道揭煤工作斷面輪廓線位置向擬揭煤隧道斷面輪廓線外1m沿環向施工措施孔達設計深度，措施孔起到切煤、排渣、排放瓦斯、管棚壓入孔及管棚壓入導向的作用；

2）通過所述措施孔對煤層進行割縫作業并排出割縫作業所產生的煤屑，以增加割縫作用半徑區域煤層孔隙率形成松散煤體環；

3）以措施孔為導向孔壓入規格φ108×6mm、管壁打孔的鋼管形成環形管棚，通過管棚向擬揭煤隧道斷面輪廓線外的松散煤體環高壓注入水泥漿，漿液中摻入氣密劑，將割煤后煤層空隙填滿；

4）待所述混凝土凝固以后，在擬揭煤隧道斷面輪廓線外的松散煤體環內，形成與金屬管棚為骨架、徑向寬度2m以上環形注漿加固墻體；

5）擬揭煤隧道斷面輪廓線外的環形注漿加固墻體形成后，在隧道斷面內施工穿越煤層并進入煤層頂（底）板的措施孔；

6）通過措施孔對隧道擬揭開斷面范圍的煤層進行割縫，該區域內的煤層被切割為煤屑排出后形成空腔；

7）在環形注漿加固墻體的保護下進行掘進作業，揭露并穿越煤層；

上述技術方案中，揭煤隧道斷面輪廓線外的措施孔終孔間距≤4.0m，輪廓線內的措施孔間距根據割縫設備壓力、煤層f值、工期要求、隧道通風能力等綜合確定。

與現有技術比較，由于采用了上述技術方案，本發明存在以下技術優勢：

1）本發明對隧道開挖輪廓線外側煤體進行割縫后，煤體因孔隙率增加使透氣性增加，煤層瓦斯快速析出，瓦斯排放效率提高，隧道開挖輪廓線外側割縫作用半徑區域煤體瓦斯含量及壓力下降；

2）本發明采用金屬管棚與煤巖體注漿固化相結合的方法來提高隧道開挖輪廓線外側煤體強度，能夠使煤體的普氏系數從0.2提高到5~6(＞0.5)，將環形注漿加固墻體作為隧道揭煤開挖作業空間的超前支護體，利于隧道揭煤安全作業；