[發(fā)明專利]瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110014613.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113153414B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志強(qiáng);譚因軍;溫郁斌;魏杰;孫臣生;趙宇;曹學(xué)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);山西昔榆高速公路有限公司;山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21F15/00;E21F17/18
• 代理公司: 成都高遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李安霞;謝一平

本發(fā)明涉及一種瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法，包括以下步驟：a、隧道施工迫近下伏煤層采空區(qū)地段時(shí)，采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法進(jìn)行探測(cè)，預(yù)測(cè)采空區(qū)范圍及圍巖條件；b、在隧道底部鉆孔探測(cè)，確定煤層采空區(qū)的采空范圍、瓦斯?jié)舛燃皦毫Γ籧、在鉆孔內(nèi)插入外端封口且與其密封的導(dǎo)氣管，通過(guò)洞外設(shè)置的瓦斯抽放站，將采空區(qū)內(nèi)瓦斯氣體向洞外抽排；d、隧道施工至采空區(qū)上方，開(kāi)挖豎井揭穿采空區(qū)頂板，在下伏采空區(qū)內(nèi)施作封閉砼擋墻，并對(duì)封閉段進(jìn)行注漿回填；e、隧道掘進(jìn)離開(kāi)采空區(qū)后，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行鉆孔注漿形成注漿層。本發(fā)明可對(duì)煤層采空區(qū)中的瓦斯進(jìn)行快速排放，極大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道施工的安全可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)交通建設(shè)的不斷發(fā)展，鐵路和公路的建設(shè)范圍越來(lái)越廣，隧道在線路中的占比越來(lái)越高，遇到的地質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜，使得隧道在修建時(shí)會(huì)遇到穿越下伏煤層采空區(qū)的情況。煤層采空區(qū)是地下煤炭或煤矸石等開(kāi)采完成后留下的空洞或空腔，一般富含大量瓦斯氣體，瓦斯無(wú)色無(wú)味，達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。在隧道穿越下伏煤層采空區(qū)施工過(guò)程中，瓦斯會(huì)涌入施工區(qū)域，如果管理和防治不當(dāng)，很容易造成重大安全事故。采空區(qū)本身的空洞或空腔容易冒頂坍塌，穩(wěn)定性差。隧道下方的采空區(qū)如果處理不當(dāng)，尤其是鐵路和高速公路，荷載大、運(yùn)行速度快，隧道建成運(yùn)行后可能出現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)破壞，路面、路基下沉，隧道輪廓侵入界等問(wèn)題，嚴(yán)重危害行車(chē)安全，影響正常的交通運(yùn)行。

中國(guó)發(fā)明專利CN103498697A公開(kāi)了一種隧道下方采空區(qū)充填施工工法，在隧道底部向采空區(qū)鉆孔，先灌注細(xì)沙再注漿填充采空區(qū)，這種方法沒(méi)有在采空區(qū)設(shè)置砼擋墻，灌注的細(xì)沙和漿液會(huì)在采空區(qū)內(nèi)擴(kuò)散，需要大量注漿材料才能將采空區(qū)填充密實(shí)，施工時(shí)間長(zhǎng)，成本高。然而煤層采空區(qū)普遍同時(shí)存在空洞和瓦斯現(xiàn)象，目前針對(duì)采空區(qū)進(jìn)行治理的研究，對(duì)煤層采空區(qū)瓦斯氣體的排放與控制關(guān)注程度不夠，容易由此引發(fā)施工安全事故或運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明公開(kāi)涉及一種瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法，主要應(yīng)用于隧道穿越下伏煤層采空區(qū)遇到高瓦斯和下伏空洞的施工方法。可快速有效排出地層中瓦斯氣體，防止瓦斯大量涌入隧道，同時(shí)對(duì)下伏采空區(qū)空洞進(jìn)行填充加固處理，能有效控制空洞對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的不良影響。該方法施工效率高，可操作性強(qiáng)，能滿足工程建設(shè)快速、安全、優(yōu)質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法，可對(duì)煤層采空區(qū)中的瓦斯進(jìn)行快速快速排放，對(duì)采煤空洞進(jìn)行有效封堵回填，極大降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高隧道施工的安全可靠性。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

瓦斯隧道穿越下伏煤層采空區(qū)的處置措施及其施工方法，包括如下步驟：

a、隧道施工迫近下伏煤層采空區(qū)地段時(shí)，采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法進(jìn)行探測(cè)，預(yù)測(cè)采空區(qū)范圍及圍巖條件；

b、在隧道底部鉆孔探測(cè)，確定煤層采空區(qū)的采空范圍、瓦斯?jié)舛燃皦毫Γ?/p>

c、在鉆孔內(nèi)插入外端封口且與其密封的導(dǎo)氣管，通過(guò)洞外設(shè)置的瓦斯抽放站，將采空區(qū)內(nèi)瓦斯氣體向洞外抽排；

d、隧道施工至采空區(qū)上方，開(kāi)挖豎井揭穿采空區(qū)頂板，在下伏采空區(qū)內(nèi)施作封閉砼擋墻，并對(duì)封閉段進(jìn)行注漿回填；

e、隧道掘進(jìn)離開(kāi)采空區(qū)后，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行鉆孔注漿形成注漿層。

優(yōu)選的，步驟b、c、d在監(jiān)控量測(cè)條件下進(jìn)行，所述監(jiān)控量測(cè)包括對(duì)隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛取⒅苓呂灰啤⒐绊斚鲁梁退淼赖撞拷Y(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)信息反饋指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

優(yōu)選的，所述超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法采用探地雷達(dá)系統(tǒng)，探測(cè)隧道掌子面下方深度40m范圍內(nèi)的圍巖，結(jié)合其他探測(cè)資料分析掌子面下方圍巖狀況，確定采空區(qū)的位置、大小、形態(tài)、充填情況和采空區(qū)邊界。