隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体来说，涉及一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法。

背景技术：

老房子隧道位于四川省宜宾市兴文县麒麟乡境内，全长6623m，线路为20‰的单面上坡，位于半径7000m右偏曲线上。本隧道穿越煤层高瓦斯及可溶岩地段，隧道初始风险等级评定为“高度”，进口工区为高瓦斯工区。经过地质勘查，隧道需要穿越2层煤层，煤层中富含瓦斯，对瓦斯的处理极为关键。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法，能够封闭煤层中的瓦斯，防止瓦斯从隧道其他区域渗入隧道。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法，包括以下步骤：

s1在隧道穿越聚集有瓦斯的煤层，并确定煤层走向后，在隧道揭煤起始位置开挖第一瓦斯隔离环，进行环向注浆，并在浆液中掺入气密剂，形成第一区域注浆带；

s2在穿越煤层过程中，将穿越煤层的隧道区段，喷射掺入气密剂的快凝混凝土，在混凝土表面喷涂瓦斯密封剂，并施作瓦斯隔离板，形成防渗支护区；

s3在隧道揭煤结束位置开挖第二瓦斯隔离环，进行环向注浆，并在浆液中掺入气密剂，形成第二区域注浆带。

进一步地，在所述步骤s1和s3中的第一瓦斯隔离环、第二瓦斯隔离环、第一区域注浆带和第二区域注浆带的施工包括以下步骤：

s11利用平导进行超前地质预报探测到煤层后，转入高瓦斯区域的支护施工，进行正洞轴向瓦斯隔离带的施工；

s12在距离煤层一定位置处，朝隧道环向的围岩内超挖，形成圆环形空腔，在瓦斯隧道内侧喷射气密性混凝土形成初支；

s13在圆环形空腔内对围岩环向进行注浆，浆液中掺入气密剂，形成区域注浆带；

s14注浆完成后对注浆孔进行封堵，并利用气密性混凝土对圆环空腔进行回填，回填至隧道正常的外轮廓线。

进一步地，在所述步骤s2中，所述防渗支护区的施工包括以下步骤：

s11利用平导进行超前地质预报探测到煤层后，转入高瓦斯区域的支护施工，进行正洞轴向瓦斯隔离带的施工；

s12在距离煤层一定位置处，朝隧道环向的围岩内超挖，形成圆环形空腔，在瓦斯隧道内侧喷射气密性混凝土形成初支；

s13在圆环形空腔内对围岩环向进行注浆，浆液中掺入气密剂，形成区域注浆带；

s14注浆完成后对注浆孔进行封堵，并利用气密性混凝土对圆环空腔进行回填，回填至隧道正常的外轮廓线。

进一步地，在所述步骤s22和s23中，在喷涂瓦斯密封剂施工中喷射混凝土基面凹凸不平，在铺设防水板前凿凸补凹以使基面平整。

进一步地，喷射混凝土基面凹凸高低差不大于50mm，曲线弧度>300mm，凹部长与深的比>7:1。

进一步地，在所述步骤s22和s23中，所述瓦斯隔离板与瓦斯密封剂之间设有泡沫垫层。

进一步地，在所述步骤s22和s23中，在铺设瓦斯隔离板中，将隧道喷射混凝土基面上侧画出隧道中线和瓦斯隔离板的搭接线。

本发明的有益效果：不仅能够将瓦斯隔离在煤层中，在施工期内降低瓦斯向非煤层瓦斯积极区域扩散，而且在隧道运营期，降低地层中的瓦斯向隧道内渗透扩散的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法的结构示意图；

图2是根据本发明实施例所述的一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法的防渗支护区示意图；

图3是根据本发明实施例所述的一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法的防渗支护区示意图；

图4是根据本发明实施例所述的一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法的瓦斯隔离带横截面。

图中：

1、煤层；2、隧道；3、瓦斯隔离环；31、第一瓦斯隔离环；32、第二瓦斯隔离环；4、防渗支护区；5、瓦斯隔离板；6、区域注浆带；61、第一区域注浆带；62、第二区域注浆带；7、瓦斯密封剂；8、二次衬砌；9、泡沫垫层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例所述的一种隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法，包括以下步骤：

s1在隧道穿越聚集有瓦斯的煤层1，并确定煤层1走向后，在隧道2揭煤起始位置开挖第一瓦斯隔离环31，进行环向注浆，并在浆液中掺入气密剂，形成第一区域注浆带61；

s2在穿越煤层过程中，将穿越煤层1的隧道2区段，喷射掺入气密剂的快凝混凝土，在混凝土表面喷涂瓦斯密封剂7，并施作瓦斯隔离板5，形成防渗支护区4；

s3在隧道2揭煤结束位置开挖第二瓦斯隔离环32，进行环向注浆，并在浆液中掺入气密剂，形成第二区域注浆带62。

在本发明的一个具体实施例中，第一瓦斯隔离环31、第二瓦斯隔离环32、第一区域注浆带61和第二区域注浆带62的施工包括以下步骤：

s11利用平导进行超前地质预报探测到煤层1后，转入高瓦斯区域的支护施工，进行正洞轴向瓦斯隔离带的施工；

s12在距离煤层1一定位置处，朝隧道环向的围岩内超挖，形成圆环形空腔，在瓦斯隧道2内侧喷射气密性混凝土形成初支；

s13在圆环形空腔内对围岩环向进行注浆，浆液中掺入气密剂，形成区域注浆带4；

s14注浆完成后对注浆孔进行封堵，并利用气密性混凝土对圆环空腔进行回填，回填至隧道2正常的外轮廓线。

在本发明的一个具体实施例中，在所述步骤s2中，所述防渗支护区4的施作步骤如下：

s21在上台阶、下台阶和仰拱进行开挖，并在瓦斯隧道2内侧喷射气密性混凝土分别形成上台阶初支、下台阶初支和仰拱初支；

s22将仰拱初支整平处理，在仰拱初支内侧喷涂有仰拱瓦斯密封剂7，接着铺设仰拱部瓦斯隔离板5；

s23对仰拱施作并回填气密性混凝土，在瓦斯隔离环3上喷涂有瓦斯密封剂7，在瓦斯隔离环3上铺设瓦斯隔离板5；

s24在所述瓦斯隔离板5内侧施作二次衬砌8。

在本发明的一个具体实施例中，在所述步骤s22和s23中，在喷涂瓦斯密封剂施工中喷射混凝土基面凹凸不平，在铺设防水板前凿凸补凹以使基面平整，切割钢筋头及补平工作，处理、检查并予验收，要求喷射混凝土基面凹凸高低差不大于50mm，曲线弧度要>300mm，凹部长与深的比>7：1，转角部位的曲线半径要>50mm，超出标准的部位要重新处理。

铺设瓦斯隔离板的施工包括以下步骤：施工时首先将幅面宽2.0m的成卷瓦斯隔离板焊成便于运送和悬挂符合一次衬砌长度要求的大幅面瓦斯隔离板5，拼装现场应保持干燥、平整、清洁，严禁有石子、砂粒等杂物，以免损坏或扎破拼幅瓦斯隔离板，同时应具备防火、防雨设施；检查瓦斯隔离板5的外观质量和技术性能；为防止瓦斯隔离板5被凸起喷层挤破并利于滤水防瓦斯侧漏，在瓦斯隔离板和瓦斯密封涂料涂层之间设置泡沫垫层对瓦斯隔离板5起保护作用，从拱顶中心向两边拱脚、边墙对称固定，从上至下将泡沫垫层和衬垫用射钉枪一并固定在涂料面上，拱部固定点间距0.5m左右，边墙固定点间距1m左右，固定钉距边缘5cm；在隧道喷射混凝土面上测画出隧道中线及瓦斯隔离板的搭接线，将瓦斯隔离板5铺设在铺设台架上进行，瓦斯隔离板5从隧道中线向两侧铺设，用自动爬行手动热焊器将瓦斯隔离板5熔焊在衬垫上，同时将瓦斯隔离板5焊成整体并紧贴初期支护，并适当留有余地，防止灌注混凝土时挤裂拉坏瓦斯隔离板5，瓦斯隔离板之间互相搭接15cm，搭接原则是：边墙压拱部，下游压上游，在二衬混凝土进行时，在边墙脚位置留足够长的瓦斯隔离5以利搭接。瓦斯隔离板5的铺设要紧贴初期支护，并适当留有余地，不可拉得太紧，防止灌注混凝土时挤裂拉坏瓦斯隔离板，板接缝与施工缝错开不小于1m；焊缝完成后进行质量检查，采用充气法对焊缝质量进行检查，有空隙应进行补焊。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，将煤层附近的瓦斯聚集区域与一般地层区域隔离开，不仅能够将瓦斯隔离在煤层中，在施工期内降低瓦斯向非煤层瓦斯积极区域扩散，而且在隧道运营期，降低地层中的瓦斯向隧道内渗透扩散的风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。