[实用新型]煤层采空区隧道全封闭整体式衬砌结构

说明书

技术领域

本实用新型隧道施工技术领域，尤其是涉及一种煤层采空区隧道全封闭整体式衬砌结构。

背景技术

目前，国内在瓦斯隧道施工方面对如何防治瓦斯突出问题已有许多成功先例，施工技术已趋成熟。在煤层采空区方面，国内也有针对采空区不同尺寸大小和离隧道顶部的不同距离时对隧道施工安全性影响程度和相互关系的相关研究。但是，集中多座瓦斯隧道且每座隧道都有煤层采空区和采煤巷道的情况，其施工难度和规模均很大，因而需同时采用多种超前物探方法及采取与其相对应的瓦斯预防、隧道结构加固措施等对采空区进行综合整治。

首先，对煤层采空区特点进行分析，由于采空区隧道中所潜伏的采煤巷道和采空区通常情况均已废弃多年，且这些巷道多属地方不规范的自发性乱采乱挖，经过长年风化大多已坍陷冒落，加上部分人工充填，采煤巷道和采空区多已堵塞，设计勘测难度较大，勘测时很难准确判定。根据已探明的采空区及采煤巷道情况，将上述巷道分为与线路平面交叉和立体交叉两种，而立体交叉又有空间水平交叉和煤巷从上自下斜穿隧道的立面交叉两种情况。

实际施工时，煤层采空区对隧道结构的危害性较大，由于煤层采空区具有易坍塌性和非规律性，无论其位于隧道拱顶还是隧底以下，都会因其存在导致隧道结构受力不均并相应产生不均匀沉降，因而对隧道结构安全及稳定构成危害，若不加以有效处理，最终危及线路运营安全。其危害性主要体现在如下几点：

第一、拱部采空区：拱部采空区的危害性主要是采空区充填物和未开采煤柱在开挖时冒落后形成高临空面，未坍落物在隧道结构成型后因受震动坍落所产生的冲击荷载对结构体的危害，较大块石的强力冲击可能造成隧道拱部砼裂变坍方，危及线路运营安全。此类型的危害往往不能彻底处理，只有靠加强支护和二次衬砌，并在初期支护拱部外缘设置护拱与松砂缓冲层进行预防，其危害性还体现在施工期间的安全性影响，加大了施工难度，因而危害程度很高。

第二、隧底采空区：其危害性主要是隧底持力层(即仰拱底与采空区顶板间岩层厚度)小于结构安全允许最小持力层厚，在脱空状态下受外力影响沉陷使隧道结构局部失衡，致使结构因不均匀沉降而被拉裂破坏，危及铁路运营安全，并且其潜在危害相当严重。

第三、中部采空区：此类型采空区对隧道结构而言，虽然采空区的存在会使其顶板围岩变形沉降而引起隧道围岩一定的侧向应力变形，但是相对而言不会破坏隧道的整体结构，因而其危害程度较低，加强措施即可保证。

但是，现如今还未出现一种结构设计合理且安全系数高的隧道初期支护体系，并能彻底、有效解决煤层采空区集中分布区域内隧道的安全施工及安全运行问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤层采空区隧道全封闭整体式衬砌结构，其设计合理、结构简单、施工方便且使用效果好、安全可靠，能有效杜绝隧道施工及隧道运行过程中煤层采空区内存留的瓦斯气体进入隧道洞内，减少了隧道施工及隧道运行过程中的安全隐患。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤层采空区隧道全封闭整体式衬砌结构，其特征在于：包括布设在施工隧道的初期支护结构上的整体式二次衬砌，所述整体式二次衬砌与初期支护结构之间铺设有瓦斯隔离板，所述瓦斯隔离板上设置有水气分离装置，且施工隧道的环向施工缝上设置有链式止水带，所述整体式二次衬砌的拱部、左右两侧中部和底部内侧均设置有用于对整体式二次衬砌进行对拉加固的多根配筋，所述配筋的布设位置与施工隧道的隧道开挖断面四周侧所分布煤层采空区的位置相对应，且整体式二次衬砌和铺设在其内侧的瓦斯隔离板组成一个对施工隧道进行封闭保护的全封闭式衬砌结构。

所述整体式二次衬砌的厚度为50cm±5cm。

所述初期支护结构为锚网喷联合支护结构。

所述锚网喷联合支护结构中所用的锚杆为直径为Φ25mm且长度为3.5±0.3m的中空注浆锚杆。

所述配筋的上下端部分别固定在整体式二次衬砌的内外两侧侧壁上，且多根所述配筋均从内外两侧对整体式二次衬砌进行整体加固。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理、结构简单且施工成本低，施工步骤简单，实现方便。