[发明专利]瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法

说明书

本发明涉及一种瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法，包括以下步骤：a、隧道施工迫近下伏煤层采空区地段时，采用超前地质预报方法进行探测，预测采空区范围及围岩条件；b、在隧道底部钻孔探测，确定煤层采空区的采空范围、瓦斯浓度及压力；c、在钻孔内插入外端封口且与其密封的导气管，通过洞外设置的瓦斯抽放站，将采空区内瓦斯气体向洞外抽排；d、隧道施工至采空区上方，开挖竖井揭穿采空区顶板，在下伏采空区内施作封闭砼挡墙，并对封闭段进行注浆回填；e、隧道掘进离开采空区后，对采空区进行钻孔注浆形成注浆层。本发明可对煤层采空区中的瓦斯进行快速排放，极大降低施工风险，提高隧道施工的安全可靠性。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法。

背景技术

随着我国交通建设的不断发展，铁路和公路的建设范围越来越广，隧道在线路中的占比越来越高，遇到的地质条件也越来越复杂，使得隧道在修建时会遇到穿越下伏煤层采空区的情况。煤层采空区是地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔，一般富含大量瓦斯气体，瓦斯无色无味，达到一定浓度时会发生燃烧或爆炸。在隧道穿越下伏煤层采空区施工过程中，瓦斯会涌入施工区域，如果管理和防治不当，很容易造成重大安全事故。采空区本身的空洞或空腔容易冒顶坍塌，稳定性差。隧道下方的采空区如果处理不当，尤其是铁路和高速公路，荷载大、运行速度快，隧道建成运行后可能出现衬砌结构破坏，路面、路基下沉，隧道轮廓侵入界等问题，严重危害行车安全，影响正常的交通运行。

中国发明专利CN103498697A公开了一种隧道下方采空区充填施工工法，在隧道底部向采空区钻孔，先灌注细沙再注浆填充采空区，这种方法没有在采空区设置砼挡墙，灌注的细沙和浆液会在采空区内扩散，需要大量注浆材料才能将采空区填充密实，施工时间长，成本高。然而煤层采空区普遍同时存在空洞和瓦斯现象，目前针对采空区进行治理的研究，对煤层采空区瓦斯气体的排放与控制关注程度不够，容易由此引发施工安全事故或运营风险。

本发明公开涉及一种瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法，主要应用于隧道穿越下伏煤层采空区遇到高瓦斯和下伏空洞的施工方法。可快速有效排出地层中瓦斯气体，防止瓦斯大量涌入隧道，同时对下伏采空区空洞进行填充加固处理，能有效控制空洞对隧道结构造成的不良影响。该方法施工效率高，可操作性强，能满足工程建设快速、安全、优质的各项指标要求。

发明内容

本发明旨在提供一种瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法，可对煤层采空区中的瓦斯进行快速快速排放，对采煤空洞进行有效封堵回填，极大降低施工风险，提高隧道施工的安全可靠性。

本发明采用如下技术方案：

瓦斯隧道穿越下伏煤层采空区的处置措施及其施工方法，包括如下步骤：

a、隧道施工迫近下伏煤层采空区地段时，采用超前地质预报方法进行探测，预测采空区范围及围岩条件；

b、在隧道底部钻孔探测，确定煤层采空区的采空范围、瓦斯浓度及压力；

c、在钻孔内插入外端封口且与其密封的导气管，通过洞外设置的瓦斯抽放站，将采空区内瓦斯气体向洞外抽排；

d、隧道施工至采空区上方，开挖竖井揭穿采空区顶板，在下伏采空区内施作封闭砼挡墙，并对封闭段进行注浆回填；

e、隧道掘进离开采空区后，对采空区进行钻孔注浆形成注浆层。

优选的，步骤b、c、d在监控量测条件下进行，所述监控量测包括对隧道内瓦斯浓度、周边位移、拱顶下沉和隧道底部结构进行动态监测，并通过信息反馈指导现场施工。

优选的，所述超前地质预报方法采用探地雷达系统，探测隧道掌子面下方深度40m范围内的围岩，结合其他探测资料分析掌子面下方围岩状况，确定采空区的位置、大小、形态、充填情况和采空区边界。