[发明专利]一种保障瓦斯突出隧道安全的岩体注浆加固瓦斯防治方法

说明书

本发明公开了一种保障瓦斯突出隧道安全的岩体注浆加固瓦斯防治方法，包括以下主要步骤：S1，瓦斯抽排经区域防突效果检验有效后，利用抽排孔作为注浆孔原位超前注浆加固抽排范围煤层及岩体，封堵抽排孔；S2，区域验证及后续揭煤防突工序；S3，按揭煤要求进行开挖，煤层影响段前后10m范围取消系统锚杆，采用全环φ42系统锚管，进行径向注浆加固；S4，施作支护结构。本发明在目前常用瓦斯防治措施基础上，通过利用抽排孔低压超前注浆加固岩体，阻断瓦斯运移路径，有效减少了瓦斯涌出量从而确保施工及运营安全，同时提高了隧道开挖爆破施工效率；通过对突出煤层影响范围进行开挖后全断面径向注浆，最大限度减少瓦斯渗入量，保障施工及运营安全。

技术领域

本发明涉及瓦斯突出隧道瓦斯防治技术领域，具体涉及一种保障瓦斯突出隧道安全的岩体注浆加固瓦斯防治方法。

背景技术

新建重庆铁路枢纽东环线工程鹞子岩隧道为穿越重庆中梁山脉的双线隧道，隧道洞身于观音峡背斜核部、断层附近连续6次穿越二叠系龙潭组煤系地层，煤质为焦煤，煤层间距均较小；其中K8煤层厚4.05m，瓦斯放散初速度Δp＝18，煤层瓦斯压力P＝1.5～1.6MPa，煤层坚固系数f＝0.16，煤的破坏类型为Ⅳ类，吨煤瓦斯含量16.32m3/t,地质判定该隧为瓦斯突出隧道，隧道瓦斯突出风险极高。目前瓦斯突出隧道已有很多，如天坪隧道、凉风垭隧道、玉京山隧道等，但像鹞子岩隧道同时于背斜核部、断层附近连续多次穿过瓦斯突出煤层的情况基本未见，瓦斯防治工程经验有所欠缺。

针对瓦斯突出隧道施工安全，目前瓦斯突出隧道基本已根据《防治煤与瓦斯突出规定》，按照区域防突先行、局部防突补充的原则，采取区域措施为主的防突措施，鹞子岩隧道施工过程中，由于爆破震动，煤层抽排范围外的瓦斯及预抽范围残余瓦斯运移进入隧道，隧道爆破后掌子面瓦斯浓度较高，施工安全隐患高，进一步影响运营安全。另外由于抽排孔的存在，掌子面爆破时抽排孔大量消耗爆破能量，严重影响爆破效果，施工爆破效率施工效率极低。隧道开挖后，围岩中瓦斯可能通过抽排孔及裂隙直接运移进入隧道内，导致二衬前洞内瓦斯浓度较高，具有较大的施工安全风险。隧道二衬结构施作后，目前主要利用衬砌背后的瓦斯排放系统将渗入衬砌背后的瓦斯排出洞外，同时设置全封衬砌防止瓦斯进入隧道内，该瓦斯防止措施的可靠性完全取决于施工操作水平，可靠性难以得到绝对保障，衬砌背后瓦斯可能直接进入隧道内，导致较大的运营风险。

瓦斯防治实践中，岩体注浆加固已有较多应用。详细案例如下：

1)专利号为CN201921956446.6的专利公开了一种水工瓦斯隧道注浆防治煤与瓦斯突出灾害的系统，该系统在水工瓦斯隧道开挖至煤层或进入煤层范围内，在掌子面通过实施注浆钻孔向开挖方向注入水泥砂浆，使煤层的软弱分层胶结在一起，提高煤的破坏强度，形成一套“支撑拱”，并形成一道开挖空间外部煤层向开挖煤层空间释放瓦斯的阻隔帷幕，降低煤与瓦斯突出危险性。该专利通过超前注浆加固煤层，通过提高煤层坚固系数，降低瓦斯突出风险。该方法由于未采取区域防突措施，瓦斯未排放，后续施工及揭煤过程中，具有较大的安全风险。

2)、专利号CN201710312759.7的专利公布了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，该方法通过区域注浆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。该方法由于未采取区域消突措施，瓦斯未排放，瓦斯压力为得到有效释放，后续施工及揭煤过程中，具有一定的安全风险。

3)、论文《地铁龙泉山隧道瓦斯溢出段瓦斯综合防治技术》，针对油气田地层高瓦斯隧道，采取超前探孔,雷达探测,强化通风,钻孔排放,注浆封堵等综合防控技术措施后避免了瓦斯事故,实现了安全快速掘进。该工程中，仰拱钻孔自然排放后检测发现，仰拱排放孔瓦斯浓度、涌出量衰减效果不佳，现场利用仰拱现有瓦斯排放孔作为注浆封堵孔，排放孔深度小于5m，采用水泥-水玻璃1∶1双液浆全孔一次性注浆封堵。隧底注浆在该文中用于油气瓦斯封堵，目前未有在瓦斯突出隧道中的应用报道。