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新西山坪隧道采空區(qū)施工方法一、工程概況新西山坪隧道全長3293.49m(YDK117+371.51?YDK120+665);本隧道位于既有西山坪隧道(2938.50m)右側(cè),進(jìn)口位于半徑為3500米的左偏曲線上,洞身部分位于直線上,出口位于半徑為2800的右偏曲線上,其進(jìn)口段YDK117+371.51?+451.51段80m已在既有線施工中完成,結(jié)合既有隧道一起建成,本次設(shè)計新建隧道長3213.49m。隧道里程YDK118+270處設(shè)計有一縱向變坡點,其隧道內(nèi)YDK117+371.51?YDK118+270段(898.49m)為3.0%。的上坡,YDK118+270-YDK120+665段(2395m)為5.1%的下坡。洞內(nèi)YDK118+550?YDK118+630段80m, YDK119+330?YDK118+390段60m范圍可能遇采空區(qū)或通過采空區(qū)影響帶,根據(jù)既有線施工情況,含煤地層為煤線,礦化度低,較松散,襯砌采用V級加強結(jié)構(gòu)。線路大約在YDK118+553?+623與復(fù)興隆二井、和平煤礦的煤層采空區(qū)在平面上大角度相交,該井與和平井在本段也合二為一,根據(jù)既有線和收集巷道坡度資料推算,既有線處煤層底板標(biāo)高215.12m,既有線路標(biāo)高235.8m,按洞高3m計,既有線隧道底板厚度17.68m,但由于隧道開采年代久遠(yuǎn),廢棄多年,煤層采空區(qū)資料準(zhǔn)確性低,可能對新建二線影響較大;在YDK119+328?+381與煤層采空區(qū)在平面上約36度相交,據(jù)既有線和收集巷道坡度資料推算,此次煤層底板標(biāo)高在285m以上,既有線路標(biāo)高232.3m,按洞高3m計,既有線隧道頂板厚度約50m,如上述煤層采空區(qū)資料準(zhǔn)確性低,不排除對新建二線影響較大。地震動峰值加速度0.05g;地下水只要有第四系松散巖類空隙水、基巖裂隙水,地下水化學(xué)腐蝕環(huán)境等級H1;隧道涌水量約6000m3/d。該段T3xj3含煤地層存在瓦斯問題,瓦斯含量較低。二、主要施工方法1、工序圖1工序循環(huán)作業(yè)圖超前地質(zhì)探測必須作為主要施工手段納入施工工序中。根據(jù)現(xiàn)有
地質(zhì)資料:YDK118+550?YDK118+630段自采空區(qū)中間通過,該段采空資料不明,極有可能遇到基底空虛、巷道空洞、拱頂塌陷、突水突泥、坑道瓦斯涌出等病害情況;YDK119+328?+381段自采空區(qū)下方47m處通過,雖然頂板比較厚,但該段地質(zhì)條件及采空區(qū)資料不詳細(xì),不排除可能遇到煤層、瓦斯、巷道空洞等情況。因此,超前地質(zhì)探測預(yù)報的重要性可想而知。2、超前地質(zhì)探測地質(zhì)數(shù)據(jù)資料采集
系統(tǒng)洞身施工隧施工期地質(zhì) '超前預(yù)報系地質(zhì)數(shù)據(jù)資料采集
系統(tǒng)洞身施工隧施工期地質(zhì) '超前預(yù)報系統(tǒng)有孔探測系統(tǒng)
(TSP、鉆探等)施工地質(zhì)資料處理(軟件)超前地質(zhì)預(yù)報(軟件)無孔探測系統(tǒng)
(地質(zhì)雷達(dá)探測等)工程地質(zhì)反饋超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)工作路線框圖I、地質(zhì)數(shù)據(jù)資料采集盡量調(diào)集既有線施工資料,了解既有線施工時遇到的病害情況及處理方法;盡量在當(dāng)?shù)貙ふ抑槔习傩帐占煽諈^(qū)資料,以便可以更詳細(xì)的了解該段的施工地質(zhì)情況,做到對可能遇到施工難點心中有數(shù)。II、有孔探測有孔探測是施工過程當(dāng)中最常用到的探測方法,其操作簡單,既有施工設(shè)備條件也能滿足要求。主要方法為:采用空9空心鉆鉆孔,鉆孔位置孔頂中一個,邊墻最大跨左右各一個,隧道下部左右邊墻處各一個。根據(jù)巖芯和鉆進(jìn)過程中出露的巖粉、鉆速和水質(zhì)情況,判斷前方水文、地質(zhì)條件;取巖芯,并利用巖芯作試樣進(jìn)行試驗,對鉆進(jìn)的地質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行判斷;鉆速測試,根據(jù)鉆機在巖石中的鉆進(jìn)速度和巖石特性之間的關(guān)系來判斷。在隧洞開挖正面布置鉆孔,根據(jù)鉆孔深度,可探測到前方30?50m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。YDK118+550?YDK118+630段施工加強超前探孔探測隧道下部采煤巷道,探孔每隔10m設(shè)置一處,每處設(shè)3個探孔,探深15m,并根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整探測深度和探孔分部。根據(jù)探測結(jié)果綜合分析,必要時進(jìn)行基底加固。III、 無孔探測無孔探測如:TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)探測、防爆紅外線探測儀等。施工每100?150m委托相關(guān)資質(zhì)單位進(jìn)行探測。IV、 地質(zhì)預(yù)報信息反饋派專人負(fù)責(zé):建立一個地質(zhì)信息系統(tǒng),通過各種方法收集地質(zhì)信息,輸入信息處理系統(tǒng),進(jìn)行綜合分析、判斷,并將處理結(jié)果反饋給施工現(xiàn)場,及時調(diào)整施工方法和參數(shù)。然后從施工過程中獲取新的地質(zhì)信息,更新地質(zhì)信息系統(tǒng),經(jīng)處理后,再一次反饋給施工現(xiàn)場,如此往復(fù)。通過地質(zhì)信息系統(tǒng)的及時、準(zhǔn)確預(yù)報,為信息化施工提供決策依據(jù)。3、超前支護(hù)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報反饋信息,如前方遇到拱頂巷道、開采空洞、留碴破碎層等,必須采取超前支護(hù)通過。、拱頂巷道如果巷道與隧道聯(lián)通時,超前探孔探測:巷道內(nèi)是否虛碴覆蓋、積水多大、淤泥多深、瓦斯?jié)舛鹊惹闆r,以便確定施工方案。a、探明巷道內(nèi)情況后,如果水大,淤泥多,虛碴方比較大,則利用地質(zhì)鉆打孔,將水排出;插入?10鋼花管,鋼花管深至巷道頂部,利用噴射機向巷道內(nèi)吹砂,待砂滿后,注水玻璃,注漿壓力2.0Mpa;相交較大處,可視情況調(diào)整鋼花管根數(shù)及注漿范圍;最后根據(jù)巷道與隧道相交寬度,施工超前小導(dǎo)管或者@89大管棚,注水泥漿,壓力1.0Mpa。超前支護(hù)完成,即可進(jìn)行開挖。開挖時必須遵循,短進(jìn)尺、弱爆破、快支護(hù)的原則,快速封閉成環(huán),二襯緊跟。二襯施作時,防排水系統(tǒng)加密,可能時,可在巷道內(nèi)插入42mm鋼管,將水引入隧道排水溝中。如圖2所示。b、若水小,泥少,虛碴少??蓪⒙?lián)通道挖開即可。初期支護(hù)緊跟,并埋入42mm鋼管連接至隧道排水溝中。最后二襯盡快施作。、開采空洞利用地質(zhì)鉆打孔,將空洞水排出;插入@110鋼花管,鋼花管深至洞頂,利用噴射機向巷道內(nèi)吹砂,待砂滿后,注水泥漿,注漿壓力1.0Mpa;相交較大處,可視情況調(diào)整鋼花管根數(shù)及注漿范圍;最后根據(jù)空洞寬度,施工超前小導(dǎo)管或者@89大管棚,注水泥漿,壓力1.0Mpa。超前支護(hù)完成,即可進(jìn)行開挖。開挖時必須遵循,短進(jìn)尺、弱爆破、快支護(hù)的原則,快速封閉成環(huán),二襯緊跟。、留碴破碎層探明情況后,使用超前小導(dǎo)管或者@89大管棚,注水泥漿,壓力1.0Mpa。開挖時必須遵循,短進(jìn)尺、弱爆破、快支護(hù)的原則,快速封閉成環(huán),二襯緊跟。4、瓦斯及天然氣隧道穿越煤礦區(qū),瓦斯及天然氣豐富,雖然有可能已經(jīng)采空,但不排除坑道聚氣涌出,瓦斯緩慢滲出、噴出等情況,對隧道施工造成嚴(yán)重威脅。隧道施工中,必須采取措施將工作面瓦斯?jié)舛冉抵?%以下才能鉆爆掘進(jìn)。為加快瓦斯排放速度,避免事故發(fā)生,必須建預(yù)報系統(tǒng)。充分做好鉆孔超前探測預(yù)報工作,并派專人持瓦斯?jié)舛忍綔y儀進(jìn)行探測,做到細(xì)微變化都能察覺的程度,并將信息反饋至作業(yè)隊伍,指導(dǎo)施工。具體方法如下:a、向工作面前方鉆若干個孔,使鉆孔范圍的瓦斯提前排放出來,使裂隙逐漸卸壓,應(yīng)力集中帶逐漸移往裂隙深處,從而在一定范圍內(nèi)消除或降低瓦斯突出的危險。超前鉆孔:在工作面按平行與隧道掘進(jìn)方向或略向外傾斜布置鉆孔??讖揭话銥?5?300mm,孔深一般在15m以上。鉆孔控制在開挖斷面周邊外2?3m的范圍。超前距離:超前距離是超前孔的長度與允許掘進(jìn)長度的長度之差。超前距離不小于5m,即每次掘進(jìn)均能保留不小于5m的經(jīng)過瓦斯排放和應(yīng)力轉(zhuǎn)移的安全距離。注意事項:在超前鉆孔過程中,隨著已完鉆孔的增多,瓦斯的排放量將逐漸增大,因此需要加強對工作面瓦斯?jié)舛鹊臋z測,當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛瘸^1.5%時必須停止鉆孔,待其濃度降至允許范圍后再繼續(xù)作業(yè)。b、采用半斷面、微臺階的施工方法,臺階長度控制在3~5m,在開挖上半段面前,視圍巖情況進(jìn)行超前小鋼管或設(shè)超前錨桿補強,開挖后及時噴錨。必須及時鋪底或施做仰拱,及時用氣密性砼做全封閉襯砌。當(dāng)超前孔排放瓦斯的效果不夠理想時,采用深孔松動爆破,炮眼直徑采用42mm,深為8?12m,裝藥長度為孔深減去5.5?6.0m,藥卷必須送至孔底,每個藥卷1個雷管;采用孔內(nèi)外大串聯(lián)連線方式。爆破前必須停電,人員全部撤出洞外,在洞外控制爆破。C、防治瓦斯爆炸措施降低洞內(nèi)瓦斯?jié)舛龋捍胧┲饕羌訌娡L(fēng),確保洞內(nèi)風(fēng)速保持在0.25m/s以上。瓦斯?jié)舛确辣拗颠_(dá)到1.5%:發(fā)出報警,撤出人員,停止一切作業(yè),加速通風(fēng),同時打開高壓風(fēng)閥門進(jìn)行送風(fēng)。超過1%:發(fā)警戒信號,指揮員、安全員隨時監(jiān)測,禁止放炮,切斷掌子面電源,加強通風(fēng)。超過0.5%:洞內(nèi)所有設(shè)備均應(yīng)是礦用防暴型,發(fā)出第一次警報,加強監(jiān)測,強化通風(fēng)。超過0.25%:停止洞內(nèi)焊接作業(yè)。低于0.25%:正常作業(yè)及通風(fēng)。防火措施:使用毫秒雷管和煤礦安全炸藥,雷管總延期不得超過130ms;深度小于0.6m的炮眼嚴(yán)禁放炮。洞內(nèi)機械設(shè)備均采用防爆型。出碴進(jìn)料采用有軌運輸,洞內(nèi)禁止進(jìn)行電焊、氣焊作業(yè),特殊的、不可避免的焊接,在焊接過程中要有檢測人員旁站檢測,瓦斯?jié)舛刃璧陀?.5%。施工人員嚴(yán)禁穿戴化纖衣物進(jìn)洞,不使用各種塑料管材。為防治產(chǎn)生撞擊火花,裝碴前要將石碴灑水濕潤,拆卸鋼模板和鋪設(shè)軌道時,均使用木錘。5、 初期支護(hù)初期支護(hù)依據(jù)‘巖變我變'的原則,及時調(diào)整支護(hù)參數(shù),及早封閉圍巖,防止瓦斯、天然氣滲出。6、 仰拱填充必須及時鋪底或施做仰拱,及時用氣密性砼做全封閉支護(hù)。施工中每一次仰拱填充循環(huán)都必須對隧底進(jìn)行探測,目前已知YDK118+550?YDK118+630段自采空區(qū)中部通過,隧道下部可能存在巷道,采空洞室等。隧道施工開挖及施作仰拱前必須采用大量探、物探等措施進(jìn)行超前探測。探孔每隔10m設(shè)置一處,每處設(shè)3個探孔,探深15m,并根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整探測深度和探孔分部。根據(jù)探測結(jié)果綜合分析,必要時進(jìn)行基底加固。具體加固措施如下:基底采用①76鋼花管注漿加固,間距1.2m,梅花形布置,加固深度為20.0m。見圖3。注漿材料——根據(jù)鉆孔揭示的隧底情況酌情采用,空洞選采用摻加速凝劑的濃漿、超細(xì)水泥漿,一般采空區(qū)破碎帶和煤巷回填體可選水泥沙漿,水泥標(biāo)號不能少于32.5。注漿配合比,注漿終壓一一水灰比一般0.5?1.0、注漿壓力一般1?2Mpa,具體可根據(jù)現(xiàn)場注漿試驗結(jié)果適當(dāng)調(diào)整;單孔注漿結(jié)束條件:“注漿壓力逐步升高,達(dá)到設(shè)計終壓并繼續(xù)10min以上,進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4;有一定的注入量,一般當(dāng)注漿量小于10L/min”即可結(jié)束,但要求隧道縱向每隔10m設(shè)檢查孔。檢查孔應(yīng)取巖心觀察漿液充填飽滿,并通過壓水檢查:在1Mpa的壓力下,觀察進(jìn)水量是否小于1L/min.m,如不合格應(yīng)補鉆孔注漿。根據(jù)探明的地質(zhì)情況,采空區(qū)及采煤巷道范圍內(nèi)每20m設(shè)置一道環(huán)向沉降縫,沉降縫用瀝青麻絮填充。7、 監(jiān)控量測監(jiān)控量測作為隧道施工的主要指導(dǎo)手段,必須納入施工工序當(dāng)中。我隧道施工至采空區(qū)時,監(jiān)控量測點進(jìn)行加密。每8m一個量測斷面,拱頂一個點,邊墻四個點,隧底中線處一個點。量測頻率每天3次,穩(wěn)定后每天1次。嚴(yán)密監(jiān)控隧道圍巖的變化及隧道下沉情況,及時將信息反饋。當(dāng)變化異常時,及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。8、 襯砌及時施作襯砌,襯砌砼采用氣密性砼。根據(jù)探明的地質(zhì)情況,采空區(qū)及采煤巷道范圍內(nèi)每20m設(shè)置一道環(huán)向沉降縫,與仰拱沉降縫連成一個斷面,沉降縫用瀝青麻絮填充。三、注意事項1、超前地質(zhì)探測必須嚴(yán)格謹(jǐn)密,不能
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