采空區(qū)治理方案

1、太古高速公路S2標西山隧道1#豎井瓦斯與采空區(qū)治理方案 中鐵十二局集團有限公司太古高速公路S2標項目經(jīng)理部二00九年十一月一、編制依據(jù)1、煤礦安全規(guī)程2、煤礦安全技術(shù)操作規(guī)程3、太原至古交高速公路S2標西山隧道實施性施工組織設(shè)計標西山隧道實施性施工組織設(shè)計；4、太原至古交高速公路西山隧道1#豎井及風機房采空區(qū)勘察與處治設(shè)計說明；5、公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ042-94）6、太原至古交高速公路（Y（Z）K0+900至Y（Z）K7+550，單幅長6.65Km）兩階段施工圖設(shè)計，隧道，第二冊（共二冊）（第二分冊，共三分冊）二、基本原則瓦斯隧道必須貫徹“先測后進，有疑必測，不明不進”的指導方針，堅

2、持“加強通風,勤測瓦斯,嚴禁火源”三條基本原則，堅持“安全之上安全至上，質(zhì)量優(yōu)先，團結(jié)拼搏，務期必成”的管理原則。采空區(qū)經(jīng)治理后，采空區(qū)殘余空洞和松散冒落物巖體得到充填和有效的加固，提高隧道圍巖的整體性。同時通過注漿，在豎井一定范圍形成環(huán)形柱狀水泥漿液結(jié)石體，隔斷采空區(qū)積水涌入，有利于施工及運營安全。三、工程概況太原至古交高速公路S2標西山隧道1號豎井位于ZK5+940左44米處，豎井設(shè)計深度346.8米。圍巖為石炭系上統(tǒng)山西組（C3s）、太原組（C3t）、中統(tǒng)本溪組（C2b）泥巖夾砂巖、石灰?guī)r、煤層、鐵鋁巖層；奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）、上馬家溝組（O2s）泥灰?guī)r、石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀

3、灰?guī)r、白云質(zhì)泥灰?guī)r，圍巖級別級。有兩層采空區(qū)，深部采空冒落帶厚度達18米，圍巖穩(wěn)定性差。1#豎井是西山隧道的附屬工程，豎井深度360米，開挖斷面直徑9.75米。1#豎井井身穿越龍池煤礦采空區(qū)，采空區(qū)深度102米。地面風機房等建筑物下均為采空區(qū)，采空區(qū)直接影響豎井的施工地面建筑物的安全。四、治理原則施工區(qū)域內(nèi)的采空區(qū)為小窯采空區(qū)，回采率低，充水，采空區(qū)具有隱蔽性和復雜性。豎井采空區(qū)治理除加固豎井圍巖、阻隔采空區(qū)積水與豎井范圍的水力聯(lián)系外，考慮到漿液的凝固時間和工期、天氣因素，豎井范圍采用純水泥漿加24%的速凝劑進行注漿充填治理。風機房下采空區(qū)治理主要是充填加固，防止采空區(qū)的塌陷冒落采空區(qū)治理采用

4、水泥與粉煤灰的重量比為2：8的配比進行治理。采空區(qū)內(nèi)殘存有瓦斯，鉆探時若有瓦斯涌出，立即停止鉆探，撤離施工人員并對瓦斯?jié)舛冗M行檢測，同理加強通風同時加強通風。五、瓦斯排放、檢測1、項目部配齊瓦斯檢查工。豎井配備一名專職瓦斯檢查工，在注漿孔鉆成或估計可能有瓦斯氣體溢出時對井內(nèi)進行瓦斯?jié)舛葯z測。2、建立瓦斯、二氧化碳和其它有毒有害氣體檢查制度。3、井內(nèi)瓦斯檢查地點、范圍和檢查值處理標準必須按煤礦安全技術(shù)操作規(guī)程的規(guī)定嚴格執(zhí)行4、掘進工作面風流中的瓦斯?jié)舛瘸瑯颂幚泶胧┍仨毎疵旱V安全技術(shù)操作規(guī)程有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5、瓦斯檢查工必須嚴格執(zhí)行巡回檢查制度和請示報告制度，認真填寫瓦斯檢查班報。每次檢查瓦斯的結(jié)果

5、，都必須記入瓦斯檢查記錄表，并通知現(xiàn)場工作人員。6、必須執(zhí)行工作地點現(xiàn)場手上交接班制度，但不得超過被測掘進工作面范圍；7、嚴禁空班漏檢、假檢和謊報瓦斯。隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛认拗浦导俺尢幚泶胧┑?點限值超 限 處 理 措 施低瓦斯工區(qū)任意處0.5%超限處20m范圍內(nèi)立即停工，查明原因，加強通風監(jiān)測局部瓦斯積聚（體積大于0.5m3）2.0%附近20m停工，撤人，斷電，進行處理，加強通風開挖工作面風流中1.0%停止爆破工作爆破后工作面風流1.0%超限時繼續(xù)通風不得進人電氣開關(guān)20m范圍內(nèi)0.5%超限時應停機并不得啟動鉆孔排放瓦斯時回風流中1.0%超限時撤人，停電，調(diào)整風量六、瓦斯排放1、隧道開挖面距采空

6、區(qū)30米時，施作超前鉆孔，對開挖面前方地質(zhì)進行探測。超前鉆孔直徑89，超前鉆孔23個，孔深約20米。2、施作超前鉆孔在掌子面打23個抵至采空區(qū)的超前鉆孔，并進入底板巖層不小于0.5米，采用可取芯的鉆頭,獲取圍巖狀況、有害氣體的巖層含水等方面的信息有害氣體和巖層含水等方面的信息。搜集全部鉆芯后每鉆完一個孔，即對每孔，按相關(guān)瓦斯檢測規(guī)定檢測有關(guān)指標，判定其突出危險性，判定是否進行瓦斯排放。 3、瓦斯排放瓦斯排放采用108孔，要求鉆透并進入底板巖層小于 0.5米，各孔洞間距為0.6米，瓦斯排放范圍開挖輪廓線以外5米，按步驟進行排放。4、加強通風加強通風是防止瓦斯積聚的最主要、最有效的方法，

7、本隧道設(shè)計為低瓦斯區(qū)，豎井采用2×17KW軸流式通風機進行壓入式通風,風管采用500mm柔性防靜電、阻燃風筒。（1）風筒掛設(shè)1、通風機出口設(shè)置剛性風筒連接，風機和風筒接口處法蘭間加密封墊。剛性風管與軟風管接合處綁扎三道，以減小局部漏風和阻力。2、 風管必須采用抗靜電、阻燃的風管，有出廠合格證。風管口到開挖面距離不大于30m，嚴禁放炮作業(yè)時摘取掌子面風管。3、 風管吊掛和維護每班應明確專人負責。每班必須對全部風管進行檢查，發(fā)現(xiàn)破損等情況及時處理，損壞的風管必須及時更換。風管百米漏風率不應大于2%。4、 掛設(shè)風管要平、順、直。在作業(yè)時，按洞內(nèi)管線布置圖測設(shè)風管中線位置按洞內(nèi)管線布置圖測設(shè)

8、風管掛設(shè)位置，布6mm8mm鋼筋拉線，用緊線器拉緊。風管吊掛在拉線下，垂直向下。為避免6mm8mm鋼筋受沖擊波振動、洞內(nèi)潮濕空氣腐蝕等原因造成斷裂，增設(shè)10mm尼龍繩掛圈。拐彎處要設(shè)彎頭或緩慢拐彎，不拐死彎。（2）掌子面通風情況壓入式通風時，掌子面排煙過程與空氣射流作用有直接關(guān)系，新鮮空氣從風筒口射出，形成空氣射流。射流在有效區(qū)間中出現(xiàn)“貼壁現(xiàn)象”，詳見圖。由于“貼壁現(xiàn)象”存在，使射流出現(xiàn)有效射程， m，其中為有效射流，s為隧道斷面。風筒出口距掌子面距離小于時，（S為隧道斷面），由于射流的紊流擴散作用，使掌子面炮煙、瓦斯等與新鮮空氣摻混，源源不斷的新風逐漸把污風置換，本隧道通風時，風筒出口距掌

9、子面距離基本在30米以內(nèi)。當風筒出口距掌子面距離較遠時，在射流有效射程之外形成一個反向流動的循環(huán)渦流區(qū)，使新鮮風流不能直接到達掌子面。 （3）瓦斯隧道通風特殊要求及注意事項嚴格執(zhí)行通風機專人負責制，洞內(nèi)臨時停工，不能停風，停風洞內(nèi)必須停電，撤人。洞內(nèi)必須先通風，瓦斯檢查低于0.5%時方可送電。通風機與洞內(nèi)供電必須為兩套供電系統(tǒng)，400千瓦發(fā)電機，必須首先保證通風機停電時用電。通風由專職通風管理人員擔任，負責調(diào)節(jié)、遷移、拆除通風設(shè)施的工作。洞內(nèi)供風要保證每人每分鐘最少的供風量。瓦斯隧道的主風機應確保有兩條獨立的供電線路。在井口設(shè)置柵欄與警告牌，人員不得進內(nèi)。七、注漿工藝設(shè)計1、注漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)由

10、料場、攪拌機、漿液池、供水系統(tǒng)、注漿泵、壓力表、封孔裝置、注漿管道等組成。2、施工工藝要求本工程施工工藝流程如下圖：定 點成孔及下套管下注漿管、澆鑄孔口管灌 漿終止灌漿觀察注漿情況攪制漿液備 料（1）定點注漿孔用全站儀、皮尺進行測量放樣，鉆孔實際位置原則上不超過設(shè)計位置1m。但因受地形影響，可視具體情況在取得現(xiàn)場監(jiān)理的認可下進行調(diào)整。（2）成孔工藝采空區(qū)處治利用垂直鉆機鉆進至采空區(qū)域進行注漿填充，注漿孔設(shè)計以1#豎井中心為圓心，環(huán)型布孔，孔距10米。半徑15米范圍進行灌漿處治。風機房采空區(qū)處治以風機房建筑邊界外25米進行環(huán)形布孔，孔距20米。孔數(shù)為59個，總鉆進延米6179米，每百米孔斜不超過

11、2°。注漿孔鉆至采空區(qū)底板以下1m。鉆進時采用127mm鉆頭開鉆，鉆至較完整基巖或地表下4147m后，變徑為91mm。做好鉆探原始記錄和巖芯取樣及拍照工作。鉆進過程中未到采空區(qū)深度如遇突然漏水或抱鉆時必須立即提鉆停止鉆進。提鉆后并進行灌漿或壓漿填充，使漏水或塌孔區(qū)域得到堵漏和護壁的作用。使繼續(xù)鉆進得到有效地保證。漏水或塌孔區(qū)域灌漿或壓漿量較大時應雙液漿進行灌注，防止?jié){液流的太遠。待漿液初凝后再進行鉆進。直至鉆進止采空區(qū)域直至鉆進至采空區(qū)域。（3）注漿材料的配制漿液配制按設(shè)計漿液配合比進行。水用定量容器計量；水泥按袋計量；水 泥攪拌機漿液池注漿泵鉆孔速凝劑 水或粉煤灰注漿材料由水、水泥

12、、速凝劑、粉煤灰組成。每次攪拌時間不少于3分鐘。水泥和符合國家標準的32.5#普通硅酸鹽水泥；粉煤灰符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB1596）國家III極標準級標準；施工拌制用水采用飲用水符合混凝土拌合用水標準；速凝劑選用水玻璃。采空區(qū)治理為水泥粉煤灰漿，其中水泥占固相的20%，粉煤灰占固相的80%。豎井采空區(qū)注漿漿液為純水泥漿，其中水灰比為1：1.01：1.8。根據(jù)現(xiàn)場情況，采用較稠的漿液或在漿液中摻加水泥重量的24%速凝劑，使注入采空區(qū)的漿液盡快凝固，防止?jié){液流失。（4）注漿工藝及有關(guān)參數(shù)注漿采用漿液濃底先稀后稠的方法注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法。鉆孔達到設(shè)計深度，應立即停鉆，將注漿

13、管下入孔內(nèi)，直至下到采空區(qū)域。封口安裝球閥，連接管路準備注漿。制漿采用JB-600高速攪拌機進行攪拌注漿，每次攪拌量為0.6立方,制漿完成后,放入漿液池內(nèi),由注漿機吸入注入孔內(nèi)。注漿時應先注水十分鐘后注漿時應先注水1-2分鐘后，打通注漿通道后，再進行注漿。注漿量較大時應采取間隙注漿注漿量較大時應采取間歇注漿，并調(diào)整注漿的濃度，如在注漿過程中，一直沒有產(chǎn)生壓力應停止注漿。待初凝后再進行補充注漿，使?jié){液不能走的太遠，起到區(qū)域填充的目地。地表漏漿，注漿量達到或壓力達到設(shè)計要求時，只要滿足其中任一條件時，應停止注漿，為本孔結(jié)束注漿。注漿過程中做好以下幾項記錄；：水泥數(shù)量、粉煤灰數(shù)量、其它添加劑數(shù)量、注

14、漿起始時間、終止時間、注漿壓力、停止注漿原因等數(shù)據(jù)，及時告知監(jiān)理。當泵量小于50L/min時，孔口壓力在2-3Mpa，穩(wěn)定10-15分鐘后可結(jié)果該孔的注漿施工。為便于漿液能順利的到達采空區(qū)域，不受氣阻的影響。更充分而有效地填充采空區(qū)域，注漿孔內(nèi)都必須安設(shè)一根排氣管進行排氣，八、注漿設(shè)備設(shè)備配置GX-200型鉆機四臺，每臺配置4人以上，設(shè)備及人員就位，按孔數(shù)加工及采購孔口管及注漿管、修建鉆孔用的蓄水池吸漿池，及注漿材料堆放棚。施工前注漿材料應及時就位。并提前布置孔位，對影響鉆孔的不平整場地進行平整，對臨時占用的臨時土地進行租用，以免在施工中產(chǎn)生不必要的糾紛。設(shè)備組織情況一覽表序號名稱規(guī)格數(shù)量備注

15、1鉆機GX-2004臺2泥漿泵BW-2504臺3注漿機KBW-7/50/602臺4攪拌機JB-6002臺5電焊機4001臺人員配置一覽表編號職務人數(shù)1隊長12機組長43司鉆手84助鉆手125注漿66采購員17炊事員1九、填充注漿的檢驗注漿完成后待10天固結(jié)期，在填充區(qū)域內(nèi)任選1-2個全孔取芯孔，并要求巖芯采取率達到60%以上，在取芯過程中對孔內(nèi)漏水段，及軟弱段的孔深，深度作一詳細的記錄；并將取出的巖芯進行分析，對不同深度的巖體裂隙固結(jié)程度進行分析斷定，對本次采空區(qū)填充及塌陷區(qū)擠密提供有效的技術(shù)參數(shù)。經(jīng)過全孔取芯鉆孔的依據(jù)和巖心采取分析，未達到設(shè)計要求的建議增加鉆孔數(shù)量補充注漿。地表注漿完成后在

16、注漿區(qū)域內(nèi)打設(shè)置3-5個孔用于檢測、排放瓦斯（不注漿）。十、冬季施工措施1、注漿開工前，攪拌站修建臨時遮風保溫工作棚，設(shè)置火爐，保證攪拌和注漿能正常工作。2、避免漿液中粗顆堵塞注漿管道引起凍管，進入漿液池的漿液必須過濾。3、暫停使用的注漿管道應用清水清洗干凈，拆管疏干管內(nèi)積水。4、對施工料場堆放的水泥、粉煤灰上要覆蓋保溫材料，攪拌用水利用鍋爐進行加熱。5、材料員根據(jù)天氣信息，加強材料儲備工作。6、冬季施工時，采取防滑措施。對道路、架子、坡道經(jīng)常清掃。十一、質(zhì)量保證措施(1)應嚴格按照設(shè)計參數(shù)進行鉆孔。鉆孔孔位及角度偏差符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，若現(xiàn)場鉆孔孔位因為客觀條件限制不能滿足設(shè)計要求，應進行移位

17、并進行計算確定參數(shù)，必要時應進行補孔。(2)注漿材料應滿足設(shè)計要求，嚴禁使用過期結(jié)塊的水泥，必要時進行檢驗。(3)漿液配比應符合設(shè)計要求，配漿時最大誤差為：水泥、水玻璃、水±5%，外加劑水玻璃±1%。(4)漿液攪拌應均勻，一般水泥漿、超細水泥漿攪拌時間為35分鐘，但不得超過30分鐘。未攪拌均勻或沉淀的漿液嚴禁使用。(5)注漿過程中，時刻注意泵壓和流量的變化，若吸漿量很大或壓力突然下降，注漿壓力長時間不上升，應查明原因，如工作面漏漿，可采取封堵措施。如跑漿可通過調(diào)換漿液、調(diào)整漿液配比，縮短漿液凝膠時間，進行大泵量、低壓力注漿，必要時采用間歇注漿，以達到控域注漿目的。 (6)注

18、漿過程中，若跑漿時可采取縮短凝膠時間，間歇注漿等措施。注漿過程中若發(fā)生串漿時，可采取兩孔同時注漿措施。(7)注漿過程中壓力突然升高，應及時查找原因，進行處理，確因漿液凝膠時間過短，則應停水玻璃泵，只注水泥漿，待泵壓恢復正常后再進行雙液注漿。(8)一臺泵發(fā)生故障時，應立即換上備用泵繼續(xù)注漿。(9)注漿過程中，應保持注漿管路暢通，防止因管路堵塞而影響注漿結(jié)束標準的判斷。(10)雙液漿注漿結(jié)束后或注漿確實需要停較長的時間時，則先停水玻璃泵，后停水泥漿泵，并用清水清洗管路，以防堵管。(11)嚴格按照注漿設(shè)計的段長進行分段注漿，不得任意延長分段長度，必要時可進行重復注漿，以確保注漿質(zhì)量。(12)嚴格進行注漿效果檢查評定，符合要求時才能結(jié)束注漿作業(yè)。當未達到注漿結(jié)束標準時，應進行補孔注漿。十二、安全保證措施(1)注漿期間嚴格按隧道施工規(guī)范加強量測，并加強掌子面周圍初支和襯砌的觀察。(2)注漿管路及連接件必須采用耐高壓裝置，當壓力上升