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、至古交高速公路S2標西山隧道實施性施工組織設(shè) 計；4、至古交高速公路西山隧道1#豎井及風(fēng)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)（JTJ042-94 ）6、至古交高速公路（Y（ Z/0+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(dǎo)方針，堅持加強通風(fēng)，勤測瓦斯，嚴禁火源三條基 本

2、原則，堅持安全至上，質(zhì)量優(yōu)先，團結(jié)拼搏，務(wù)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)組 （C3s X組（C3tl中統(tǒng)組（C2b ）泥巖夾砂巖、石灰?guī)r、 煤層、鐵鋁巖層；奧系中統(tǒng)峰峰組（02fl上馬家溝組（O2s ） 泥灰?guī)r、石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)泥灰?guī)r， 圍巖級別V HI級。有兩層采空區(qū)，深

3、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(fēng)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(fù)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，豎井圍采用純水泥漿加24% 的速凝劑進行注漿充填治理。風(fēng)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)治理采用水泥與粉煤灰的重量比為2:8的配 比

4、進行治理。采空區(qū)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，同時加強通風(fēng)。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、井瓦斯檢查地點、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(fēng)流中的瓦斯?jié)舛瘸瑯颂幚泶胧┍仨毎?煤礦安全技術(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，都必 須記入瓦斯檢查記錄表，并通知現(xiàn)場工

5、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 過被測掘進工作面圍；7、嚴禁空班漏檢、假檢和謊報瓦斯。隧道瓦斯?jié)舛认拗浦导俺尢幚泶胧┑攸c限值超限處理措施低瓦斯工區(qū)任意處0.5%超限處20m圍立即停JL ,查明原 因，加強通風(fēng)監(jiān)測局部瓦斯積聚（體積大于0.5m3）2.0%附近20m停，撤人，斷電，進行處理，加強通風(fēng)開挖工作面風(fēng)流中1.0%停止爆破工作爆破后工作面風(fēng)流1.0%超限時繼續(xù)通風(fēng)不得進入電氣開關(guān)20m圍0.5%超限時應(yīng)停機并不得啟動鉆孔排放瓦斯時回風(fēng)流1超限時撤人，停電，調(diào)整風(fēng)量中.0%六、瓦斯排放1、隧道開挖面距采空區(qū)30米時，施作超前鉆孔，對開前方地質(zhì)進行探測。超前鉆孔直

6、徑牛89 ,超前鉆孔2-3 個，孔深約20米。2、施作超前鉆孔在掌子面打2 3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 害氣體和巖層含水等方面的信息。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5108孑J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，瓦斯排放圍開挖輪廓線 以外5米，按步驟進行排放。4、加強通風(fēng)加強通風(fēng)是防止瓦斯積聚的最主要、最有效的方法，本 隧道設(shè)計為低瓦斯區(qū),豎井采用2X17KW軸流式通風(fēng)機進 行壓入式通風(fēng)，風(fēng)管采用(p500mm柔性

7、防靜電、阻燃風(fēng)筒。(1)風(fēng)筒掛設(shè)1、通風(fēng)機出口設(shè)置剛性風(fēng)筒連接，風(fēng)機和風(fēng)筒接口處 法蘭間加密封墊。剛性風(fēng)管與軟風(fēng)管接合處綁扎三道，以減 小局部漏風(fēng)和阻力。2、風(fēng)管必須采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管，有出廠合格證。風(fēng)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(fēng)管。3、風(fēng)管吊掛和維護每班應(yīng)明確專人負責(zé)。每班必須對 全部風(fēng)管進行檢查，發(fā)現(xiàn)破損等情況及時處理，損壞的風(fēng)管 必須及時更換。風(fēng)管百米漏風(fēng)率不應(yīng)大于2%。4、掛設(shè)風(fēng)管要平、順、直。在作業(yè)時，按洞管線布置 圖測設(shè)風(fēng)管掛設(shè)位置，布58mm鋼筋拉線，用緊線器拉緊。 風(fēng)管吊掛在拉線下,垂直向下。為避免(p8mm鋼筋受沖擊 波振動、洞潮濕空氣腐蝕等

8、原因造成斷裂，增設(shè)cplOmm尼 龍繩掛圈。(2)掌子面通風(fēng)情況壓入式通風(fēng)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(fēng)筒口射出，形成空氣射流。風(fēng)筒出口距 掌子面距離小于4 =(4 5加時(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(fēng)逐漸把污風(fēng)置換，本隧道通風(fēng)時，風(fēng)筒出口距 掌子面距離基本在30米以。當(dāng)風(fēng)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(fēng)流不能直接到達 掌子面。(3)瓦斯隧道通風(fēng)特殊要求及注意事項嚴格執(zhí)行通風(fēng)機專人負責(zé)制，洞臨時停工，不能停風(fēng)， 停風(fēng)洞必須停電，撤人。洞必須先通風(fēng)，瓦

9、斯檢查低于0.5% 時方可送電。通風(fēng)機與洞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(fēng)機停電時用電。通風(fēng)由專職通風(fēng)管理人員擔(dān)任,負責(zé)調(diào)節(jié)、遷移、拆除 通風(fēng)設(shè)施的工作。洞供風(fēng)要保證每人每分鐘最少的供風(fēng)量。瓦斯隧道的主風(fēng)機應(yīng)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。七、注漿工藝設(shè)計1、注漿系統(tǒng)注漿系統(tǒng)由料場、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：(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。

10、(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米圍進行灌漿處治。風(fēng)機房采空區(qū)處治以風(fēng)機 房建筑邊界外25米進行環(huán)形布孔，孑醒巨20米。孔數(shù)為59 個，總鉆進延米6179米，每百米孔斜不超過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91mme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

11、水或塌孔區(qū)域灌漿或壓漿量較大時應(yīng)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；注漿材料由水、水泥、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 ： L01 ： 1.8

12、。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)注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法。鉆孔達到設(shè)計深度，應(yīng)立即停鉆,將注漿管下入孔，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，由注漿機吸入注入孔。注漿時應(yīng)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(yīng)采取間歇注漿，并調(diào)整注漿的濃度， 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

13、滿 足其中任一條件時，應(yīng)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(dāng)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(yīng)及時就位。并提前布置孔

14、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-600N 1=15電焊機400141 口人員配置一覽表編號職務(wù)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

15、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。地表注漿完成后在注漿區(qū)域打設(shè)置3-5個孔用于檢測、 排放瓦斯（不注漿X十、冬季施工措施1、注漿開工前，攪拌站修建臨時遮風(fēng)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(yīng)用清水清洗干凈，拆管疏干 管積水。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

16、、坡道 經(jīng)常清掃。十一、質(zhì)量保證措施Q）應(yīng)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)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(yīng)進行移位并進行計算確定參數(shù)，必要時應(yīng)進 行補孔。(2)注漿材料應(yīng)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(yīng)符合設(shè)計要求酒己漿時最大誤差為：水泥、 水±5% ,水玻璃±1%。(4)漿液攪拌應(yīng)均勻，一般水泥漿、超細水泥漿攪拌時間 為3 5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(yīng)查明原因， 如工作面漏漿，

17、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(yīng)及時查找原因，進行處 理，確因漿液凝膠時間過短，則應(yīng)停水玻璃泵，只注水泥漿, 待泵壓恢復(fù)正常后再進行雙液注漿。(8)一臺泵發(fā)生故障時，應(yīng)立即換上備用泵繼續(xù)注漿。(9)注漿過程中，應(yīng)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(fù)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(dāng)未達到注漿結(jié)束標準時，應(yīng)進行補孔注漿。十二、安全保證措施Q)注漿期間嚴格按隧道施工規(guī)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(dāng)壓力上升時，要防止管路連接部位爆