1、隧道過采空區施工技術探討陶憲忠摘要: 文章通過介紹龍排沖隧道安全順利的通過采煤遺留下來的采空區等不良地質段的施工 , 對隧道穿過煤層采空區段的施工技術和方法進行分析和探討。關鍵詞: 鐵路隧道煤層采空區施工技術探討引言煤層采空區是隧道施工中常遇到的不良地質，因為煤層采空區可能是瓦斯聚集區、積水地帶、圍巖破碎帶等不良地質，原始地層被完全破壞，成洞條件困 難，施工中易發生變形或塌方。因此有必要對隧道煤層采空區地段的施工技術進行全面、系統的分析和探討。本文結合龍排沖隧道煤層采空區地段的施工， 對隧道煤層采空區地段的施工方法進行實地分析、探討，以達到安全、優質、高效施工的目地。工程概況龍排沖隧道位于云南

2、省建水縣面甸鄉境內，為單線電氣化鐵路隧道，起迄樁號DK116+945 DK117+470，隧道全長 525m。測段位于區域性北西向斷裂石屏- 建水活動斷裂帶之東端，左側為其支斷裂燕子洞斷層，右側為另一支斷裂黑泥地斷層，全部為級圍巖，隧道從出口向進口獨頭掘進進行施工。該隧道地質條件較差，施工過程中遇到了大量的以前采煤遺留下來的采空區。煤層開采時間約為1982 年 1987 年之間，在洞身DK117 120 以后段線路附近見多處煤洞，洞口已填埋，坡面已墾為旱地，部分煤洞回填后形成小的塌陷區，原始地層被完全破壞，成洞條件困難。施工中發生多次大變形，初期支護最大擠壓變形達2m，詳見：“施工照片”，因此

3、結合龍排沖隧道的施工，對采空區隧道的施工方法進行探討和總結，以達到安全快速施工的目地。DK117+076掌子面有厚約 1.5 的煤層，在煤層中發現的充填的巷道（見圖一）DK117+150 +222段大變形，右側向洞內擠入1 1.5m，左側向洞內擠入1.5 2m（見圖二）施工方案、工藝本著“安全第一、穩扎穩打”的原則，結合現場隧道與采空區的空間位置關系的三種類型：采空區位于隧道頂部，采空區位于隧道中部，采空區位于隧道底部。經反復研究、分析、探討及方案比選，采用了縱向大管棚、斜向大管棚、型鋼支撐加固、小導管注漿加固等施工技術，安全順利的通過了采空區不良地質段。根據這三種不同的空間類型，采取的不同支

4、護及施工手段如下：煤層采空區位于隧道中部的處理龍排沖隧道在 DK117+150+222 穿越采空區，初期支護施工后產生大段變形，右側向洞內擠入1 1.5m，左側向洞內擠入 1.5 2m。根據現場情況，采用下述施工措施：在未揭開煤層采空區前，根據超前探測結果，對未坍塌充填但有水的地段，采取鉆孔排水的方式放水；對已經坍塌充填的地段，采取超前支護，有水時采取超前注漿固結堵水等手段加固。揭開煤層采空區后，在隧道襯砌邊墻兩側施做厚度2m的漿砌片石護墻，護墻外側采用土石回填（厚3m）；當采空區位于隧道斷面上部時，在隧道拱部施 做 1m厚的 C25混凝土護拱，并將加強支護的格柵拱架也打入護拱內，護拱上設干砌

5、片石緩沖層。當出現采空區擠壓變形后，制定施工措施：第一步先對塌方影響段進行加固， 第二步再組織對塌方段進行處理。塌方影響段加固對塌方影響地段鋼架背后2m范圍內壓注水泥漿充 填，注漿層背后采用吹砂緩沖層，厚度不小于2m；在初期支護斷面內緣再按照 1 榀/m 的間距架設 I18 型鋼鋼架做為臨時支護，鋼架與斷面之間的空隙采用鋼楔或混凝土楔頂緊，環向按照2m間距打設 22 鎖腳錨桿進行固定，錨桿長度 4m，鋼架在襯砌前再進行拆除。坍方段處理塌方影響段加固完成以后，首先對坍坑臨空面噴射10cm厚混凝土進行封閉，對分段進行管棚超前支護，然后施作此段初期支護，再從塌方起始里程開始打設30m管棚超前支護至未

6、坍塌段，最后采用微臺階法對坍塌 體進行開挖支護。按照縱向間距1.5m 打設 8 排 89 大管棚；每排自起拱線以上按照環向間距40cm、外傾角 45進行布設，長度深入基巖長度不小于5m；設 108 導向管，導向管長度根據現場實際情況確定；管棚深入基巖段作梅花形注漿孔，注水泥漿，注漿參數依據現場實際情況確定。以上措施處理 完畢后，對塌方臨空面采用錨網噴支護，打設4m長 22 砂漿錨桿，按照間距1m梅花形布置，掛設8鋼筋網，網格間距25cm25cm，噴射 20cm厚 C20 耐腐蝕混凝土包裹。打設30m長 89 大管棚對前方塌方體進行注漿加固。管棚自起拱線以上按照環向間距40cm進行布置，外傾角控

7、制在1o 3o，管棚深入基巖段作梅花形注漿孔，縱向與橫向間距均采用1.0 米，注漿材料采用純水泥漿，注漿參數：水灰比為0.5 ：10.8 ： 1，注漿終壓為 3Mpa，詳見“大管棚注漿施工工藝流程圖及施工照片”。超前支護完成后，逐步清除坍塌體，并對原初期支護（半側已塌垮）逐步進行拆換，按照1 榀/0.5m 間距重新架設 I18 型鋼鋼架，并打設22 鎖腳錨桿進行固定，錨桿長度4m?？v向采用 22 鋼筋連接固定，環向間距按1m進行布置。鋼架背后鋪設20cm20cm的 8鋼筋網。塌方段在鋼架內側掛設5cm厚木板模筑 C25耐腐蝕混凝土作為護拱，護拱厚度不小于 80cm，護拱凈空要保證不小于50cm

8、厚的襯砌厚度（模板臺車放大5cm）。護拱頂部預留注漿孔，在混凝土強度達到80以后注漿回填密實。煤層采空區位于隧道頂部的處理采空區位于隧道頂部，在未揭穿前超前探測揭示的情況屬于未坍塌充填時，采取的處理方式與前述采空區位于隧道中部 的處理方式相同。當揭示的采空區屬于坍塌充填時，采取超前注漿固結、堵水，防止突水、突泥，然后采用臺階法開挖，超前小導管注漿預支護，并在施工中全環架設格柵拱架。煤層采空區位于隧道底部的處理對于隧底采空區的處理，關鍵在于對隧底的加固處理，采取“探”、“灌”相結合的處理原則。對煤層采空區及其影響范圍段隧道基底采用75 鋼管樁注漿加固，鋼管樁縱向與橫向間距均采用1.0 米，深度原

9、則上不超過10 米；但當鉆至 10 米時仍揭示采空區，在查明采空區底板后整孔處理。鋼管樁內壓注水泥水玻璃雙液漿，水泥和水玻璃漿液比一般為 1：11：0.6 ，漿液濃度為 1：1.25 1：0.8 ，水玻璃濃度為35Be，緩凝劑摻量為 2 2.5 ，注漿終壓為1.5 2.0Mpa。施工注意事項加強對采空區的超前支護，對拱部采空區提前進行大管棚等注漿加固處理。開挖時進行弱爆破或不爆破，每循環進尺為一榀格柵鋼架，盡量減少爆破對圍巖的擾動，保證施工的絕對安全。對前方地質情況進行超前地質預報，每次預報長度為85100 米，搭接長度為 10 米。施作超前物探、鉆探檢測線路前方、側壁以及隧底地質情況，線路前方超前探孔采用 75 鉆管，長度為 30 米，每次搭接 5 米，兩側壁及隧底每隔10 米進行一次物探。對地表顯露煤洞豎井周圍5 米范圍內進行封閉防水，具體為用腳手架搭設防雨棚，周圍設截水溝，防止雨水流入采空區；對探測出前方有采空區的進行 提前封閉防水，并設置警示帶，警示牌等；待襯砌28 天后再進行回填處理。為保證鋼架穩定性，施工的格柵鋼架及時成環，二襯及時跟進開挖面，二襯與開挖面距離保