專利名稱：煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯 砌結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)在瓦斯隧道施工方面對(duì)如何防治瓦斯突出問題已有許多成功先例，施 工技術(shù)已趨成熟。在煤層采空區(qū)方面，國(guó)內(nèi)也有針對(duì)采空區(qū)不同尺寸大小和離隧道頂部的 不同距離時(shí)對(duì)隧道施工安全性影響程度和相互關(guān)系的相關(guān)研究。但是，集中多座瓦斯隧道 且每座隧道都有煤層采空區(qū)和采煤巷道的情況，其施工難度和規(guī)模均很大，因而需同時(shí)采 用多種超前物探方法及采取與其相對(duì)應(yīng)的瓦斯預(yù)防、隧道結(jié)構(gòu)加固措施等對(duì)采空區(qū)進(jìn)行綜 合整治。首先，對(duì)煤層采空區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行分析，由于采空區(qū)隧道中所潛伏的采煤巷道和采空 區(qū)通常情況均已廢棄多年，且這些巷道多屬地方不規(guī)范的自發(fā)性亂采亂挖，經(jīng)過長(zhǎng)年風(fēng)化 大多已坍陷冒落，加上部分人工充填，采煤巷道和采空區(qū)多已堵塞，設(shè)計(jì)勘測(cè)難度較大，勘 測(cè)時(shí)很難準(zhǔn)確判定。根據(jù)已探明的采空區(qū)及采煤巷道情況，將上述巷道分為與線路平面交 叉和立體交叉兩種，而立體交叉又有空間水平交叉和煤巷從上自下斜穿隧道的立面交叉兩 種情況。實(shí)際施工時(shí)，煤層采空區(qū)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的危害性較大，由于煤層采空區(qū)具有易坍塌 性和非規(guī)律性，無論其位于隧道拱頂還是隧底以下，都會(huì)因其存在導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)受力不均 并相應(yīng)產(chǎn)生不均勻沉降，因而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全及穩(wěn)定構(gòu)成危害，若不加以有效處理，最終危 及線路運(yùn)營(yíng)安全。其危害性主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)第一、拱部采空區(qū)拱部采空區(qū)的危害性主要是采空區(qū)充填物和未開采煤柱在開 挖時(shí)冒落后形成高臨空面，未坍落物在隧道結(jié)構(gòu)成型后因受震動(dòng)坍落所產(chǎn)生的沖擊荷載對(duì) 結(jié)構(gòu)體的危害，較大塊石的強(qiáng)力沖擊可能造成隧道拱部砼裂變坍方，危及線路運(yùn)營(yíng)安全。此 類型的危害往往不能徹底處理，只有靠加強(qiáng)支護(hù)和二次襯砌，并在初期支護(hù)拱部外緣設(shè)置 護(hù)拱與松砂緩沖層進(jìn)行預(yù)防，其危害性還體現(xiàn)在施工期間的安全性影響，加大了施工難度， 因而危害程度很高。第二、隧底采空區(qū)其危害性主要是隧底持力層(即仰拱底與采空區(qū)頂板間巖層 厚度)小于結(jié)構(gòu)安全允許最小持力層厚，在脫空狀態(tài)下受外力影響沉陷使隧道結(jié)構(gòu)局部失 衡，致使結(jié)構(gòu)因不均勻沉降而被拉裂破壞，危及鐵路運(yùn)營(yíng)安全，并且其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重。第三、中部采空區(qū)此類型采空區(qū)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)而言，雖然采空區(qū)的存在會(huì)使其頂板 圍巖變形沉降而引起隧道圍巖一定的側(cè)向應(yīng)力變形，但是相對(duì)而言不會(huì)破壞隧道的整體結(jié) 構(gòu)，因而其危害程度較低，加強(qiáng)措施即可保證。但是，現(xiàn)如今還未出現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理且安全系數(shù)高的隧道初期支護(hù)體系，并 能徹底、有效解決煤層采空區(qū)集中分布區(qū)域內(nèi)隧道的安全施工及安全運(yùn)行問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤 層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便且使用效果好、安 全可靠，能有效杜絕隧道施工及隧道運(yùn)行過程中煤層采空區(qū)內(nèi)存留的瓦斯氣體進(jìn)入隧道洞 內(nèi)，減少了隧道施工及隧道運(yùn)行過程中的安全隱患。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種煤層采空區(qū)隧道全封 閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于包括布設(shè)在施工隧道的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)上的整體式二次襯 砌，所述整體式二次襯砌與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)有瓦斯隔離板，所述瓦斯隔離板上設(shè)置 有水氣分離裝置，且施工隧道的環(huán)向施工縫上設(shè)置有鏈?zhǔn)街顾畮В稣w式二次襯砌的 拱部、左右兩側(cè)中部和底部?jī)?nèi)側(cè)均設(shè)置有用于對(duì)整體式二次襯砌進(jìn)行對(duì)拉加固的多根配 筋，所述配筋的布設(shè)位置與施工隧道的隧道開挖斷面四周側(cè)所分布煤層采空區(qū)的位置相對(duì) 應(yīng)，且整體式二次襯砌和鋪設(shè)在其內(nèi)側(cè)的瓦斯隔離板組成一個(gè)對(duì)施工隧道進(jìn)行封閉保護(hù)的 全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)。所述整體式二次襯砌的厚度為50cm士5cm。所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。所述錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中所用的錨桿為直徑為Φ25πιπι且長(zhǎng)度為3. 5士0. 3m的
中空注漿錨桿。所述配筋的上下端部分別固定在整體式二次襯砌的內(nèi)外兩側(cè)側(cè)壁上，且多根所述 配筋均從內(nèi)外兩側(cè)對(duì)整體式二次襯砌進(jìn)行整體加固。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且施工成本低，施工步驟簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便。2、使用效果好，整體式二次襯砌施工過程中采用一次成型并形成一體式二次襯砌 結(jié)構(gòu)，同時(shí)整體式二次襯砌再結(jié)合鋪設(shè)在其內(nèi)側(cè)的瓦斯隔離板組成一個(gè)對(duì)施工隧道進(jìn)行封 閉保護(hù)的全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)，則能有效杜絕隧道施工及隧道運(yùn)行過程中煤層采空區(qū)內(nèi)存留 的瓦斯氣體進(jìn)入隧道洞內(nèi)，繼而帶來安全隱患。同時(shí)，由于瓦斯隔離板設(shè)置有水氣分離裝 置，這樣能對(duì)煤層采空區(qū)存留的水氣混合物先進(jìn)行分離后，再通過瓦斯氣體和止水帶進(jìn)行 徹底隔離和處理，因而實(shí)用價(jià)值高，安全可靠。3、整體式二次襯砌內(nèi)設(shè)置有多根從內(nèi)外兩側(cè)對(duì)整體式二次襯砌進(jìn)行整體加固的 配筋，尤其是在隧道開挖斷面的拱部、中部及底部對(duì)應(yīng)煤層采空區(qū)的區(qū)域，因而進(jìn)一步保證 了 二次襯砌的整體性和封閉性。4、施工速度快，施工工期短且推廣應(yīng)用價(jià)值高，能推廣適用至相關(guān)煤層采空區(qū)隧 道的實(shí)際施工過程中。綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便且使用效果好、安全可靠，能 有效杜絕隧道施工及隧道運(yùn)行過程中煤層采空區(qū)內(nèi)存留的瓦斯氣體進(jìn)入隧道洞內(nèi)，因而能 徹底解決煤層采空區(qū)集中分布區(qū)域內(nèi)隧道的安全施工及安全運(yùn)行問題。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖2為本實(shí)用新型內(nèi)部所設(shè)置配筋的布設(shè)位置示意圖。附圖標(biāo)記說明1-施工隧道； 2-初期支護(hù)結(jié)構(gòu)； 3-整體式二次襯砌；4-配筋；5-中空注漿錨桿； 6-瓦斯隔離板。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括布設(shè)在施工隧道1的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2上的整體 式二次襯砌3，所述整體式二次襯砌3與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2之間鋪設(shè)有瓦斯隔離板6，所述瓦 斯隔離板6上設(shè)置有水氣分離裝置，且施工隧道1的環(huán)向施工縫上設(shè)置有鏈?zhǔn)街顾畮?，所?整體式二次襯砌3的拱部、左右兩側(cè)中部和底部?jī)?nèi)側(cè)均設(shè)置有用于對(duì)整體式二次襯砌3進(jìn) 行對(duì)拉加固的多根配筋4，所述配筋4的布設(shè)位置與施工隧道1的隧道開挖斷面四周側(cè)所 分布煤層采空區(qū)的位置相對(duì)應(yīng)，且整體式二次襯砌3和鋪設(shè)在其內(nèi)側(cè)的瓦斯隔離板6組成 一個(gè)對(duì)施工隧道1進(jìn)行封閉保護(hù)的全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)。所述配筋4的上下端部分別固定在 整體式二次襯砌3的內(nèi)外兩側(cè)側(cè)壁上，且多根所述配筋4均從內(nèi)外兩側(cè)對(duì)整體式二次襯砌 3進(jìn)行整體加固。本實(shí)施例中，所述整體式二次襯砌3的厚度為50cm士5cm。所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)2為 錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。所述錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中所用的錨桿為直徑為Φ25πιπι且長(zhǎng)度為 3.5士0. 3m的中空注漿錨桿5。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于包括布設(shè)在施工隧道(1)的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)上的整體式二次襯砌(3)，所述整體式二次襯砌(3)與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)之間鋪設(shè)有瓦斯隔離板(6)，所述瓦斯隔離板(6)上設(shè)置有水氣分離裝置，且施工隧道(1)的環(huán)向施工縫上設(shè)置有鏈?zhǔn)街顾畮?，所述整體式二次襯砌(3)的拱部、左右兩側(cè)中部和底部?jī)?nèi)側(cè)均設(shè)置有用于對(duì)整體式二次襯砌(3)進(jìn)行對(duì)拉加固的多根配筋(4)，所述配筋(4)的布設(shè)位置與施工隧道(1)的隧道開挖斷面四周側(cè)所分布煤層采空區(qū)的位置相對(duì)應(yīng)，且整體式二次襯砌(3)和鋪設(shè)在其內(nèi)側(cè)的瓦斯隔離板(6)組成一個(gè)對(duì)施工隧道(1)進(jìn)行封閉保護(hù)的全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 整體式二次襯砌(3)的厚度為50cm士 5cm。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)(2)為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求3所述的煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)中所用的錨桿為直徑為25mm且長(zhǎng)度為3. 5士0. 3m的中空注漿錨桿(5)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述配筋(4)的上下端部分別固定在整體式二次襯砌(3)的內(nèi)外兩側(cè)側(cè)壁上，且多根所述 配筋(4)均從內(nèi)外兩側(cè)對(duì)整體式二次襯砌(3)進(jìn)行整體加固。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤層采空區(qū)隧道全封閉整體式襯砌結(jié)構(gòu)，包括整體式二次襯砌，整體式二次襯砌與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)瓦斯隔離板，瓦斯隔離板上設(shè)置有水氣分離裝置，且施工隧道的環(huán)向施工縫上設(shè)置有鏈?zhǔn)街顾畮?，整體式二次襯砌的拱部、左右兩側(cè)中部和底部?jī)?nèi)側(cè)均設(shè)置有用于對(duì)整體式二次襯砌進(jìn)行對(duì)拉加固的多根配筋，配筋的布設(shè)位置與施工隧道的隧道開挖斷面四周側(cè)所分布煤層采空區(qū)的位置相對(duì)應(yīng)，且整體式二次襯砌和瓦斯隔離板組成全封閉式襯砌結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便且使用效果好、安全可靠，能有效杜絕隧道施工及隧道運(yùn)行過程中煤層采空區(qū)內(nèi)存留的瓦斯氣體進(jìn)入隧道洞內(nèi)，減少了隧道施工及隧道運(yùn)行過程中的安全隱患。
文檔編號(hào)E21D11/10GK201705364SQ20102024211
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者何志華, 何武, 何炳興, 馮世軍, 呂鵬濤, 姬擁軍, 崔旭, 張?jiān)破? 王劍, 王喜民, 王鈞榮, 田軍強(qiáng), 陳劍, 陳國(guó)斌, 陳文珍, 雷耀軍 申請(qǐng)人:中鐵二十局集團(tuán)有限公司