專利名稱：砂層巷道的空間加固施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域，涉及一種加固施工方法，尤其涉及一種砂層巷道的空間加固施工工藝。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的大力實(shí)施,我國高速公路、鐵路、能源煤礦建設(shè)迎來飛速發(fā)展的重要機(jī)遇期，土木建筑工程已不可避免的接觸細(xì)砂地層等不良工程地質(zhì)體。目前，穿越砂層的巷道(地下硐室)建設(shè)工程越來越多，主要包括近幾年我國煤礦新建和改擴(kuò)建過程中的巷道建設(shè)，鐵路、公路隧道工程以及城市地鐵建設(shè)等。目前針對各種砂層巷道的施工，普遍采用的是超前支護(hù)的方法，然而針對不同的地質(zhì)條件，由于其砂層的孔隙率、粒度成分、含水率等物理力學(xué)性質(zhì)的不同，其超前支護(hù)的方法也不盡相同。在砂層巷道開挖和修復(fù)過程中，粉細(xì)砂極易遭受應(yīng)力釋放，巷道易出現(xiàn)漏砂冒頂和片幫事故，造成巷道斷面不規(guī)整。這嚴(yán)重影響煤礦改擴(kuò)建計(jì)劃，對地面建構(gòu)筑物也帶來較大的安全威脅。

發(fā)明內(nèi)容
為了階級背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種加固效果好以及工藝簡單的砂層巷道的空間加固施工工藝。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種砂層巷道的空間加固施工工藝，其特殊之處在于:所述施工工藝包括以下步驟:I)確定注漿加固范圍；2)在確定的注漿加固范圍內(nèi)進(jìn)行布孔；3)根據(jù)布孔的位置施工鉆孔；4)在已經(jīng)鉆好的孔中插入注漿導(dǎo)管，并開始加注加固漿液。上述步驟I)中確定的注漿加固范圍是砂層巷道全斷面。上述步驟2)的具體實(shí)現(xiàn)方式是:2.1)將巷道全斷面的注漿范圍劃分區(qū)域；所述區(qū)域包括沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)的周邊眼區(qū)域、沿外輪廓線內(nèi)收的具有一定環(huán)向間距的前置眼區(qū)域以及沿拱部內(nèi)具有一定間隔的大角度眼區(qū)域；2.2)在不同的區(qū)域進(jìn)行不同布孔。上述步驟2.2)中對周邊眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)，在巷道的拱部至少布20個(gè)注漿孔，在巷道的側(cè)幫至少布8個(gè)注漿孔；所述步驟2.2)中對前置眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿外輪廓線進(jìn)行內(nèi)收布設(shè)至少11個(gè)二圈眼注漿孔以及在砂層巷道全斷面的工作面布設(shè)至少11個(gè)大肚子眼注漿孔；所述步驟2.2)中對大角度眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿拱部120°扇區(qū)內(nèi)內(nèi)具有一定間隔布設(shè)至少13個(gè)大角度眼注漿孔。上述步驟3)中鉆孔的順序是按照由外向里、先頂部后兩幫的順序進(jìn)行施工；對砂層巷道全斷面的頂部進(jìn)行施工時(shí)，采用先中間后兩邊的順序；對砂層巷道全斷面的幫部進(jìn)行施工時(shí)，采用由上向下施工的順序。上述步驟4)中加注加固漿液的具體實(shí)現(xiàn)方式是:4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液；4.2)注入 CaCl2 溶液。上述步驟4)中在步驟4.2)之后還包括:4.3)注入速凝劑三乙醇胺。上述水玻璃Na2SiO3水溶液是水玻璃Na2SiO3與熱水按體積比是1: 10的方式配制而成；所述氯化鈣水溶液是無水氯化鈣與可飲用水配制而成。上述熱水的水溫在70 80°C。上述加固漿液的流量是5 20L/min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過一區(qū)、二區(qū)及三區(qū)的注漿加固，形成了砂層巷道的空間加固支護(hù)體系，有效的控制了圍巖塑性區(qū)的發(fā)展，減小了作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力及地表沉降變形，保證了巷道工作面的穩(wěn)定及地面建筑物的安全。含泥中、細(xì)砂層經(jīng)過注漿加固處理后可形成注漿帷幕，注漿效果良好。本發(fā)明對砂層地帶巷道進(jìn)行超前支護(hù)是此類工程安全生產(chǎn)和成功建設(shè)的關(guān)鍵，開展此類工程技術(shù)的研究，有助于豐富和發(fā)展砂層中巷道的施工技術(shù)，保證巷道工程建設(shè)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，為解決砂層地區(qū)巷道工程技術(shù)難題和建立相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。


圖1是本發(fā)明所采用的全斷面孔位布設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種砂層巷道的空間加固施工工藝，該施工工藝包括以下步驟:I)確定注漿加固范圍；注漿加固范圍是砂層巷道全斷面。2)在確定的注漿加固范圍內(nèi)進(jìn)行布孔；2.1)將巷道全斷面的注漿范圍劃分區(qū)域；區(qū)域包括沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)的周邊眼區(qū)域、沿外輪廓線內(nèi)收的具有一定環(huán)向間距的前置眼區(qū)域以及沿拱部內(nèi)具有一定間隔的大角度眼區(qū)域；2.2)在不同的區(qū)域進(jìn)行不同布孔。其中:對周邊眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)，在巷道的拱部至少布20個(gè)注漿孔，在巷道的側(cè)幫至少布8個(gè)注漿孔；對前置眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿外輪廓線進(jìn)行內(nèi)收布設(shè)至少11個(gè)二圈眼注漿孔以及在砂層巷道全斷面的工作面布設(shè)至少11個(gè)大肚子眼注漿孔；對大角度眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿拱部120°扇區(qū)內(nèi)內(nèi)具有一定間隔布設(shè)至少13個(gè)大角度眼注漿孔。3)根據(jù)布孔的位置施工鉆孔；其順序是按照由外向里、先頂部后兩幫的順序進(jìn)行施工；對砂層巷道全斷面的頂部進(jìn)行施工時(shí)，采用先中間后兩邊的順序；對砂層巷道全斷面的幫部進(jìn)行施工時(shí)，采用由上向下施工的順序。4)在已經(jīng)鉆好的孔中插入注漿導(dǎo)管，并開始加注加固漿液。其加注的具體實(shí)現(xiàn)方式是:4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液；水玻璃Na2SiO3水溶液是水玻璃Na2SiO3與熱水按體積比是1:10的方式配制而成；熱水的水溫在70 80°C。4.2)注入CaCl2溶液；氯化鈣水溶液是無水氯化鈣與可飲用水配制而成；4.3)注入速凝劑三乙醇胺。加固漿液的流量是5 20L/min。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:參見圖1，為了改善拱頂砂體力學(xué)性能，減小支護(hù)初期的圍巖壓力，防止工作面剪切破壞，在初始注漿范圍的基礎(chǔ)上，確定注漿加固范圍為巷道全斷面，將巷道全斷面的注漿范圍劃分為三個(gè)區(qū)域，全斷面布孔63個(gè)。一區(qū):28個(gè)注漿孔(拱部20個(gè)，邊墻8個(gè))，稱為周邊眼。即沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)，環(huán)向間距300mm，小導(dǎo)管長度4m，外插角10° ±2° (側(cè)幫小孔要嚴(yán)格按照5°外插角打孔注漿)，其中拱頂中心線兩側(cè)小導(dǎo)管采用φ40ηιητ鋼管，其余采用tp40mm的PVC管；二區(qū):22個(gè)注漿孔，稱為前置眼。沿外輪廓線內(nèi)收450mm環(huán)向間距600mm布設(shè)11個(gè)注漿孔，稱為二圈眼；以及工作面間隔700_布設(shè)11個(gè)注漿孔，稱為大肚子眼。小導(dǎo)管采用(p40mm的PVC管長度均為4m，傾角10° ;三區(qū):13個(gè)孔，稱為大角度眼。沿拱部120°扇區(qū)內(nèi)間隔300mm布設(shè)，小導(dǎo)管長度4m，外插角15°，小導(dǎo)管采用φ40ιτιη 鋼管。在布孔完成后進(jìn)行:1、成孔:按照布孔數(shù)量確定孔位、仰角和方位，用風(fēng)煤鉆鉆孔，孔徑42mm，孔深4.0m，小導(dǎo)管直徑40mm，4臺(tái)鉆循環(huán)成孔。打孔前，首先嚴(yán)格按中心、腰線檢查巷道斷面尺寸，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)必須先進(jìn)行處理，打孔要按照由外向里、先頂板后兩幫的順序進(jìn)行施工，頂部先中間后兩邊，幫部由上向下施工的順序進(jìn)行。2、插管:安設(shè)小導(dǎo)管時(shí)應(yīng)當(dāng)對準(zhǔn)管孔的方位和角度，必要時(shí)用風(fēng)動(dòng)推進(jìn)器將導(dǎo)管推入或采用夯錘擊打夯擊筒，并力求導(dǎo)管尾端在同一剖面且外露長度以200mm為宜。3、封孔:采用(p48x3mni焊管制作注漿專用封孔器，用浸泡氯化鈣溶液的麻布纏繞在封孔器上打入孔內(nèi)，孔口用摻有速凝劑的水泥漿進(jìn)行封孔補(bǔ)強(qiáng)。4、注漿:連接好注漿管路，確認(rèn)注漿設(shè)備及動(dòng)力等無故障時(shí)，開動(dòng)注漿泵開始注漿。漿液的配制可在成孔、插管、封孔的過程中穿插進(jìn)行，以節(jié)省時(shí)間提高注漿工效。超前小導(dǎo)管管孔應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置及角度施工，嚴(yán)禁隨意移位、打偏。I)下超前注漿小導(dǎo)管時(shí)，要在外端纏裹浸濕了 CaCl2A溶液的編織物，超前注漿小導(dǎo)管就位后，開始封口，之后按設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行注漿；2)注漿流量一般為5 15L /min，最大不宜超過20L/min ；3)漿液必須經(jīng)過充分?jǐn)嚢瑁{順序:水玻璃Na2SiO3 (加10%熱水)一CaCl2溶液(加速凝劑)。其中Na2SiO3溶液應(yīng)采用熱水配制，水溫要求在70 80°C，并在其冷卻前將其注入砂層，確保砂層的加固效果。漿液在泵送前必須經(jīng)過篩網(wǎng)多道過濾；注漿時(shí)應(yīng)全斷面分區(qū)先注Na2SiO3溶液，并將超前注漿小導(dǎo)管中的殘液排出(注CaCl2溶液之前，必須將水玻璃殘夜導(dǎo)出)，隨后順序分次進(jìn)行注漿。Na2SiO3溶液注漿完成后，再開始進(jìn)行CaCl2溶液的注入工作。4)采取順序法注漿，即順序施工鉆孔，隨后順序進(jìn)行注漿。
權(quán)利要求
1.一種砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述砂層巷道的空間加固施工工藝包括以下步驟: 1)確定注漿加固范圍； 2)在確定的注漿加固范圍內(nèi)進(jìn)行布孔； 3)根據(jù)布孔的位置施工鉆孔； 4)在已經(jīng)鉆好的孔中插入注漿導(dǎo)管，并開始加注加固漿液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟I)中確定的注漿加固范圍是砂層巷道全斷面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟2)的具體實(shí)現(xiàn)方式是: 21)將巷道全斷面的注漿范圍劃分區(qū)域；所述區(qū)域包括沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)的周邊眼區(qū)域、沿外輪廓線內(nèi)收的具有一定環(huán)向間距的前置眼區(qū)域以及沿拱部內(nèi)具有一定間隔的大角度眼區(qū)域； 22)在不同的區(qū)域進(jìn)行不同布孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟2.2)中對周邊眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿平硐設(shè)計(jì)外輪廓線布設(shè)，在巷道的拱部至少布20個(gè)注漿孔，在巷道的側(cè)幫至少布8個(gè)注漿孔； 所述步驟2.2)中對前置眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿外輪廓線進(jìn)行內(nèi)收布設(shè)至少11個(gè)二圈眼注漿孔以及在砂層巷道全斷面的工作面布設(shè)至少11個(gè)大肚子眼注漿孔； 所述步驟2.2)中對大角度眼區(qū)域進(jìn)行布孔的具體實(shí)現(xiàn)方式是:沿拱部120°扇區(qū)內(nèi)內(nèi)具有一定間隔布設(shè)至少13個(gè)大角度眼注漿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟3)中鉆孔的順序是按照由外向里、先頂部后兩幫的順序進(jìn)行施工；對砂層巷道全斷面的頂部進(jìn)行施工時(shí)，采用先中間后兩邊的順序；對砂層巷道全斷面的幫部進(jìn)行施工時(shí)，采用由上向下施工的順序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟4)中加注加固漿液的具體實(shí)現(xiàn)方式是: 4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液； 4.2)注入CaCl2溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述步驟4)中在步驟4.2)之后還包括: 4.3)注入速凝劑三乙醇胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述水玻璃Na2SiOyK溶液是水玻璃Na2SiO3與熱水按體積比是1:10的方式配制而成；所述氯化鈣水溶液是無水氯化鈣與可飲用水配制而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述熱水的水溫在70 80°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的 砂層巷道的空間加固施工工藝，其特征在于:所述加固漿液的 流量是5 20L/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種砂層巷道的空間加固施工工藝，該工藝包括以下步驟1)確定注漿加固范圍；2)在確定的注漿加固范圍內(nèi)進(jìn)行布孔；3)根據(jù)布孔的位置施工鉆孔；4)在已經(jīng)鉆好的孔中插入注漿導(dǎo)管，并開始加注加固漿液。本發(fā)明提供了一種有效控制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展，減小作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力及地表沉降變形，保證了巷道工作面的穩(wěn)定及地面建筑物的安全的砂層巷道的空間加固施工工藝。
文檔編號E21D11/10GK103089277SQ20131004454
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者王明智, 陳玄, 姚開元, 張超暉, 趙國超, 白鳳忠 申請人:陜西煤業(yè)化工建設(shè)(集團(tuán))有限公司