地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法技术

本发明专利技术公开了一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，包括联合运用地质分析与地球物理探查手段，查明治理区水文地质条件；渗透失稳破坏段及影响区内支护强化；泄水降压‑分层注浆治理方案设计；泄水降压钻孔施工与分层注浆工程实施及动态调整；泄水降压孔高压大流量动水封堵；加强围岩变形监测等步骤。采用本工法施工后，通过对弱胶结岩体加固和高压大流量涌水封堵分层次、分阶段实施，有效解决了工治理工程周期长、易引发二次地质灾害的难题，提高了注浆效率，创造了良好的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法
本专利技术涉及一种隧道及地下工程地质灾害治理技术，尤其是一种隧道巷道等地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区泄水降压-分层注浆综合治理方法。
技术介绍
隧道、水电站、矿山巷道等地下工程的施工，不可避免的穿越断层破碎带、充填型溶洞等不良地质体，诸类不良地质体往往连通富水含水层，成为储水空间及含导水通道，被揭露后往往发生长期涌水。究其原因是开挖扰动导致围岩中产生塑性破坏区和临空面，地下水渗透力造成粘土等细颗粒成分被携带出，导水通道的规模随暴露时间延长而增大，表现为一处或几处集中涌水；与此同时，围岩力学性能逐渐恶化，顶板沉降、侧壁收敛快速增大，严重者造成规模较大的塌方，诱发突水突泥。此外，我国内蒙古、新疆等西部各矿区煤炭资源丰富，这些地区含煤地层成岩作用时间短，主采煤层顶底板岩层胶结差，且顶板岩层中通常分布着厚度达百米的含水层。为防止顶板水害，工作面回采前必须对顶板含水层进行疏水降压。受制于胶结弱、强度低的岩体性质，顶板水疏排过程中不断软化、泥化围岩，并伴随水力劈裂，致使岩体内导水通道逐渐形成并成为顶板水下渗的重要通道类型；通道扩展并网络化可导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是， 包括以下步骤：A）. 联合运用地质分析与地球物理探查手段，查明治理区水文地质条件，包括：1）.绘制研究区水文地质剖面图，分析地下工程上覆地层岩性组合特征，确定致灾含水层及主控导水通道类型；2）.进行顶板地球物理探查工作，圈定覆岩富水区形态和范围，指导灾害治理工作；B）. 渗透失稳破坏段及影响区内支护强化，即采用临时刚性支护与柔性支护相结合的手段对渗透失稳破坏段及相邻10~20m范围内形成支护强化段；C）. 泄水降压‑分层注浆治理方案设计，即在顶板岩层富水区施工泄水降压孔，围绕泄水降压孔施作分层注浆加固孔，注浆孔分序施工，且采用前...

【技术特征摘要】
1.一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，包括以下步骤：A）.联合运用地质分析与地球物理探查手段，查明治理区水文地质条件，包括：1）.绘制研究区水文地质剖面图，分析地下工程上覆地层岩性组合特征，确定致灾含水层及主控导水通道类型；2）.进行顶板地球物理探查工作，圈定覆岩富水区形态和范围，指导灾害治理工作；B）.渗透失稳破坏段及影响区内支护强化，即采用临时刚性支护与柔性支护相结合的手段对渗透失稳破坏段及相邻10~20m范围内形成支护强化段；C）.泄水降压-分层注浆治理方案设计，即在顶板岩层富水区施工泄水降压孔，围绕泄水降压孔施作分层注浆加固孔，注浆孔分序施工，且采用前进式分段注浆方式对上覆地层由浅而深逐步加固；最后将泄水降压孔注浆封堵；D）.对步骤C）的泄水降压钻孔施工与分层注浆工程实施，充分加固围岩中高压含水构造与地下工程之间的弱胶结岩体充，注浆钻孔布置及注浆参数按照实际情况动态调整；E）.泄水降压孔高压大流量动水封堵，包括泄水降压孔采用泄水-注浆和静压注浆两阶段注浆方法进行；泄水孔内通过泄水管将孔内涌水控制性排泄，钢管通过模袋固定并与孔壁构成泄水-注浆阶段的环形扩散空间；待浆液凝固后，封闭泄水管并开启静压注浆阶段；F）.围岩变形实时监测，保障工程安全实施。2.如权利要求1所述的地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，所述步骤A）中1）具体包括研究致灾含水层与地下工程之间的弱胶结隔水层的岩性及厚度空间展布特征，定性分析治理区岩体地下水通道形成过程以及岩体弱化变形的原因，评判离层发生的可能性。3.如权利要求1所述的地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，所述步骤A中2）具体包括利用瞬变电磁、地质雷达地球物理探查方法对研究区顶板进行探查，分析顶板富水区位置及形态；通过与水文地质剖面联合解释，圈定离层区或导水构造控制性含水空间即导水通道范围，指导注浆钻孔及泄水孔布孔方式及深度。4.如权利要求1所述的地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，所述步骤B中的临时刚性支护根据现场施工条件选择为木垛、混凝土柱或工字钢钢支撑，每榀间距1000~2000mm；所述柔性支护采用厚度为250mm厚的C20喷射混凝土，内置单层钢筋网。5.如权利要求1所述的地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，所述步骤C）中，若顶板富水区为离层积水区，则直接针对离层区中部施工泄水降压孔；若围岩劣化主要是由断层类导水构造引起，则泄水降压孔施作于主控含导水构造上游，以截断地下水运移通道，迫使地下水主要沿泄水孔排出。6.如权利要求1所述的地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，其特征是，所述步骤D）中，针对地下工程上覆地层内的顶板岩层富水区施作泄水降压孔，泄水降压孔采用地质钻机施工仰角孔，步骤如下：首先使用无芯钻头开孔至6m，下入长5m外径无缝钢管作一级孔口管；所述一级孔口管外侧套有由土工布加工的1#模袋，且模袋位于焊接在一级孔口管上的两个1#限位器之间；所述1#模袋上、下两端头采用钢丝捆扎方式固定在一级套管外侧，下端头连接1#注浆管；一级孔口管下入孔后通过1#注浆管向1#模袋内注浆；注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，注浆参数如下：水泥浆水灰比即水与42.5R普通水泥质量比为1:1；水玻璃浓度在35~42Be之间，模数为2.3~3.0，42.5R普通水泥单液浆和水玻璃体积比为2:1，注浆终止压力选择为2.5MPa；注入的浆液凝固后撑起1#模袋，同时挤压周围破碎软弱岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟杰，王喆，魏久传，石守桥，尹会永，李孝朋，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37