The invention discloses an active prevention and control method of rock burst in gas tunnel under high in-situ stress, belonging to the technical field of rock burst prevention and control in gas tunnel. The method determines the location and scope of rock burst section and uncovering coal section of tunnel surrounding rock by using advanced geological prediction of tunnel. In view of rock burst section, advanced central hole, directional hole and tine groove are arranged to carry out directional hydraulic fracturing and hydraulic fracturing with multi-hole slotting; in view of coal uncovering section, advanced fracturing hole, directional hole and tine groove are arranged to carry out directional hydraulic fracturing and hydraulic fracturing with multi-hole slotting, and then gas extraction and outburst elimination evaluation are carried out. The invention ensures the safety of staff and equipment, maintains the stability of surrounding rock, achieves the purpose of preventing rock burst and gas dynamic disasters, and maximizes the construction efficiency of gas tunnel. The invention solves the problems of rock burst and gas dynamic disaster in high stress area of gas tunnel caused by tunneling activity under high in-situ stress condition, and has obvious effect and wide practicability.
【技术实现步骤摘要】
一种高地应力下瓦斯隧道岩爆的主动防治方法
本专利技术涉及瓦斯隧道岩爆防治
，尤其涉及一种高地应力下瓦斯隧道岩爆的主动防治方法。
技术介绍
随着我国西部大开发战略的实施和西南地区的全面提速，以高速公路为标志的西部或西线交通基础设施建设正全面展开。西南地区地形起伏较大，以高原、山地、丘陵和盆地四种地貌为主，其地形地貌不仅提高了西南地区高速公路修建的成本，而且导致许多路段要穿山而过。我国西南地区，一方面处于高山峡谷中，埋深极大，地应力水平极高；另一方面，煤炭资源丰富，分布广泛，且很多高速公路隧道垂直于或基本垂直于煤层走向穿过煤层，由于煤系地层地质构造复杂、高地应力、高瓦斯压力的存在，以及受掘进影响扰动频繁，动力响应特征更为复杂，如果防治措施不到位，很可能发生围岩大变形、失稳坍塌甚至岩爆灾害，造成严重的经济损失和不良的社会效应。由于目前瓦斯隧道研究较少，高速公路基建队伍缺乏对瓦斯隧道岩爆的了解，对瓦斯隧道岩爆灾害的研究主要集中在危险性评价、施工安全管理和围岩变形监测等方面，缺少高地应力下瓦斯隧道岩爆科学的、合理的、安全的防治措施，导致高地应力下瓦斯隧道岩爆防治措施远...
【技术保护点】
1.一种高地应力下瓦斯隧道岩爆的主动防治方法，其特征在于，包括如下步骤：1)利用隧道超前地质预报，确定隧道(1)围岩岩爆段(3)及揭煤段(9)的位置及范围；2)针对岩爆段(3)，首先预测其岩爆烈度及规模，并确定岩爆段(3)岩体的最大水平应力和最小水平应力大小及方向；其次布置超前中心孔(4)、定向孔(6)及锲形槽(7)；再次，连接多孔割缝定向水力压裂设备和进行多孔割缝定向水力压裂作业；然后，连接水力压裂系统和进行水力压裂作业；3)针对揭煤段，首先确定揭露煤层及其瓦斯基本参数，评定煤层突出危险性；其次，布置超前压裂孔(5)、定向孔(6)及锲形槽(7)；再次，连接多孔割缝定向水力...
【技术特征摘要】
1.一种高地应力下瓦斯隧道岩爆的主动防治方法，其特征在于，包括如下步骤：1)利用隧道超前地质预报，确定隧道(1)围岩岩爆段(3)及揭煤段(9)的位置及范围；2)针对岩爆段(3)，首先预测其岩爆烈度及规模，并确定岩爆段(3)岩体的最大水平应力和最小水平应力大小及方向；其次布置超前中心孔(4)、定向孔(6)及锲形槽(7)；再次，连接多孔割缝定向水力压裂设备和进行多孔割缝定向水力压裂作业；然后，连接水力压裂系统和进行水力压裂作业；3)针对揭煤段，首先确定揭露煤层及其瓦斯基本参数，评定煤层突出危险性；其次，布置超前压裂孔(5)、定向孔(6)及锲形槽(7)；再次，连接多孔割缝定向水力压裂设备和进行多孔割缝定向水力压裂作业；然后，连接水力压裂系统和进行水力压裂作业；最后，进行瓦斯抽采及消突评估。2.根据权利要求1所述的高地应力下瓦斯隧道岩爆的主动防治方法，其特征在于，包括如下步骤：1)利用隧道超前地质预报，确定隧道(1)的岩爆段(3)及揭煤段(9)的位置及范围；2)对于岩爆段(3)具有以下步骤：步骤一：确定岩爆段(3)开挖前预测岩爆段(3)位置、岩爆烈度及规模，确定岩爆段(3)岩体的最大水平应力和最小水平应力大小及方向；步骤二：布置超前中心孔(4)、定向孔(6)及锲形槽(7)若为岩爆段(3)，在掌子面(2)掘进至距离岩爆段(3)为8～12m时，在岩爆段(3)岩体内纵向布置若干个超前中心孔(4)、定向孔(6)及锲形槽(7)；超前中心孔(4)、定向孔(6)及锲形槽(7)的位置和个数设置如下：一、若隧道(1)断面的尺寸不大于6m，或隧道(1)围岩存在裂缝，则在隧道(1)中心轴线上钻取1个超前中心孔(4)，在椭圆各顶点位置钻取4个定向孔(6)；二、若隧道(1)断面的尺寸大于6m，或隧道(1)围岩完整，则在隧道(1)中心轴线上及椭圆4个顶点位置钻取5个超前中心孔(4)，在椭圆各顶点同一平面位置钻取4个对应定向孔(6)，椭圆顶点处超前中心孔(4)与对应定向孔(6)距离为0.6～3m；步骤三：连接多孔割缝定向水力压裂设备和进行多孔割缝定向水力压裂作业在超前中心孔(4)及定向孔(6)钻至设计位置后，启动高压泵(10)、钻机(11)，升高泵压25～50MPa，此时利用钻杆上预先安设的多孔割缝定向水力压裂设备对定向孔(6)实施多孔割缝定向水力压裂，钻杆每后退1.5～2m实施一次多孔割缝定向水力压裂，直至退出岩爆段(3)，循环以上步骤完成对所有定向孔(6)的多孔割缝定向水力压裂；步骤四：连接水力压裂系统和进行水力压裂作业多孔割缝定向水力压裂完毕后，在超前中心孔(4)内安设压裂用输水无缝钢管(14)，在钢管上对应钻孔多孔割缝定向水力压裂的位置预留出水孔眼，再对定向孔(6)进行封孔处理，升高泵压25～50MPa，向超前中心孔(4)注入高压水，直至定向孔(6)有水流出或注水压力持续上升至出现3～5MPa的压力降后停止注水；3)对于揭煤段(9)具有以下步骤：步骤一：确定揭煤段(9)及进行揭露煤层突出危险性预测在掌子面(2)距煤层9.5～10.5m垂距处，进行超前地质综合预报，确定隧穿过煤层的位置、产状、厚度、透气性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯含量、瓦斯压力及坚固性系数，并分析煤的破坏类型，对煤层突出危险性进行初步预测；同时，在钻进过程中观察是否有卡钻、顶钻、喷孔等动力现象，在以上基础上综合评定煤层突出危险性；步骤二：布置超前压裂孔(5)、定向孔(6)及锲形槽(7)若为煤层，在隧道掌子面(2)前方的煤层内纵向布置有若干...
【专利技术属性】
技术研发人员：王挥云，赵鑫，王博，
申请(专利权)人：中铁十九局集团矿业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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