一种流砂地层井巷建造方法技术

本发明专利技术提供了一种流砂地层井巷建造方法，涉及地下工程技术领域，本发明专利技术在详细获取地址信息资料基础上，在井巷两帮及顶底板沿开挖轮廓线外侧布置内

【技术实现步骤摘要】
一种流砂地层井巷建造方法


[0001]本专利技术涉及地下工程
，具体而言，涉及一种流砂地层井巷建造方法
。

技术介绍

[0002]随着我国地下工程尤其是矿山地下工程建设需求及规模的逐年增长，其井巷工程建设环境及围岩条件更加复杂
。
特别是在经历流砂地层区域，因流砂具有的流动性强
、
自稳能力差
、
不易成孔等不稳定因素，导致井巷开挖及维护难以形成稳定的围岩体结构；进一步地，当其应力状态发生改变时极易发生砂层溃冒，使得井巷工程整体稳定性遭到严重破坏，建设速度严重滞后，严重困扰矿山建设总体进程，在我国黑龙江鹤岗
、
河北唐山等地的煤矿和金属矿山都面临此种类型的问题
。
因此，当井巷工程穿越流砂地层区域时，主要问题在于对流砂地层的有效支撑
、
堵水和加固，增大其自稳能力，确保井巷工程的施工安全
、
质量与进度
。
[0003]近年来，针对井巷工程中流砂地层的治理与防护难题，国内外已经提出了包括冻结法
、
加固流沙法
、
注浆帷幕法等多种工程治理措施，并依据不同地质条件取得了一定的研究与应用成果
。
其中，注浆帷幕法是指在一定注浆压力作用下，所注浆液渗透扩散到岩层或砂层的孔隙中，并与周围破碎岩体或流砂形成具有一定强度的稳定固结体，从而达到充填孔隙
、
加固地层的目的，其与冻结法相比具有显著的成本优势
。
[0004]经专利技术人研究发现，现有的注浆帷幕法技术中的布孔的方式主要在轮廓线边界及以内，造成了过度的浆液浪费和不必要的施工工期，布孔方式对开挖轮廓线外流砂层的稳定性只是采用扩大注浆范围方案，无针对性加强措施，易造成局部强度不足区域的突然溃砂涌水，安全风险得不到十足保障；另外，注浆孔全部采用的是水泥
‑
水玻璃浆液，该种浆液结石体长期强度损失大，易导致隧道二衬结构的长期压力过大而破坏
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种流砂地层井巷建造方法，其工艺简单
、
可操作性强
、
支护效果好
、
具有普遍适应性和实用性，能够有效改善井巷穿过区域流砂地层力学特性，提升围岩自身承载能力，增强工程结构的稳定性，保障流砂地层井巷工程的安全和建设进度
。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术提供一种流砂地层井巷建造方法，包括以下步骤：
S10
：预注浆钻孔孔位布设：在围岩稳固区域进行钻机硐室的开挖与支护工作；在井巷开挖轮廓线的外侧布置内层预注浆钻孔孔位和外层预注浆钻孔孔位；内层预注浆钻孔孔位布置在井巷开挖轮廓线的外侧区域；外层预注浆钻孔孔位布置在内层预注浆钻孔孔位外侧区域；
S20
：预注浆钻孔的钻进和注浆：预注浆钻孔孔位的钻进和注浆顺序均为先外层后内层，先对外层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作，再对内层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作，其中，每层预注浆钻孔孔位的钻进及注浆顺序采用间隔钻进及注浆方式，并将
预注浆钻孔孔位划分为三个顺位进行施工，第一顺位是按照预注浆钻孔孔位“隔三钻一”的原则进行钻进和注浆施工，第二顺位是对第一顺位钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行钻进和注浆施工，第三顺位是对第一顺位和第二顺位形成的钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行施工；
S30
：预注浆钻孔结构增强：当完成每个预注浆钻孔的终孔钻进且在终孔注浆之前，在钻孔内布设长度覆盖钻孔全长的焊接衔接无缝钢管，内部插入与钻孔同长的螺纹钢筋作为插筋，全长无缝钢管和同长螺纹钢筋作为预注浆钻孔的增强结构，与水泥浆结石体
、
高压挤密的流砂及淤泥等共同组成流砂地层中井巷外围永久承载结构，外层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为主要承载结构，内层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为辅助承载结构，共同抵抗周边流砂地层向井巷净空的挤压应力和水压力；
S40
：井巷掘进支护：沿井巷开挖轮廓线方向进行井巷掘进施工，采用短掘短支的方式及时进行喷射混凝土和全封闭钢拱架临时支护，喷射混凝土厚度要覆盖钢拱架；同时，井巷内采用全封闭浇筑钢筋混凝土进行永久支护，以形成井巷内部永久承载结构
。
[0007]在可选的实施方中，在步骤
S10
中，外层预注浆钻孔与内层预注浆钻孔孔位等排距呈环向布置，排距须实现确保预注浆钻孔与内层预注浆钻孔之间的流砂与淤泥等被高压浆液填充挤压密实，以不超过
1m
为宜；内层预注浆钻孔和外层预注浆钻孔的相邻钻孔的孔位交错布置，每一层预注浆钻孔孔位均呈等间距布置
。
[0008]在可选的实施方中，在步骤
S10
中，位于井巷底板的预注浆钻孔的施工角度均平行于井巷的前进方向；位于井巷顶板及两帮的预注浆钻孔施工角度应按照钻孔的孔深选择上斜或外斜不超过1°
。
[0009]在可选的实施方中，在步骤
S20
中，单个预注浆钻孔孔位的钻进及注浆包括以下步骤：
S21
：按照所述预注浆钻孔孔位，采用适配冲击器和冲击钻头钻进指定深度进行钻进开孔；
S22
：采用无缝钢管焊接成稳压法兰盘作为孔口管，并向孔口管内注入水泥
‑
水玻璃浆液，保证水泥
‑
水玻璃浆液凝固超过两小时；
S23
：将稳压球阀和金属垫垫在法兰盘上，采用小直径冲击器和冲击钻头进行钻进作业，当钻进到初次进入流砂层并且喷出2‑
3m
³
砂子时，使用水泥
‑
水玻璃浆液进行注浆加固操作后，再继续钻进作业；
S24
：钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体指定强度的指定深度，完成预注浆钻孔孔位的钻进；
S35
：对完成钻进的预注浆钻孔进行注浆
。
[0010]在可选的实施方中，在步骤
S23
中，流砂层中采用分段前进式循环钻进注浆依次成孔操作，以不塌孔作为每个钻孔停钻标准，同时兼顾流砂地层的注浆及置换
、
挤密效果，流砂地层每次钻孔深度最大不超过
1.5m。
[0011]在可选的实施方中，在步骤
S23
中，预注浆钻孔的开孔深度不应小于
4m
；在步骤
S24
中，钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体内的深度不应小于
4m。
[0012]在可选的实施方中，在步骤
S20
中，外层预注浆钻孔中的第一顺位和第二顺位的预注浆钻孔在注浆过程中使用水泥
‑
水玻璃浆液进行注浆操作，而在遇到淤泥位置须采用普
通凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作，在终孔时使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆封孔操作；第三顺位预注浆钻孔在注浆时所用的注浆材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种流砂地层井巷建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10
：预注浆钻孔孔位布设：在围岩稳固区域进行钻机硐室的开挖与支护工作；在井巷开挖轮廓线的外侧布置内层预注浆钻孔孔位和外层预注浆钻孔孔位；内层预注浆钻孔孔位布置在井巷开挖轮廓线的外侧区域；外层预注浆钻孔孔位布置在内层预注浆钻孔孔位外侧区域；
S20
：预注浆钻孔的钻进和注浆：预注浆钻孔孔位的钻进和注浆顺序均为先外层后内层，先对外层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作，再对内层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作，其中，每层预注浆钻孔孔位的钻进及注浆顺序采用间隔钻进及注浆方式，并将预注浆钻孔孔位划分为三个顺位进行施工，第一顺位是按照预注浆钻孔孔位“隔三钻一”的原则进行钻进和注浆施工，第二顺位是对第一顺位钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行钻进和注浆施工，第三顺位是对第一顺位和第二顺位形成的钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行施工；
S30
：预注浆钻孔结构增强：当完成每个预注浆钻孔的终孔钻进且在终孔注浆之前，在钻孔内布设长度覆盖钻孔全长的焊接衔接无缝钢管，内部插入与钻孔同长的螺纹钢筋作为插筋，全长无缝钢管和同长螺纹钢筋作为预注浆钻孔的增强结构，与水泥浆结石体
、
高压挤密的流砂及淤泥等共同组成流砂地层中井巷外围永久承载结构，外层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为主要承载结构，内层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为辅助承载结构，共同抵抗周边流砂地层向井巷净空的挤压应力和水压力；
S40
：井巷掘进支护：沿井巷开挖轮廓线方向进行井巷掘进施工，采用短掘短支的方式及时进行喷射混凝土和全封闭钢拱架临时支护，喷射混凝土厚度要覆盖钢拱架；同时，井巷内采用全封闭浇筑钢筋混凝土进行永久支护，以形成井巷内部永久承载结构
。2.
根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法，其特征在于，在步骤
S10
中，外层预注浆钻孔与内层预注浆钻孔孔位等排距呈环向布置，排距须实现确保预注浆钻孔与内层预注浆钻孔之间的流砂与淤泥等被高压浆液填充挤压密实，以不超过
1m
为宜；内层预注浆钻孔和外层预注浆钻孔的相邻钻孔的孔位交错布置，每一层预注浆钻孔孔位均呈等间距布置
。3.
根据权利要求2所述的一种流砂地层井巷建造方法，其特征在于，在步骤
S10
中，位于井巷底板的预注浆钻孔的施工角度均平行于井巷的前进方向；位于井巷顶板及两帮的预注浆钻孔施工角度应按照钻孔的孔深选择上斜或外斜不超过1°
。4.
根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法，其特征在于，在步骤
S20
中，单个预注浆钻孔孔位的钻进及注浆包括以下步骤：
S21
：按照所述预注浆钻孔孔位，采用适配冲击器和冲击钻头钻进指定深度进行钻进开孔；
S22
：采用无缝钢管焊接成稳压法兰盘作为孔口管，并向孔口管内注入水泥
‑
水玻璃浆液，保证水泥
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：于世波，杨小聪，曹聪，原野，王贺，王志修，刘晓宇，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：