【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法领域，具体涉及一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法。
技术介绍
1、隧道、巷道工程在掘进施工过程中不可避免的会穿越特殊复杂地层，如含水层、断裂构造带、岩溶区、软岩等，施工的过程中可能引发突水、冒顶、大变形、超量渗漏等问题。
2、由于含水岩层在地下普遍存在，造成隧道、巷道穿越含水岩层最为常见。针对含水层水害治理，目前主要有两种方式，一是当含水层富水性较强时，会采用工作面预注浆的方式进行治理，把隧道、巷道围岩含水层通过帷幕注浆改造成隔水层，然后再掘进通过；二是当含水层富水性相对较弱，含水层相对较薄(厚度一般小于2倍的隧道、巷道宽度，且一般小于10m)，含水层段直接穿层掘进水量低于每小时百方时，可不进行超前治理，而是采用直接强制掘进通过的方式，通过后在进行治理。
3、当前，针对隧道、巷道通过含水层后的围岩出水一般采取动水注浆的方式，即在出水点(片)的位置上采用风锤施工浅注浆孔，主注速凝且抗冲刷的浆液，通过浆液在渗流扩散过程中的快速絮凝固化作用，以防止浆液被动水冲刷而流失，从而封堵含水层孔裂隙。而在现实的水害治理时发现此种治理方式效果较差，由于处于动水环境，浆液渗流扩散受到限制，往往治理完一个水点后，会马上新生一个水点，即返渗严重。很多隧道、巷道穿越含水层段经过多次治理后，仍不能达到预期减水目标。
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其适用于含水层段出水流
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，包括以下步骤：
4、s1、收集隧道、巷道的设计、施工资料；
5、s2、划分隧道、巷道斜穿含水岩层水害治理的内段静水范围及外围疏降范围；
6、s3、疏降水量预计及排水系统建设与评价；
7、s4、疏降孔动态施工以及下放一级套管和二级套管；
8、s5、内段静水范围注浆，形成内段静水注浆范围；
9、s6、对外围疏降范围环形条带进行注浆，形成更大范围的封水帷幕。
10、优选地，步骤s1中，收集围岩地质、水文地质资料，现场调查隧道、巷道的实际出水流量q0、出水段跨度l0、出水形式，综合获得隧道、巷道出水段含水岩层的厚度d、渗透系数k、展布情况，与隧道、巷道的空间关系，获得隧道、巷道中揭露含水层的跨度l0。
11、优选地，步骤2中，根据含水层与巷道的空间关系确定，沿隧道、巷道方向，当含水层在巷道底板时，则确定含水层顶板与巷道底板距离h1的点d1为此位置内段静水范围的边界点；
12、当含水层在巷道顶板时，则确定含水层底板与巷道顶板距离h2的点d2为此位置内段静水范围的边界点；以d1、d2点中心为圆心，过d1、d2点绘制圆，此圆内区域即为内段静水范围，在含水层的跨度为l1；
13、外围疏降范围为内段静水范围二倍半径圆形范围去除内段静水范围后的环形区域，外围疏降区域边界在含水层的跨度为l2；
14、h1、h2的计算公式为(1)、(2)，考虑了隧道、巷道围岩松动圈的影响；
15、
16、
17、式中：h1—含水层顶板与巷道底板距离，m；
18、h2—含水层底板与巷道顶板距离，m；
19、b—隧道、巷道底板宽度，m；
20、γ—顶板、底板隔水层的平均重度，mn/m3；
21、kp—顶板、底板隔水层的平均抗拉强度，mpa；
22、p—顶板、底板隔水层承受的实际水头值，即最大的潜在水压，mpa；
23、h—隧道、巷道的断面高度，m。
24、优选地，步骤3中，采用式(3)计算疏放后巷道与疏放孔的合计出水量q1，式(3)采用承压水井的裘布依公式推导，然后评价矿井排水系统的排水能力，看能否满足疏导孔施工后的排水能力要求，如不够，则增加排水能力建设，保证疏放孔疏放过程矿井不积水；
25、
26、式中：q1—疏放后巷道与疏放孔的合计出水流量，m3/d；
27、q0—治理前隧道、巷道在含水层段的出水流量，m3/d；
28、k—含水层渗透系数，m/d；
29、s—水头降低，为含水层原始水位相对于隧道、巷道的标高，m；
30、b—隧道、巷道底板宽度，m；
31、l0—隧道、巷道中揭露含水层跨度，m；
32、l2—外围疏降区域边界在含水层的跨度，m。
33、优选地，步骤4中，疏降钻孔在隧道、巷道揭露含水层的位置布置钻场，钻孔开孔位置为含水层厚度的中间位置，钻孔一直沿着含水层厚度的中间施工，钻孔先施工深度为1倍含水层厚度或巷道高度数据的大值，然后安装并固定一级套管，在采用次级钻头套孔延伸钻进至内段静水范围与外围疏降范围的界限位置，在换用次一级钻头套孔延伸钻进至外围疏降范围的外边界停钻；
34、然后钻孔下放二级套管，二级套管长度至内段静水范围与外围疏降范围的界限位置，二级套管直径介于次级钻头及次一级钻头的直径，则二级套管可正好顶在疏放钻孔变径位置的凸台上，则疏放段钻孔出水将从疏放孔的二级套管中流出进入隧道、巷道；
35、先在隧道、巷道顶板、底板、左帮、右帮施工四个钻孔并下放二级套管，看疏放效果，如果隧道、巷道围岩已无出水现象，则停止施工后续钻孔，否则再左右顶角及底角在补充施工四个钻孔并下放二级套管，看疏放效果，或停止施工或继续在间隔部位补充施工疏降钻孔并下放二级套管，直至隧道、巷道围岩无出水现象为止。
36、优选地，步骤5中，疏降孔实现有效疏放后，即隧道、巷道围岩无出水现象时，实现了在预设的内段静水范围形成的静水环境，则在疏降孔二级套管敞开的情况下，从一级套管、二级套管的间隙进行注浆，注入浆液，浆液将在一级套管与二级套管、钻孔壁与二级套管的间隙渗流，且进入内段静水范围内围岩孔裂隙，注浆终压达到最大的潜在水压p，进而实现在内段静水范围内由内及外形成注浆封水帷幕的目标。
37、优选地，步骤6中，内段静水范围注浆封水帷幕形成后，通过关闭二级套管的阀门检查内段静水范围的注浆效果，然后通过二级套管对外围疏降范围环形条带进行注浆即可，以形成更大范围的封水帷幕，实现永久封堵井筒水害的目标。
38、本专利技术的有益效果在于：本专利技术专利针对隧道、巷道直接斜穿含水层的特殊工况，提出了治理控制范围的确定方法及疏放后巷道与疏放孔的合计出水量计算方法；另采用疏降孔施工完成后在其内直接安装深长套管，人工形成内段较大范围的静水无压区域；利用二级套管外的间隙可实现内段注浆，无需再另外施工浅部的注浆孔；另外钻孔全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤S1中，收集围岩地质、水文地质资料，现场调查隧道、巷道的实际出水流量Q0、出水段跨度L0、出水形式，综合获得隧道、巷道出水段含水岩层的厚度d、渗透系数K、展布情况，与隧道、巷道的空间关系，获得隧道、巷道中揭露含水层的跨度L0。
3.如权利要求2所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤2中，根据含水层与巷道的空间关系确定，沿隧道、巷道方向，当含水层在巷道底板时，则确定含水层顶板与巷道底板距离H1的点D1为此位置内段静水范围的边界点；
4.如权利要求3所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤3中，采用式(3)计算疏放后巷道与疏放孔的合计出水量Q1，式(3)采用承压水井的裘布依公式推导，然后评价矿井排水系统的排水能力，看能否满足疏导孔施工后的排水能力要求，如不够，则增加排水能力建设，保证疏放孔疏放过程矿井不积水；
5.如权利要求4所述的一种隧道、巷道斜穿含
6.如权利要求5所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤5中，疏降孔实现有效疏放后，即隧道、巷道围岩无出水现象时，实现了在预设的内段静水范围形成的静水环境，则在疏降孔二级套管敞开的情况下，从一级套管、二级套管的间隙进行注浆，注入浆液，浆液将在一级套管与二级套管、钻孔壁与二级套管的间隙渗流，且进入内段静水范围内围岩孔裂隙，注浆终压达到最大的潜在水压p，进而实现在内段静水范围内由内及外形成注浆封水帷幕的目标。
7.如权利要求6所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤6中，内段静水范围注浆封水帷幕形成后，通过关闭二级套管的阀门检查内段静水范围的注浆效果，然后通过二级套管对外围疏降范围环形条带进行注浆即可，以形成更大范围的封水帷幕，实现永久封堵井筒水害的目标。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤s1中，收集围岩地质、水文地质资料，现场调查隧道、巷道的实际出水流量q0、出水段跨度l0、出水形式，综合获得隧道、巷道出水段含水岩层的厚度d、渗透系数k、展布情况，与隧道、巷道的空间关系，获得隧道、巷道中揭露含水层的跨度l0。
3.如权利要求2所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤2中，根据含水层与巷道的空间关系确定，沿隧道、巷道方向，当含水层在巷道底板时，则确定含水层顶板与巷道底板距离h1的点d1为此位置内段静水范围的边界点；
4.如权利要求3所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤3中，采用式(3)计算疏放后巷道与疏放孔的合计出水量q1，式(3)采用承压水井的裘布依公式推导，然后评价矿井排水系统的排水能力，看能否满足疏导孔施工后的排水能力要求，如不够，则增加排水能力建设，保证疏放孔疏放过程矿井不积水；
5.如权利要求4所述的一种隧道、巷道斜穿含水层水害治理方法，其特征在于，步骤4中，疏降...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱自卫，蔡逢华，徐智敏，吕伟魁，谷云鹏，杜芳军，范宝江，韩泰然，闫国成，袁世冲，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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