采空区治理方案

太古高速公路S2标

西山隧道1#竖井

瓦斯与采空区治理方案

中铁十二局集团有限公司

太古高速公路S2标项目经理部

二00九年十一月

一、编制依据

1、《煤矿安全规程》

2、《煤矿安全技术操作规程》

3、《太原至古交高速公路S2标西山隧道实施性施工组织设计》；

4、太原至古交高速公路西山隧道1#竖井及风机房采空区勘察与处治设计说明；

5、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）

6、太原至古交高速公路（Y（Z）K0+900至Y（Z）K7+550，单幅长6.65Km）两阶段施工图设计，隧道，第二册（共二册）（第二分册，共三分册）

二、基本原则

瓦斯隧道必须贯彻“先测后进，有疑必测，不明不进”的指导方针，坚持“加强通风,勤测瓦斯,严禁火源”三条基本原则，坚持“安全至上，质量优先，团结拼搏，务期必成”的管理原则。

采空区经治理后，采空区残余空洞和松散冒落物岩体得到充填和有效的加固，提高隧道围岩的整体性。同时通过注浆，在竖井一定范围形成环形柱状水泥浆液结石体，隔断采空区积水涌入，有利于施工及运营安全。

三、工程概况

太原至古交高速公路S2标西山隧道1号竖井位于ZK5+940左44米处，竖井设计深度米。围岩为石炭系上统山西组（C3s）、太原组（C3t）、中统本溪组（C2b）泥岩夹砂岩、石灰岩、煤层、铁铝岩层；奥陶系中统峰峰组（O2f）、上马家沟组（O2s）泥灰岩、石灰岩、白云质灰岩、角砾状灰岩、白云质泥灰岩，围岩级别Ⅴ～Ⅲ级。有两层采空区，深部采空冒落带厚度达18米，围岩稳定性差。

1#竖井是西山隧道的附属工程，竖井深度360米，开挖断面直径9.75米。1#竖井井身穿越龙池煤矿采空区，采空区深度102米。地面风机房等建筑物下均为采空区，采空区直接影响竖井的施工地面建筑物的安全。

四、治理原则

施工区域内的采空区为小窑采空区，回采率低，充水，采空区具有隐蔽性和复杂性。竖井采空区治理除加固竖井围岩、阻隔采空区积水与竖井范围的水力联系外，考虑到浆液的凝固时间和工期、天气因素，竖井范围采用纯水泥浆加2—4%的速凝剂进行注浆充填治理。

风机房下采空区治理主要是充填加固，防止采空区的塌陷冒落采空区治理采用水泥与粉煤灰的重量比为2：8的配比进行治理。

采空区内残存有瓦斯，钻探时若有瓦斯涌出，立即停止钻探，撤离施工人员并对瓦斯浓度进行检测，同时加强通风。

五、瓦斯排放、检测

1、项目部配齐瓦斯检查工。竖井配备一名专职瓦斯检查工，在注浆孔钻成或估计可能有瓦斯气体溢出时对井内进行瓦斯浓度检测。

2、建立瓦斯、二氧化碳和其它有毒有害气体检查制度。

3、井内瓦斯检查地点、范围和检查值处理标准必须按《煤矿安全技术操作规程》的规定严格执行

4、掘进工作面风流中的瓦斯浓度超标处理措施必须按《煤矿安全技术操作规程》有关规定执行。

5、瓦斯检查工必须严格执行巡回检查制度和请示报告制度，认真填写瓦斯检查班报。每次检查瓦斯的结果，都必须记入瓦斯检查记录表，并通知现场工作人员。

6、必须执行工作地点现场手上交接班制度，但不得超过被测掘进工作面范围；

7、严禁空班漏检、假检和谎报瓦斯。

隧道内瓦斯浓度限制值及超限处理措施

六、瓦斯排放

1、隧道开挖面距采空区30米时，施作超前钻孔，对开挖面前方地质进行探测。超前钻孔直径φ89，超前钻孔2～3个，孔深约20米。

2、施作超前钻孔

在掌子面打2～3个抵至采空区的超前钻孔，并进入底板岩层不小于米，采用可取芯的钻头,获取围岩状况、有害气体和岩层含水等方面的信息。

每钻完一个孔，即对每孔，按相关瓦斯检测规定检测有关指标，判定其突出危险性，判定是否进行瓦斯排放。

3、瓦斯排放

瓦斯排放采用φ108孔，要求钻透并进入底板岩层小于米，各孔洞间距为米，瓦斯排放范围开挖轮廓线以外5米，按步骤进行排放。

4、加强通风

加强通风是防止瓦斯积聚的最主要、最有效的方法，本隧道设计为低瓦斯区，竖井采用2×17KW轴流式通风机进行压入式通风,风管采用φ500mm柔性防静电、阻燃风筒。

（1）风筒挂设

1、通风机出口设置刚性风筒连接，风机和风筒接口处法兰间加密封垫。刚性风管与软风管接合处绑扎三道，以减小局部漏风和阻力。

2、 风管必须采用抗静电、阻燃的风管，有出厂合格证。风管口到开挖面距离不大于30m ，严禁放炮作业时摘取掌子面风管。

3、 风管吊挂和维护每班应明确专人负责。每班必须对全部风管进行检查，发现破损等情况及时处理，损坏的风管必须及时更换。风管百米漏风率不应大于2%。

4、 挂设风管要平、顺、直。在作业时，按洞内管线布置图测设风管挂设位置，布φ8mm 钢筋拉线，用紧线器拉紧。风管吊挂在拉线下，垂直向下。为避免φ8mm 钢筋受冲击波振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂，增设φ10mm 尼龙绳挂圈。

（2）掌子面通风情况

压入式通风时，掌子面排烟过程与空气射流作用有直接关系，新鲜空气从风筒口射出，形成空气射流。风筒出口距掌子面距离小于()s L s 5~4=时（S 为隧道断面），由于射流的紊流扩散作用，使掌子面炮烟、瓦斯等与新鲜空气掺混，源源不断的新风逐渐把污风置换，本隧道通风时，风筒出口距掌子面距离基本在30米以内。

当风筒出口距掌子面距离较远时，在射流有效射程之外形成一个反向流动的循环涡流区，使新鲜风流不能直接到达

掌子面。

（3）瓦斯隧道通风特殊要求及注意事项

严格执行通风机专人负责制，洞内临时停工，不能停风，停风洞内必须停电，撤人。洞内必须先通风，瓦斯检查低于%时方可送电。

通风机与洞内供电必须为两套供电系统，400千瓦发电机，必须首先保证通风机停电时用电。

通风由专职通风管理人员担任，负责调节、迁移、拆除通风设施的工作。

洞内供风要保证每人每分钟最少的供风量。

瓦斯隧道的主风机应确保有两条独立的供电线路。

在井口设置栅栏与警告牌，人员不得进内。

七、注浆工艺设计

1、注浆系统

注浆系统由料场、搅拌机、浆液池、供水系统、注浆泵、压力表、封孔装置、注浆管道等组成。

2、施工工艺要求

本工程施工工艺流程如下图：