一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构

摘要

本实用新型公开了一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构，包括围岩注浆加固体、瓦斯封闭系统和瓦斯引排系统；瓦斯封闭系统包括二衬砼结构、全环初支喷砼和全环瓦斯隔离层，该全环瓦斯隔离层设于二衬砼结构和全环初支喷砼之间；瓦斯引排系统包括设于全环初支喷砼和全环瓦斯隔离层之间的环向盲管和纵向水汽排放管，且该环向盲管和纵向水汽排放管相连通。本实用新型通过围岩注浆加固体可以封堵突出煤层瓦斯运移到衬砌背后的运移路径，最大限度降低衬砌背后瓦斯积聚量；对于少量渗入衬砌背后的瓦斯，一方面通过瓦斯封闭系统，防止瓦斯进入隧道，另一方面通过瓦斯引排系统，将瓦斯排出洞外高处放散，能够有效确保复杂构造瓦斯突出隧道运营安全。

说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道瓦斯防治技术领域，具体涉及一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构。

背景技术

新建重庆铁路枢纽东环线工程鹞子岩隧道为穿越重庆中梁山脉的双线隧道，隧道洞身于观音峡背斜核部、断层附近连续6次穿越二叠系龙潭组煤系地层，煤质为焦煤，煤层间距均较小；其中K8煤层厚4.05m，瓦斯放散初速度Δp＝18，煤层瓦斯压力P＝1.5～1.6MPa，煤层坚固系数f＝0.16，煤的破坏类型为Ⅳ类，吨煤瓦斯含量16.32m3/t,地质判定该隧为瓦斯突出隧道，隧道瓦斯突出风险极高。目前瓦斯突出隧道已有很多，如天坪隧道、凉风垭隧道、玉京山隧道等，但像鹞子岩隧道同时于背斜核部、断层附近连续多次穿过瓦斯突出煤层的情况基本未见，瓦斯防治工程经验有所欠缺。

针对瓦斯突出隧道瓦斯防治，目前主要通过结构设防进行瓦斯防治,结构设防主要包括瓦斯封闭系统和引排系统，瓦斯封闭系统主要包括气密性二衬砼结构、全环初支喷砼以及设置与初支与二衬间的全环瓦斯隔离层；瓦斯引排系统由初支与瓦斯隔离层之间设置水气收集管路，引入水气分离装置进行水气分离，然后将分离出的瓦斯气体通过排放管道排出洞外高处放散。常规瓦斯隧道结构设防对于普通瓦斯隧道，能够满足瓦斯防治的要求。但是对于瓦斯突出隧道，由于瓦斯压力大、瓦斯含量丰富，同时瓦斯抽排孔的存在，隧道运营期间，围岩中瓦斯可能通过抽排孔及裂隙直接运移进入衬砌背后，衬砌背后瓦斯排放系统通过抽排孔及裂隙与突出煤层直接连通，衬砌背后大量瓦斯聚集情况下，瓦斯可能沿着衬砌设防薄弱地段渗入隧道内，导致较大的运营风险。

瓦斯防治实践中，岩体注浆加固已有较多应用。详细案例如下：

1)专利号为CN201921956446.6的专利公开了一种水工瓦斯隧道注浆防治煤与瓦斯突出灾害的系统，该系统在水工瓦斯隧道开挖至煤层或进入煤层范围内，在掌子面通过实施注浆钻孔向开挖方向注入水泥砂浆，使煤层的软弱分层胶结在一起，提高煤的破坏强度，形成一套“支撑拱”，并形成一道开挖空间外部煤层向开挖煤层空间释放瓦斯的阻隔帷幕，降低煤与瓦斯突出危险性。该专利通过超前注浆加固煤层，通过提高煤层坚固系数，降低瓦斯突出风险。该方法由于未采取区域防突措施，瓦斯未排放，后续施工及揭煤过程中，具有较大的安全风险。

2)专利号CN201710312759.7的专利公布了隧道穿越煤层时进行区域注浆结合防渗支护的防瓦斯方法，该方法通过区域注浆将瓦斯隔离在煤层中，在施工期内降低瓦斯向非煤层瓦斯积极区域扩散，而且在隧道运营期，降低地层中的瓦斯向隧道内渗透扩散的风险。该方法由于未采取区域消突措施，瓦斯未排放，瓦斯压力未得到有效释放，后续施工及揭煤过程中，具有一定的安全风险。

3)论文《地铁龙泉山隧道瓦斯溢出段瓦斯综合防治技术》，针对油气田地层高瓦斯隧道，采取超前探孔,雷达探测,强化通风,钻孔排放,注浆封堵等综合防控技术措施后避免了瓦斯事故,实现了安全快速掘进。该工程中，仰拱钻孔自然排放后检测发现，仰拱排放孔瓦斯浓度、涌出量衰减效果不佳，现场利用仰拱现有瓦斯排放孔作为注浆封堵孔，排放孔深度小于5m，采用水泥-水玻璃1∶1双液浆全孔一次性注浆封堵。隧底注浆在该文中用于油气瓦斯封堵，目前未有在瓦斯突出隧道中的应用报道。

4、论文《瓦斯隧道预埋后注式注浆技术》提供了一种瓦斯隧道开挖后径向注浆技术。目前未有全断面径向注浆进行瓦斯防治的报道。

5)论文《浅谈平阳隧道煤层瓦斯段施工技术》，提出通过全断面帷幕注浆进行瓦斯封闭的技术，该方法由于未采取区域防突措施，瓦斯压力未得到有效释放，后续施工及揭煤过程中，具有较大的安全风险。

6)专利号CN202010832467.8的专利公布了一种高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层揭煤防突施工工法，本发明将帷幕注浆与超前大管棚有效结合，对隧道轮廓线周边进行注浆加固，达到隔离外部瓦斯的作用。该方法超前帷幕注浆需要另行施作钻孔，时间较长，经济性较差，同时如果帷幕注浆未封堵完抽排孔，深层瓦斯可通过未封堵孔继续运移进入洞内，具有一定的安全及运营风险。

由此可见，虽然目前已有较多应用采用岩体注浆加固进行瓦斯防治工程案例，目前岩体注浆瓦斯防治主要用于确保施工安全，对于复杂构造条件下尤其是运营阶段瓦斯突出隧道瓦斯防治技术，仍然处于探索阶段。针对目前瓦斯突出隧道瓦斯防治措施的不足，本发明以东环线鹞子岩瓦斯突出隧道瓦斯防治为依托，在常规瓦斯防治措施基础上，结合前期专利《一种保障瓦斯突出隧道安全的岩体注浆加固瓦斯防治方法》，基于“防、排、堵”相结合的瓦斯防治理念，提出一种复杂构造瓦斯突出隧道瓦斯防治结构。该发明可为类似地质条件的隧道瓦斯防治提供指导，具有重要的工程实际意义。

发明内容

针对目前存在的技术问题，本实用新型提供一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构，包括围岩注浆加固体、瓦斯封闭系统和瓦斯引排系统；

所述瓦斯封闭系统包括二衬砼结构、全环初支喷砼和全环瓦斯隔离层，该全环瓦斯隔离层设于所述二衬砼结构和全环初支喷砼之间；

所述瓦斯引排系统包括设于所述全环初支喷砼和全环瓦斯隔离层之间的环向盲管和纵向水汽排放管，且该环向盲管和纵向水汽排放管相连通。

优选的，所述围岩注浆加固体沿隧道周边均匀分布。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置围岩注浆加固体、瓦斯封闭系统、瓦斯引排系统，形成防、排、堵相结合的综合瓦斯防治结构。围岩注浆加固体可以封堵突出煤层瓦斯运移到衬砌背后的运移路径，最大限度降低衬砌背后瓦斯积聚量；对于少量渗入衬砌背后的瓦斯，一方面通过瓦斯封闭系统，防止瓦斯进入隧道，另一方面通过瓦斯引排系统，将瓦斯排出洞外高处放散，能够有效确保复杂构造瓦斯突出隧道运营安全，且方便施工。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如附图1所示的一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构，包括围岩注浆加固体1、瓦斯封闭系统和瓦斯引排系统。围岩注浆加固体1可采用超前注浆与开挖后径向注浆相结合，利用注浆加固体，封堵瓦斯进入衬砌背后的运移通道，围岩注浆加固体1沿隧道周边均匀分布。

瓦斯封闭系统包括二衬砼结构6、全环初支喷砼2和全环瓦斯隔离层4，该全环瓦斯隔离层4设于二衬砼结构6和全环初支喷砼2之间，全环初支喷砼2的厚度小于二衬砼结构6的厚度。

瓦斯引排系统包括设于全环初支喷砼2和全环瓦斯隔离层4之间的环向盲管3和纵向水汽排放管5，且该环向盲管3的两端分别和纵向水汽排放管5相连通。

全环初支喷砼2上靠近其两侧的位置对称设有纵向水汽排放管5。

本方案以东环线鹞子岩瓦斯突出隧道瓦斯防治为依托，基于“防、排、堵”相结合的瓦斯防治理念，提出一种复杂构造瓦斯突出隧道瓦斯防治结构，形成“防、排、堵”相结合的综合瓦斯防治结构，通过围岩注浆加固体，阻断突出煤层瓦斯运移到衬砌背后的运移路径，最大限度降低衬砌背后瓦斯积聚量，体现本专利瓦斯防治结构“堵”；通过瓦斯封闭系统，防止瓦斯进入隧道内，体现本专利瓦斯防治结构“防”；通过瓦斯排放系统，将衬砌背后少量渗入的瓦斯，引排至洞外高处放散，体现本专利瓦斯防治结构“排”。

本实施例中的一种防、排、堵相结合的瓦斯防治结构实施的主要步骤如下：

S1，施作围岩注浆加固体，利用超前注浆与开挖后径向注浆相结合形成围岩注浆加固体；

S2，开挖后施作瓦斯封闭系统的全环初期支护；

S3，施作瓦斯引排系统；

S4，施作瓦斯封闭系统的瓦斯隔离层；

S5，施作瓦斯封闭系统的隧道二衬。

以上描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。