专利名称：砂层巷道的空间加固施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑领域，涉及一种加固施工方法，尤其涉及一种砂层巷道的空间加固施工工艺。
背景技术：
随着我国经济的快速发展和西部大开发战略的大力实施,我国高速公路、铁路、能源煤矿建设迎来飞速发展的重要机遇期，土木建筑工程已不可避免的接触细砂地层等不良工程地质体。目前，穿越砂层的巷道(地下硐室)建设工程越来越多，主要包括近几年我国煤矿新建和改扩建过程中的巷道建设，铁路、公路隧道工程以及城市地铁建设等。目前针对各种砂层巷道的施工，普遍采用的是超前支护的方法，然而针对不同的地质条件，由于其砂层的孔隙率、粒度成分、含水率等物理力学性质的不同，其超前支护的方法也不尽相同。在砂层巷道开挖和修复过程中，粉细砂极易遭受应力释放，巷道易出现漏砂冒顶和片帮事故，造成巷道断面不规整。这严重影响煤矿改扩建计划，对地面建构筑物也带来较大的安全威胁。
发明内容
为了阶级背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种加固效果好以及工艺简单的砂层巷道的空间加固施工工艺。本发明的技术解决方案是:本发明提供了一种砂层巷道的空间加固施工工艺，其特殊之处在于:所述施工工艺包括以下步骤:I)确定注浆加固范围；2)在确定的注浆加固范围内进行布孔；3)根据布孔的位置施工钻孔；4)在已经钻好的孔中插入注浆导管，并开始加注加固浆液。上述步骤I)中确定的注浆加固范围是砂层巷道全断面。上述步骤2)的具体实现方式是:2.1)将巷道全断面的注浆范围划分区域；所述区域包括沿平硐设计外轮廓线布设的周边眼区域、沿外轮廓线内收的具有一定环向间距的前置眼区域以及沿拱部内具有一定间隔的大角度眼区域；2.2)在不同的区域进行不同布孔。上述步骤2.2)中对周边眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿平硐设计外轮廓线布设，在巷道的拱部至少布20个注浆孔，在巷道的侧帮至少布8个注浆孔；所述步骤2.2)中对前置眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿外轮廓线进行内收布设至少11个二圈眼注浆孔以及在砂层巷道全断面的工作面布设至少11个大肚子眼注浆孔；所述步骤2.2)中对大角度眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿拱部120°扇区内内具有一定间隔布设至少13个大角度眼注浆孔。上述步骤3)中钻孔的顺序是按照由外向里、先顶部后两帮的顺序进行施工；对砂层巷道全断面的顶部进行施工时，采用先中间后两边的顺序；对砂层巷道全断面的帮部进行施工时，采用由上向下施工的顺序。上述步骤4)中加注加固浆液的具体实现方式是:4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液；4.2)注入 CaCl2 溶液。上述步骤4)中在步骤4.2)之后还包括:4.3)注入速凝剂三乙醇胺。上述水玻璃Na2SiO3水溶液是水玻璃Na2SiO3与热水按体积比是1: 10的方式配制而成；所述氯化钙水溶液是无水氯化钙与可饮用水配制而成。上述热水的水温在70 80°C。上述加固浆液的流量是5 20L/min。本发明的优点是:本发明通过一区、二区及三区的注浆加固，形成了砂层巷道的空间加固支护体系，有效的控制了围岩塑性区的发展，减小了作用在支护结构上的围岩压力及地表沉降变形，保证了巷道工作面的稳定及地面建筑物的安全。含泥中、细砂层经过注浆加固处理后可形成注浆帷幕，注浆效果良好。本发明对砂层地带巷道进行超前支护是此类工程安全生产和成功建设的关键，开展此类工程技术的研究，有助于丰富和发展砂层中巷道的施工技术，保证巷道工程建设的技术可行性和经济合理性，为解决砂层地区巷道工程技术难题和建立相关规范与标准提供理论依据和技术支持。
图1是本发明所采用的全断面孔位布设结构示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种砂层巷道的空间加固施工工艺，该施工工艺包括以下步骤:I)确定注浆加固范围；注浆加固范围是砂层巷道全断面。2)在确定的注浆加固范围内进行布孔；2.1)将巷道全断面的注浆范围划分区域；区域包括沿平硐设计外轮廓线布设的周边眼区域、沿外轮廓线内收的具有一定环向间距的前置眼区域以及沿拱部内具有一定间隔的大角度眼区域；2.2)在不同的区域进行不同布孔。其中:对周边眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿平硐设计外轮廓线布设，在巷道的拱部至少布20个注浆孔，在巷道的侧帮至少布8个注浆孔；对前置眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿外轮廓线进行内收布设至少11个二圈眼注浆孔以及在砂层巷道全断面的工作面布设至少11个大肚子眼注浆孔；对大角度眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿拱部120°扇区内内具有一定间隔布设至少13个大角度眼注浆孔。3)根据布孔的位置施工钻孔；其顺序是按照由外向里、先顶部后两帮的顺序进行施工；对砂层巷道全断面的顶部进行施工时，采用先中间后两边的顺序；对砂层巷道全断面的帮部进行施工时，采用由上向下施工的顺序。4)在已经钻好的孔中插入注浆导管，并开始加注加固浆液。其加注的具体实现方式是:4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液；水玻璃Na2SiO3水溶液是水玻璃Na2SiO3与热水按体积比是1:10的方式配制而成；热水的水温在70 80°C。4.2)注入CaCl2溶液；氯化钙水溶液是无水氯化钙与可饮用水配制而成；4.3)注入速凝剂三乙醇胺。加固浆液的流量是5 20L/min。下面将结合附图对本发明进行详细说明:参见图1，为了改善拱顶砂体力学性能，减小支护初期的围岩压力，防止工作面剪切破坏，在初始注浆范围的基础上，确定注浆加固范围为巷道全断面，将巷道全断面的注浆范围划分为三个区域，全断面布孔63个。一区:28个注浆孔(拱部20个，边墙8个)，称为周边眼。即沿平硐设计外轮廓线布设，环向间距300mm，小导管长度4m，外插角10° ±2° (侧帮小孔要严格按照5°外插角打孔注浆)，其中拱顶中心线两侧小导管采用φ40ηιητ钢管，其余采用tp40mm的PVC管；二区:22个注浆孔，称为前置眼。沿外轮廓线内收450mm环向间距600mm布设11个注浆孔，称为二圈眼；以及工作面间隔700_布设11个注浆孔，称为大肚子眼。小导管采用(p40mm的PVC管长度均为4m，倾角10° ;三区:13个孔，称为大角度眼。沿拱部120°扇区内间隔300mm布设，小导管长度4m，外插角15°，小导管采用φ40ιτιη 钢管。在布孔完成后进行:1、成孔:按照布孔数量确定孔位、仰角和方位，用风煤钻钻孔，孔径42mm，孔深4.0m，小导管直径40mm，4台钻循环成孔。打孔前，首先严格按中心、腰线检查巷道断面尺寸，不符合设计要求时必须先进行处理，打孔要按照由外向里、先顶板后两帮的顺序进行施工，顶部先中间后两边，帮部由上向下施工的顺序进行。2、插管:安设小导管时应当对准管孔的方位和角度，必要时用风动推进器将导管推入或采用夯锤击打夯击筒，并力求导管尾端在同一剖面且外露长度以200mm为宜。3、封孔:采用(p48x3mni焊管制作注浆专用封孔器，用浸泡氯化钙溶液的麻布缠绕在封孔器上打入孔内，孔口用掺有速凝剂的水泥浆进行封孔补强。4、注浆:连接好注浆管路，确认注浆设备及动力等无故障时，开动注浆泵开始注浆。浆液的配制可在成孔、插管、封孔的过程中穿插进行，以节省时间提高注浆工效。超前小导管管孔应该严格按照设计位置及角度施工，严禁随意移位、打偏。I)下超前注浆小导管时，要在外端缠裹浸湿了 CaCl2A溶液的编织物，超前注浆小导管就位后，开始封口，之后按设计控制标准进行注浆；2)注浆流量一般为5 15L /min，最大不宜超过20L/min ；3)浆液必须经过充分搅拌，注浆顺序:水玻璃Na2SiO3 (加10%热水)一CaCl2溶液(加速凝剂)。其中Na2SiO3溶液应采用热水配制，水温要求在70 80°C，并在其冷却前将其注入砂层，确保砂层的加固效果。浆液在泵送前必须经过筛网多道过滤；注浆时应全断面分区先注Na2SiO3溶液，并将超前注浆小导管中的残液排出(注CaCl2溶液之前，必须将水玻璃残夜导出)，随后顺序分次进行注浆。Na2SiO3溶液注浆完成后，再开始进行CaCl2溶液的注入工作。4)采取顺序法注浆，即顺序施工钻孔，随后顺序进行注浆。
权利要求
1.一种砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述砂层巷道的空间加固施工工艺包括以下步骤: 1)确定注浆加固范围； 2)在确定的注浆加固范围内进行布孔； 3)根据布孔的位置施工钻孔； 4)在已经钻好的孔中插入注浆导管，并开始加注加固浆液。
2.根据权利要求1所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤I)中确定的注浆加固范围是砂层巷道全断面。
3.根据权利要求2所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤2)的具体实现方式是: 21)将巷道全断面的注浆范围划分区域；所述区域包括沿平硐设计外轮廓线布设的周边眼区域、沿外轮廓线内收的具有一定环向间距的前置眼区域以及沿拱部内具有一定间隔的大角度眼区域； 22)在不同的区域进行不同布孔。
4.根据权利要求3所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤2.2)中对周边眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿平硐设计外轮廓线布设，在巷道的拱部至少布20个注浆孔，在巷道的侧帮至少布8个注浆孔； 所述步骤2.2)中对前置眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿外轮廓线进行内收布设至少11个二圈眼注浆孔以及在砂层巷道全断面的工作面布设至少11个大肚子眼注浆孔； 所述步骤2.2)中对大角度眼区域进行布孔的具体实现方式是:沿拱部120°扇区内内具有一定间隔布设至少13个大角度眼注浆孔。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤3)中钻孔的顺序是按照由外向里、先顶部后两帮的顺序进行施工；对砂层巷道全断面的顶部进行施工时，采用先中间后两边的顺序；对砂层巷道全断面的帮部进行施工时，采用由上向下施工的顺序。
6.根据权利要求5所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤4)中加注加固浆液的具体实现方式是: 4.1)注入水玻璃Na2SiO3溶液； 4.2)注入CaCl2溶液。
7.根据权利要求6所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述步骤4)中在步骤4.2)之后还包括: 4.3)注入速凝剂三乙醇胺。
8.根据权利要求7所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述水玻璃Na2SiOyK溶液是水玻璃Na2SiO3与热水按体积比是1:10的方式配制而成；所述氯化钙水溶液是无水氯化钙与可饮用水配制而成。
9.根据权利要求8所述的砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述热水的水温在70 80°C。
10.根据权利要求9所述的 砂层巷道的空间加固施工工艺，其特征在于:所述加固浆液的 流量是5 20L/min。
全文摘要
本发明涉及一种砂层巷道的空间加固施工工艺，该工艺包括以下步骤1)确定注浆加固范围；2)在确定的注浆加固范围内进行布孔；3)根据布孔的位置施工钻孔；4)在已经钻好的孔中插入注浆导管，并开始加注加固浆液。本发明提供了一种有效控制围岩塑性区的发展，减小作用在支护结构上的围岩压力及地表沉降变形，保证了巷道工作面的稳定及地面建筑物的安全的砂层巷道的空间加固施工工艺。
文档编号E21D11/10GK103089277SQ20131004454
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者王明智, 陈玄, 姚开元, 张超晖, 赵国超, 白凤忠 申请人:陕西煤业化工建设(集团)有限公司