中梁山隧道K27707713煤层采空区专项施工方案修改版

重庆市轨道交通一号线（沙坪坝-大学城段）工程

中梁山隧道工程K27+707～K27+713煤层采空区坍塌处理专项施工方案

编制：

审核：

批准:

中建五局重庆市轨道交通一号线中梁山隧道工程

项目经理部

二00九年十二月

目录

专项施工技术方案........................................................................................ - 1 -中梁山隧道工程K27+707～K27+713煤层采空区坍塌处理

专项施工技术方案

1 工程概况

重庆市轨道交通一号线工程中梁山隧道为单洞双线轻轨专用隧道，隧道全长4329m，隧道位于川东南弧形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部。隧道所通过的须家河组1、3、5段为含煤地层段，与隧址相邻有关煤窑于上世纪70年代后已封闭，隧道穿越煤层采空区不良地质灾害段。

2 K27+707～K27+713煤层采空区突水坍塌情况

突水坍塌经过

隧道掘进至K27+713时，掌子面出现煤层，厚度约30cm～60cm，2009年12月18日9：00时，我部施工人员在出完渣后采用挖掘对K27+711进行排危处理过程中，K27+712线路右侧突然掉顶，拱顶当即形成了纵向约6 米、横向约6 米的空穴，空穴内堆积物不断掉落，水成股下泻，水流量非常大，情况十分危急，迫使施工人员无法接近塌方突水区，更不能进行支顶抢险。水量高峰时段达到300m3/h以上,洞内积水淹没。整个坍塌过程持续了整整一天，当坍塌基本稳定时，塌方区形成了6.5m（长）*6m（宽）*8m（高）

的塌方空腔，根据现场情况推断，洞顶上方约4米处有一废弃挖煤巷道，巷道横穿隧顶,基本与隧道垂直轴线。隧道内采空区塌方部位距煤窑口位置约为1.6公里。采空区突水及塌方情况如图1 、图2所示。

图1采空区塌方现场

图2 采空区突水后隧道被水淹没

采空区揭露的围岩情况

经现场勘察，围岩属高炭质页岩、夹煤线、节理裂隙发育、层面光滑，开挖施工中，经常出现掉块、掉渣，且有水，极不稳定。

采空区瓦斯情况

采空区工作面经检测瓦斯浓度低于%。

采空区对周边影响情况

因该煤窑废弃后全部被水淹没，附近居民从煤窑口引水做为生活和养殖用水。受采空区突水、坍塌的影响，采空区内的地下水全部从隧道塌方处流走，导致采空区内无水，附近居民引用水水源中断，居民生活、养殖用水

出现困难。最直接受影响的村社为香蕉园村和明族山村，影响居民人数达五百人以上。

采空区突水、坍塌后现场临时处理意见

采空区突水、坍塌后，中铁二院监理部召集建设单位、地勘单位、设计单位及施工单位相关人员进行了现场勘察后，紧急召开现场会议，对K27+707～K27+713段煤窑采空区确定了处理方案。

(1)待塌方稳定后往洞内运碴回填，在坍塌处形成施工操作平台，平台顶面距拱顶距离不超过2米，并修好安全撤离通道，确保紧急情况时，人员顺利撤离。

(2)先对坍塌处围岩面素喷C25砼厚15cm，及时封闭围岩。

(3)塌方区采用φ108管壁厚6mm，其环向间距为30cm，前端掌子面采用φ42无缝钢管壁厚4mm，作为超前小导管与φ108管套入焊接，其间接与φ108管间距相同，后端利用已完成的初期支护与掌子面稳定岩体形成支撑，迎水面采用防水板进行汇水处理，铺Φ8钢筋网片后及时喷射C25混凝土，确保塌空区尽快封闭。同时预埋混凝土浇筑钢管和注浆钢管，便于后期混凝土填充和注浆方便。

(4)水处理：增加汇水漏斗，漏斗与φ108钢管连接，钢管加阀门和压力表。适时掌握水流关闭后的水压情况。

(5)支护I18型钢2榀/ m，加密纵向连接筋，支护一榀，锚喷稳固一榀。

(6)煤窑口水源因受采空区突水影响，窑口水源干枯后势必给附近居民用

水带来困难，为缓解矛盾，施工单位立即与当地村社进行沟通，在山腰修建水池，从山顶水库取水并将水引入窑口附近，并临时在煤窑口处挖集水坑，临时满足村民的用水需求。

(7)加强洞内排水，确保洞内不受水侵泡。处理突水及后期大量地下水的抽水工作量经现场监理签证后计量。

(8)具体实施措施施工单位应结合现场具体情况具体施工。

(9)工程量按实际发生量经监理现场签证后计量。

3 采空区突水塌方处理方案

本着“安全第一、稳扎稳打”的原则，确保采空区及其影响段的施工安全，同时确保采空区段无地下水渗漏，尽快将采空区突水部位进行封堵，防止采空区地下水外流造成山体地下水失衡，具体施工措施为：第一步：回填塌方区，制造工作台阶，对塌方影响段进行加固，防止塌方区扩大；

第二步：在设计初支结构外增加钢骨架，采用挂网喷射将采空区封闭，然后再按设计图进行初期支护施工；

第三步：初支稳定后对采空区进行混凝土灌注回填，然后对采空区及其影响段进行注浆堵水加固处理，确保采空区段结构稳定，同时预防无限量的排放地下水造成地下水系衡，引起地表水位变化，破坏生态平衡。

洞内积水的排放

采空区已发生坍塌，考虑水的压力，等采空区封闭并支护具有一定强度

后采逐步封堵，洞内积水采用100QW型排污潜水泵抽水排放，扬程7～28m，流量70～120m3/h，由于仰拱采用二副栈桥施工分段施工，故洞内积水要两级抽水，水泵数量根据涌水量确定。污水排至洞口污水池沉淀处理，处理合格后排放。

塌方段处理

因采空区地质条件差，且大量的地下水涌出，对塌方空腔不能及时控制，处理难度非常大，为确保安全，必须在塌腔趋于稳定后再行处理。处理方案为：

（1）塌腔稳定后采用弃渣回填创造掌子面工作平台，为塌腔处理提供工作平台，也为稳固掌子面提供支撑。弃渣从洞外渣场挖运到洞内掌子面。工作平台宽度大于塌方段5米，高度回填到拱顶以下3米处。

（2）工作平台回填后，首先对塌腔临空面及掌子面喷射15cm厚混凝土进行封闭，再进行φ108管棚超前支护，超前φ108管棚在塌腔范围内，按照环向间距30cm进行布置，长8m,一端锚入未坍塌段，另一端视条件可伸入已支护段，保证φ108管棚有足够的承载力，并控制在开挖轮廓线外，上铺φ25连接筋（间距按50cm控制）及四层φ8网片，φ25连接筋与管棚焊接，喷射C25砼封闭塌腔。为确保采空区内的涌水不影响喷射混凝土施工，在钢筋网片上层满铺防水板，将涌水汇集后集中引流排出，根据初期支护情况，将水进行吸中引排，在集中处安设汇水漏斗，漏斗与φ160无缝钢管焊接，钢管上安装同样型号的阀门，以便后期回填时关闭流动水。封闭前，预

留砼泵管和φ42注浆小导管，便于后期对空腔进行混凝土回填和注浆回填。

（3）最后采用微台阶法对坍塌体和工作平台进行开挖，边开挖边支护，开挖进尺每循环安装1榀拱架，支护参数按照该段设计参数执行。外钢骨架支护表面与设计初期支护之间采用喷射混凝土进行满喷回填。

具体处理措施见“采空区涌水坍塌处理方案示意图”。

采空区涌水坍塌处理方案横断面示意图

采空区涌水坍塌处理方案纵断面示意图

（4）塌腔回填与加固

初期支护C25喷射砼达到一定强度后，支护上方空腔用泵送C30砼回填，砼回填高度按采空区原底面标高控制，基本在4～5 m。泵送砼分三次进行，对混凝土回填后无法密实的部位进行注浆回填，保证结构稳定，同时确保堵住股状地下水。回填时将阀门关闭。

塌方区及其影响段加固与堵水

因该采空区规模大，地下水量非常丰富，为确保结构稳定和有效封堵地下水，对塌方区及其影响地段（采空区前后各15m范围内，即K27+692～K27+728段）进行内全断面径向注浆，注浆孔按梅花型布置，每环设25孔，孔底环向间距约300cm，纵向间距260cm，注浆孔采用风机钻开孔，孔径为52mm，孔口管采用φ50mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，

孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆时控制注浆压力，并注意观察支护表面的情况，如有异常，停止施工，并采取措施。径向注浆见下图：

浆液采用水泥-水玻璃浆液，水泥和水玻璃浆液比一般为1：1～1:，浆液浓度

为1: ～1:，水玻璃浓度为35Be,缓凝剂掺量为2％～％，注浆压力控制在～，施工前需进行试注浆，以便取得相应的现场参数。注浆过程中做好注浆记录。

监控量测

对采空区部位的监控量测进行布点加密，频率加大。重点监测拱顶下沉和周边收敛，为空腔回填和加回提供指对依据。适时掌握该不良地质段的变形位移情况，保障施工安全。

周边村民用水的临时解决措施

为紧急解决周边居民生活及养殖用水问题，按照现场处理会议要求，采取以下有效措施：

（1）香蕉园村的生活用水问题解决采用从山顶水库引水，在山腰修建水池对水进行净化过漏处理后向各居民点供水。

（2）明族山村的生活用水采用钻井取水方式解决，井钻好后安装抽水泵，新建贮水池，然后再向各居民点供水。离香蕉园村最近的明族山村十三社仍采用从香蕉园村水池引水供应。

（3）项目部按最快速度采取堵水措施将采空区地下水进行封堵，争取尽快使煤窑地下水恢复。

4 主要机械设备配置

主要机械具体配置详见下表：

序号设备名称型号单位数量备注

1 瓦斯监控系统KZJ001 套 1

2 便携式智能光干涉甲烷测定器CJG10Z 台15

3 注浆设备KBY-50/70 套 2

4 搅拌设备YLS-1 套 2

5 汽车砼输送泵HBT60 台 1

6 排污潜水泵100QW型台10

7 挖掘机CAT320 台 1

8 装载机台 1

9 运渣车辆 4

10 混凝土运输车辆 2

11 电焊机台 2

5 保证措施

安全保证措施

(1)洞内作业人员作业前要进行安全作业培训；

（2）从事瓦斯隧道施工的所有人员必须经过强制性的瓦斯隧道安全技术培训，经考试合格后方可允许上岗；

(3)采空区内可能有瓦斯溢出进入隧道,故要保持通风, 因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源,恢复通风前,必须检查瓦斯体积分数，确保安全；

(4)建立健全瓦斯检测制度;

施工期间,实施连续通风,将洞内各处的瓦斯浓度稀释到％以下,处理采空区期间、为了确保施工安全，一方面要加强通风，通风机不能停风，另一

方面要配备瓦检员，每个工班配备一名瓦检员检测工作区瓦斯体积分数，当瓦斯浓度小于％，CO2浓度小于％时，方可进行作业，当瓦斯浓度大于2％时，附近20m范围内必须立即停止作业，撤出人员,切断电源,进行处理。检测瓦斯的重点部位为拱顶、台车顶。

(5) 采空区处理期间，洞口有安全员对每个进洞人员进行检查，严禁将火源、易燃品或手机带入洞内。严禁穿化纤衣服进入洞内。洞口l Om范围内严禁有明火。

(6) 洞口设置消防用沙和灭火水池。洞内设置灭火器。

（7）加强对采空区的超前支护，对拱部采空区提前进行大管棚等注浆加固处理。

（8）开挖时进行弱爆破或不爆破，每循环进尺为一榀钢拱架，尽量减少爆破对围岩的扰动，保证施工的绝对安全。

（9）对前方地质情况进行超前地质预报，准确掌握掌子面情况。

（10）采空区处理时，修好安全撤离通道，确保紧急情况时，人员顺利撤离。

（11）采空区注浆及回填砼时，加强量测和观察，注意观查支护表面，并埋好监控量测点，出现裂纹或变形等特殊情况，必要时现场即时采取应急措施，确保施工和人员安全。

质量保证措施

（1）预留变形量：开挖外廓线、架立工字钢及施作长管棚时的导向钢

架，均要预留变形量，拱部按20cm、边墙按15cm预留。

（2）实行岗位责任制，对每一道工序、每一个环节落实到人，做到岗位明确、责任清楚，各负其责；

（3）进行岗前培训

钻孔和注浆工艺的控制，由技术熟练、经验丰富、敬业爱岗的技术工人来完成；

（4）材料的控制包括对砼、水泥、砂等灌浆材料的控制，主要是严格检查验收，正确合理地使用，建立管理台账，避免将不合格的材料使用到工程中；

（5）建立以现场项目部领导成员为核心的质量保证体系，按事前、事中、事后3个阶段进行质量控制。做到事前有指导，中间有检查，事后有验收，实施全面质量管理。