临吉高速公路S11标段新发现采煤巷道治理设计(修改

1、国家高速公路网青岛至兰州公路山西境临汾至吉县段高速公路项目第LZ1合同段第S11标段新发现采煤巷道治理方案(K204+280K204+510)一、 概况第S11标段松卜岭隧道在施工掘进过程中发现左洞与右洞中岩层不对应，煤层产状及分布高程相差较大。在左洞施工到K204+500左右时，在施工车行横洞时，出现塌方及钢拱架出现变形扭曲。施工单位怀疑可能是受地质原因影响，在开挖下导和仰拱时，发现新增巷道。随委托专业队伍进行了地质雷达扫描和物探勘查。勘查结果：在隧道左洞K204+280K204+510段新发现有采煤巷道，根据勘查单位提供的资料，巷道位于松卜岭隧道左洞东部，距隧道仰拱35m，并且还有几条贯穿

2、松卜岭隧道左、右洞的采煤巷道。巷道横断面不规则，大致为宽45m，高33.5m，在巷道内还发现了电缆线及支撑拱架、巷木等，局部为石衬砌，顶板基本完好(照片14)。 新发现巷道的成因：经向原松卜岭煤矿矿主了解，原松卜岭煤矿早在2008年左右的矿产资源整合后就已关闭，原松卜岭煤矿关闭后，一直存在周边村民的违规开采现象，这种私挖乱采现象基本上一直持续到2010年10月才停止。结合现场电缆、支撑较新等现象，因而推断，这些新发现的采煤巷道即为私挖乱采10#煤层形成。二、 处治方案选择(一) 巷道处治方案的设计依据本次采空区处治设计依据的规范、规程、技术资料等主要有：1.高速公路采空区(空洞)勘察设计与施工

3、治理手册，山西省交通厅、中交通力公路勘察设计工程有限公司，2005年； 2.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，原国家煤炭工业局，2001年修订；3.国家高速公路青岛至兰州公路山西境临汾至吉县高速公路第LZ1合同段两阶段初步设计，中交公路规划设计院有限公司，2009年3月；4.松卜岭煤矿新发现巷道平面分布图。(二) 巷道处治方案由于新发现的巷道位于隧道左洞的下方，且距离隧道仰拱35m；且由于距离临吉高速的全线贯通通车已没有多长时间，如果注水泥-粉煤灰浆的话，水泥-粉煤灰浆液凝固时间太长，时间上已不允许，因而拟对新发现采煤巷道采取的治理方法主要为在隧洞内沿采煤巷道钻孔，灌注混凝土

4、的方法进行回填；对于隧洞洞径以外、采空区处治范围以内的新发现巷道，可以通过在地表打孔，灌注混凝土的方法回填。混凝土凝固后对隧道仰拱形成支撑作用，保证隧道安全稳定。注浆材料：采用C25混凝土，为改善混凝土的流动性，确保巷道内混凝土的填充效果，可采用细石混凝土，提高砼塌落度，控制在25cm左右，用混凝土输送泵打压。为缩短混凝土的凝固时间，可在混凝土中加入水泥重量5%的速凝剂。三、 新发现巷道处治设计(一) 处治范围及工程量根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤矿留设与压煤开采规程确定的采空区处置宽度为：以拟建高速公路边线(路堤应以两侧路堤坡脚外1m为界，路堑应以两侧堑顶边缘为界，桥梁以桥墩外侧2.5倍

5、桩径范围边线为界，隧道以隧道边线为界)为受护范围，向外增加维护带宽度(B)，然后松散层按45角、基岩按68角分别计算移动带宽度，最后相加即为采空区处治的宽度(L)。而新发现巷道主要位于隧道下方及其附近，因而对新发现的巷道均需进行处治，总长度为391.3m。巷道宽度45m，高度3.3m，总面积1929.42，总体积6367.02 m3。松卜岭隧道新发现巷道回填工程量计算表序号桩号或部位长度(m)宽度(m)高度(m)面积(m2)体积(m3)ZK204+280ZK204+4201404.43.36162032.8ZK204+3251053.350165ZK204+355(K204+402)554.4

6、3.3242798.6K204+402K204+4343253.3160528ZK204+403(K204+434)6353.33151039.5ZK204+403364.43.3158.4522.72ZK204+420(K204+455)5953.3295973.5ZK204+420ZK204+4513133.393306.9合计1929.46367.02(二) 注浆孔设计1. 注浆孔布设由于混凝土的扩散半径较小，注浆孔的孔距一般应经过现场试验确定，考虑到工期及其它制约因素，这里根据经验确定为5m，局部地段适当调整。共布设注浆孔70个(详见治理工程平面布置图和钻孔坐标统计表)。2. 钻孔结构

7、孔深：洞内注浆孔实际孔深以揭穿10#煤顶板为准，孔深35m；洞外注浆孔孔深也同样以揭穿10#煤顶板为准，孔深不等。孔径：由于混凝土输送泵管径为108mm，因而钻孔直径不宜小于127mm。注混凝土管管径选用直径108mm或127mm的钢管。(三) 材料及质量要求水：水质应符合拌制混凝土用水要求，其pH值应大于4。水泥：邻近的襄汾县鸿达水泥厂可提供，标号不低于32.5#，应优先选用矿渣水泥，其次为普通硅酸盐水泥。质量应符合国家质量标准。出厂价250元/吨，运距45km。粉煤灰：邻近的临汾河西电厂可提供，质量应符合国家GB1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰的二、三级标准；出厂价25元/吨，运距90k

8、m。骨料：当地可提供，选用质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径一般2.5mm，有机物含量3%。特殊时，粒径一般1.0cm。水玻璃：模数2.43.4，浓度50Be以上。可选用C25细石混凝土。(四) 混凝土量设计由于巷道断面的不规则，灌注混凝土时可按10%的充盈系数考虑灌注混凝土的量，详见下表。松卜岭隧道巷道C25混凝土回填工程量表序号桩号或部位长度(m)宽度(m)高度(m)面积(m2)空隙体积(m3)灌注砼体积(m3)ZK204+280ZK204+4201404.43.36162032.82236.08ZK204+3251053.350165181.5ZK204+355(K204+402)554.4

9、3.3242798.6878.46K204+402K204+4343253.3160528580.8ZK204+403(K204+434)6353.33151039.51143.45ZK204+403364.43.3158.4522.72574.99ZK204+420(K204+455)5953.3295973.51070.85ZK204+420ZK204+4513133.393306.9337.59合计1929.46367.027003.72四、 工艺设计1. 灌注系统灌注系统由料场、混凝土搅拌站、混凝土输送泵、管道、封孔装置等系统组成。注浆系统配置要求：(1)料场：堆放材料的料场地要平整，

10、运料车辆正常通行，且紧邻搅拌机，使材料便于运输、搬运，要求设有防潮层、防雨措施。(2)混凝土搅拌站：要求能满足正常施工要求，也可用混凝土罐车运送。(3)混凝土输送泵：其额定排量不小于30m3/h。 (4)输送管：采用108mm钢管，丝扣联接。2. 施工工艺及要求本工程施工工艺流程如下图：下注浆管定 点成孔及下套管灌 浆备 料拌制混凝土终孔注浆孔应采用全占仪或经纬仪进行实地测量放样，钻孔位置原则上不应超过设计位置1.0m，确因地形影响，钻孔不能放在设计位置，经设计代表同意后，进行适当调整。五、 工程质量检测(一) 检测方法1. 检查孔法注浆混凝土28天后进行钻孔检验，检查孔深度为地面至采空区底板

11、的深度。通过孔内抽芯直接观测浆液充填情况，结合钻探过程中浆液的漏失情况及孔壁的稳定性综合评价注浆质量。岩芯在标准养护72小时后，进行无侧限抗压强度测试。2. 物探测试法对处治后的采空区采用孔内波速测试技术，测定平均剪切波速，若波速大于160m/s，则注浆质量符合要求。(二) 注浆质量检测位置及工作量质量检查应布置在可能存在问题的地段，检查孔数量应占总孔数的23%。共布置2个孔。检测项目包括钻探取芯、描述拍照、各类岩性及结石体岩石力学参数试验等。六、 主要工程量1松卜岭隧道采空区处治主要工程量汇总见表61。表61 S11标段新发现巷道处治主要工程量汇总表项 目计量单位数 量备注钻探洞内注浆孔m/

12、孔265/53地面注浆孔m/孔2710.3/17灌注混凝土量m37003.72C25混凝土浇铸孔口管注浆管长度m1517=255共15个水泥浆体积m32.92检查孔m28=16平均孔深8m2松卜岭隧道新发现巷道治理工程主要材料用量表62 S11标段采空区治理工程主要材料用量表项 目灌注砼量(m3)水泥(t)砂子(m3)石子(m3)水(t)速凝剂(t)浇筑孔口管1:2水泥浆2.923.55/1.80.07灌注C25混凝土7003.722850.513922.158453.4811906.32142.53合计2854.063922.158453.4811908.12142.6由于勘察新发现的采煤巷

13、道仅为分布在隧道洞线附近，建议进一步查明整个处治范围内采煤巷道的延伸分布情况，以便对整个处治范围内采煤巷道进行处治。确保松卜岭隧道的建设与安全运营。另外原采空区治理工程量中遗漏了临时征地一项，根据采空区治理施工的具体情况，对于隧道采空区治理应该考虑临时占地。根据原采空区治理设计报告中的采空区处治面积统计见原表32。扣除不同煤层治理面积在地表的重叠部分，则总的临时征地面积为m2(合274.85亩)。据施工单位统计确认：其中耕地89亩，林地185.85亩。原表32 松卜岭隧道各段采空区处治面积统计表序号位 置煤层处治宽度(m)处治长度(m)处治面积(m2)1号2号10号1ZK203+515ZK20

14、3+636段2#2123124125/2740/2K203+580K203+715段1#75801356500/3K203+715K203+794段2#1081107381/8380/4K203+794K203+990段2#、10#146152195210/20380291505K203+990K204+455段2#、10#128145460469/37150624206K204+455K204+740段10#116128276.5302/349807K204+740K204+892段10#7885145162/128808K205+330K205+660段10#7585325327/2618

15、0合 计650068650临吉高速LZ1合同段S11标段新发现巷道治理工程钻孔统计表钻孔编号孔口座标(m)孔口高程(m)采空区底板高程(m)钻孔深度(m) 总进尺(m)备注XY2号煤10号煤2号煤10号煤1.31.001150.1 /1145.1 /5.0 5.0 2.32.681150.2 /1145.2 /5.0 5.0 3.33.361150.3 /1145.3 /5.0 5.0 4.35.041150.4 /1145.4 /5.0 5.0 5.36.721150.5 /1145.5 /5.0 5.0 6.37.401150.6 /1145.6 /5.0 5.0 7.38.081150.

16、7 /1145.7 /5.0 5.0 8.39.761150.8 /1145.8 /5.0 5.0 9.40.441150.8 /1145.8 /5.0 5.0 10.41.121150.9 /1145.9 /5.0 5.0 11.42.801151.0 /1146.0 /5.0 5.0 12.43.481151.1 /1146.1 /5.0 5.0 13.44.161151.2 /1146.2 /5.0 5.0 14.45.841151.3 /1146.3 /5.0 5.0 15.07.871151.4 /1146.4 /5.0 5.0 16.61.211151.5 /1146.5 /5.0

17、 5.0 17.19.921151.6 /1146.6 /5.0 5.0 18.46.521151.7 /1146.7 /5.0 5.0 19.47.201151.8 /1146.8 /5.0 5.0 20.48.881151.9 /1146.9 /5.0 5.0 21.49.561151.9 /1146.9 /5.0 5.0 22.50.241152.0 /1147.0 /5.0 5.0 23.51.911152.1 /1147.1 /5.0 5.0 24.52.591152.2 /1147.2 /5.0 5.0 25.53.271152.3 /1147.3 /5.0 5.0 26.54.9

18、51152.4 /1147.4 /5.0 5.0 27.55.621152.5 /1147.5 /5.0 5.0 28.41.301292.8 /1147.5 /145.3 145.3 29.34.181293.4 /1147.5 /145.9 145.9 30.28.591293.0 1147.4 /145.6 145.6 31.23.221292.0 /1147.3 /144.7 144.7 32.56.301152.6 /1147.6 /5.0 5.0 33.57.981152.7 /1147.7 /5.0 5.0 34.58.661152.8 /1147.8 /5.0 5.0 35.4

19、4.111152.8 /1147.8 /5.0 5.0 36.85.121152.8 /1147.8 /5.0 5.0 37.56.421294.3 /1147.8 /146.5 146.5 38.59.341152.9 /1147.9 /5.0 5.0 39.59.261153.0 /1148.0 /5.0 5.0 小计898续表钻孔编号孔口座标(m)孔口高程(m)采空区底板高程(m)钻孔深度(m) 总进尺(m)备注XY2号煤10号煤2号煤10号煤40.59.191153.0 /1148.0 /5.0 5.0 41.59.111153.1 /1148.1 /5.0 5.0 42.87.481

20、153.2 /1148.2 /5.0 5.0 43.45.281153.3 /1148.3 /5.0 5.0 44.29.921313.8 /1148.4 /165.4 165.4 45.26.361313.0 /1148.4 /164.6 164.6 46.93.761153.4 /1148.4 /5.0 5.0 47.90.121153.4 /1148.4 /5.0 5.0 48.01.651153.4 /1148.4 /5.0 5.0 49.93.931311.0 /1148.4 /162.6 162.6 50.85.091310.5 /1148.4 /162.1 162.1 51.70.861310.