CN117248915A - 一种流砂地层井巷建造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种流砂地层井巷建造方法,涉及地下工程技术领域,本发明在详细获取地址信息资料基础上,在井巷两帮及顶底板沿开挖轮廓线外侧布置内、外两层预注浆钻孔孔位,通过先外层后内层、每层三个顺位的钻进注浆顺序、注浆浆液类型、注浆压力、注浆钻孔内全长无缝钢管和同长螺纹钢筋结构增强等的控制,在此种条件下实现井巷的掘进支护安全顺利施工。本发明所述的一种流砂地层井巷建造方法,能够保障井巷工程中流砂层的完整性,有效地增强流砂地层围岩的抗变形能力和耐久性能,减少砂层流失或破碎岩体塌落事故,为井巷工程的安全施工和使用提供必要保障,具有工艺简单、可操作性强、支护效果好、适应性和实用性强的特点。

Description

一种流砂地层井巷建造方法
技术领域
本发明涉及地下工程技术领域,具体而言,涉及一种流砂地层井巷建造方法。
背景技术
随着我国地下工程尤其是矿山地下工程建设需求及规模的逐年增长,其井巷工程建设环境及围岩条件更加复杂。特别是在经历流砂地层区域,因流砂具有的流动性强、自稳能力差、不易成孔等不稳定因素,导致井巷开挖及维护难以形成稳定的围岩体结构;进一步地,当其应力状态发生改变时极易发生砂层溃冒,使得井巷工程整体稳定性遭到严重破坏,建设速度严重滞后,严重困扰矿山建设总体进程,在我国黑龙江鹤岗、河北唐山等地的煤矿和金属矿山都面临此种类型的问题。因此,当井巷工程穿越流砂地层区域时,主要问题在于对流砂地层的有效支撑、堵水和加固,增大其自稳能力,确保井巷工程的施工安全、质量与进度。
近年来,针对井巷工程中流砂地层的治理与防护难题,国内外已经提出了包括冻结法、加固流沙法、注浆帷幕法等多种工程治理措施,并依据不同地质条件取得了一定的研究与应用成果。其中,注浆帷幕法是指在一定注浆压力作用下,所注浆液渗透扩散到岩层或砂层的孔隙中,并与周围破碎岩体或流砂形成具有一定强度的稳定固结体,从而达到充填孔隙、加固地层的目的,其与冻结法相比具有显著的成本优势。
经发明人研究发现,现有的注浆帷幕法技术中的布孔的方式主要在轮廓线边界及以内,造成了过度的浆液浪费和不必要的施工工期,布孔方式对开挖轮廓线外流砂层的稳定性只是采用扩大注浆范围方案,无针对性加强措施,易造成局部强度不足区域的突然溃砂涌水,安全风险得不到十足保障;另外,注浆孔全部采用的是水泥-水玻璃浆液,该种浆液结石体长期强度损失大,易导致隧道二衬结构的长期压力过大而破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流砂地层井巷建造方法,其工艺简单、可操作性强、支护效果好、具有普遍适应性和实用性,能够有效改善井巷穿过区域流砂地层力学特性,提升围岩自身承载能力,增强工程结构的稳定性,保障流砂地层井巷工程的安全和建设进度。
本发明的实施例是这样实现的:
第一方面,本发明提供一种流砂地层井巷建造方法,包括以下步骤:
S10:预注浆钻孔孔位布设:在围岩稳固区域进行钻机硐室的开挖与支护工作;在井巷开挖轮廓线的外侧布置内层预注浆钻孔孔位和外层预注浆钻孔孔位;内层预注浆钻孔孔位布置在井巷开挖轮廓线的外侧区域;外层预注浆钻孔孔位布置在内层预注浆钻孔孔位外侧区域;
S20:预注浆钻孔的钻进和注浆:预注浆钻孔孔位的钻进和注浆顺序均为先外层后内层,先对外层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作,再对内层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作,其中,每层预注浆钻孔孔位的钻进及注浆顺序采用间隔钻进及注浆方式,并将预注浆钻孔孔位划分为三个顺位进行施工,第一顺位是按照预注浆钻孔孔位“隔三钻一”的原则进行钻进和注浆施工,第二顺位是对第一顺位钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行钻进和注浆施工,第三顺位是对第一顺位和第二顺位形成的钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行施工;
S30:预注浆钻孔结构增强:当完成每个预注浆钻孔的终孔钻进且在终孔注浆之前,在钻孔内布设长度覆盖钻孔全长的焊接衔接无缝钢管,内部插入与钻孔同长的螺纹钢筋作为插筋,全长无缝钢管和同长螺纹钢筋作为预注浆钻孔的增强结构,与水泥浆结石体、高压挤密的流砂及淤泥等共同组成流砂地层中井巷外围永久承载结构,外层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为主要承载结构,内层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为辅助承载结构,共同抵抗周边流砂地层向井巷净空的挤压应力和水压力;
S40:井巷掘进支护:沿井巷开挖轮廓线方向进行井巷掘进施工,采用短掘短支的方式及时进行喷射混凝土和全封闭钢拱架临时支护,喷射混凝土厚度要覆盖钢拱架;同时,井巷内采用全封闭浇筑钢筋混凝土进行永久支护,以形成井巷内部永久承载结构。
在可选的实施方中,在步骤S10中,外层预注浆钻孔与内层预注浆钻孔孔位等排距呈环向布置,排距须实现确保预注浆钻孔与内层预注浆钻孔之间的流砂与淤泥等被高压浆液填充挤压密实,以不超过1m为宜;内层预注浆钻孔和外层预注浆钻孔的相邻钻孔的孔位交错布置,每一层预注浆钻孔孔位均呈等间距布置。
在可选的实施方中,在步骤S10中,位于井巷底板的预注浆钻孔的施工角度均平行于井巷的前进方向;位于井巷顶板及两帮的预注浆钻孔施工角度应按照钻孔的孔深选择上斜或外斜不超过1°。
在可选的实施方中,在步骤S20中,单个预注浆钻孔孔位的钻进及注浆包括以下步骤:
S21:按照所述预注浆钻孔孔位,采用适配冲击器和冲击钻头钻进指定深度进行钻进开孔;
S22:采用无缝钢管焊接成稳压法兰盘作为孔口管,并向孔口管内注入水泥-水玻璃浆液,保证水泥-水玻璃浆液凝固超过两小时;
S23:将稳压球阀和金属垫垫在法兰盘上,采用小直径冲击器和冲击钻头进行钻进作业,当钻进到初次进入流砂层并且喷出2-3m³砂子时,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆加固操作后,再继续钻进作业;
S24:钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体指定强度的指定深度,完成预注浆钻孔孔位的钻进;
S35:对完成钻进的预注浆钻孔进行注浆。
在可选的实施方中,在步骤S23中,流砂层中采用分段前进式循环钻进注浆依次成孔操作,以不塌孔作为每个钻孔停钻标准,同时兼顾流砂地层的注浆及置换、挤密效果,流砂地层每次钻孔深度最大不超过1.5m。
在可选的实施方中,在步骤S23中,预注浆钻孔的开孔深度不应小于4m;在步骤S24中,钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体内的深度不应小于4m。
在可选的实施方中,在步骤S20中,外层预注浆钻孔中的第一顺位和第二顺位的预注浆钻孔在注浆过程中使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作,而在遇到淤泥位置须采用普通凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作,在终孔时使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆封孔操作;第三顺位预注浆钻孔在注浆时所用的注浆材料需要依据经验和出水量大小进行判断,若单孔出水量大于3m³,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作;若单孔出水量在1~3m³,使用水泥-水玻璃浆液和凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作;若单孔出水量小于1m³,使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作。
在可选的实施方中,内层预注浆钻孔中的所有顺位钻孔均需要使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作。
在可选的实施方中,水泥-水玻璃浆液注浆操作的注浆压力控制在不小于10MPa,凝固后体积微膨胀类水泥浆注浆操作的注浆压力控制在不小于15MPa。
在可选的实施方中,在步骤S50中,短掘短支的方式中,每次掘进的进尺控制在600mm内;井巷每掘进10m进行一次永久支护。
本发明实施例的有益效果是:
本发明通过对预注浆钻孔孔位进行分层分顺位的钻进方式,并在钻进的过程中通过注浆对岩体进行加固,能够使得一些强度低的岩层保持稳定状态,提高岩体强度并充分发挥其承载能力,为井巷工程提供更稳定的围岩条件,安全系数大幅度提升。本项技术涉及的钻孔设备及注浆材料均较为常见,不需要额外购置价格高昂的专业设备及材料,且整体操作工艺简便,能够有效降低工程造价和施工工期,在保障施工安全的同时可确保创造良好的经济效益。综上所述,本发明所述的一种流砂地层井巷建造方法,能够保障井巷工程中流砂层的完整性,有效地增强流砂地层围岩的抗变形能力和耐久性能,减少砂层流失或破碎岩体塌落事故,为井巷工程的安全施工和使用提供必要保障,具有工艺简单、可操作性强、支护效果好、适应性和实用性强的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的钻机硐室开挖尺寸示意图;
图2为本发明实施例提供的预设钻孔布置断面示意图;
图3为本发明实施例提供的钻孔施工顺序断面示意图。
图标:
1-井巷开挖轮廓线;2-井巷两帮及顶底板开挖轮廓线;3-内层预注浆钻孔孔位;4-外层预注浆钻孔孔位;5-第一顺位钻孔;6-第二顺位钻孔;7-第三顺位钻孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供的一种流砂地层井巷建造方法可适用于地层的开发利用、勘探、检测和地层井巷的加固,采用本实施例提供的流砂地层井巷建造方法对流砂层进行治理,可以使得井巷工程四周赋存的流砂层由不稳定状态变为稳定状态,安全系数有较大提升;同时,注浆方法最大限度的保护了流砂地层结构整体的稳定性,使其不会再向四周扩散发展,有效减少流砂层对井巷结构的扰动,降低了维护成本。
图1为本实施例提供到的钻机硐室开挖尺寸示意图;图2为本实施例提供的预设钻孔布置断面示意图;图3为本实施例提供的钻孔施工顺序断面示意图。
本实施例结合图1、图2和图3,具体说明本实施例提供的流砂地层井巷建造方法,包括以下步骤:
步骤一:如图1所示,经过前期工程地质钻探测试后,有效获取流砂层和破碎岩石层的地质概况,并在与流砂层相距10m,岩石强度为6级的坚硬岩层区域开挖一个钻机硐室,硐室中的井巷开挖轮廓线1与井巷两帮及顶底板开挖轮廓线2相距2.5m,开挖长度为10m;钻机硐室掘进后及时进行支护,其中,钻机硐室的两帮、顶板和未布置钻孔位置的区域采用“锚杆+网片+喷射混凝土”的支护形式,预注浆钻孔孔位区域岩面喷射混凝土层的厚度为150mm;
如图2所示,在钻机硐室对井巷四周开挖轮廓线外侧布设内外两层预注浆钻孔孔位,其中,内层预注浆钻孔孔位3在井巷开挖轮廓线1外侧700mm,外层预注浆钻孔孔位4与内层预注浆钻孔孔位3的排距为800mm,内外两层钻孔的相邻钻孔孔位交错布置;每一层内预注浆钻孔孔位等间距分布,间距布置为500mm;因钻孔长度一般大于30m,位于所述顶板的钻孔施工角度与所述井巷前进方向的夹角为上斜1°,位于所述两帮的钻孔施工角度与所述井巷两帮开挖轮廓线的夹角为外斜1°。
步骤二:如图3所示,预注浆钻孔孔位的钻进及注浆按照施工原则:整体上的预注浆钻孔孔位的钻进和注浆顺序均为先外层后内层,先对外层预注浆钻孔孔位4进行钻进及注浆操作,再对内层预注浆钻孔孔位3进行钻进及注浆操作,其中,每层预注浆钻孔孔位的钻进及注浆顺序采用间隔钻进及注浆方式,并将预注浆钻孔孔位划分为三个顺位进行施工,即:第一顺位是按照预注浆钻孔孔位“隔三钻一”的原则进行钻进和注浆施工,获得第一顺位钻孔5,第二顺位是对第一顺位钻孔5中间的预注浆钻孔孔位进行钻进和注浆施工,获得第二顺位钻孔6;第三顺位是对第一顺位和第二顺位形成的钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行施工,获得第三顺位钻孔7;单个预注浆钻孔孔位的钻进及注浆包括以下步骤:
S21:按照所述预注浆钻孔孔位,采用φ110mm的冲击器和φ130mm的冲击钻头进行开孔操作,开孔深度为4000mm;
S22:采用φ108mm、长度为4000mm的无缝钢管焊接成稳压法兰盘作为孔口管,并向孔口管内注入水泥-水玻璃浆液,保证水泥-水玻璃浆液凝固两小时以上,以便孔口管达到完全密封的效果;
S23:将稳压球阀和金属垫垫在法兰盘上,采用φ90mm的小直径冲击器和φ90mm的冲击钻头进行钻孔操作,当钻进到初次进入流砂层并且喷出2-3m³砂子时,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆加固操作后,再继续钻进作业;流砂层中采用分段前进式循环钻进注浆依次成孔操作,以不塌孔作为每个钻孔停钻标准,同时兼顾流砂地层的注浆及置换、挤密效果,流砂地层每次钻孔深度最大不超过1.5m;
S24:钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体强度较好岩层的指定深度,完成预注浆钻孔孔位的钻进;
S35:对完成钻进的预注浆钻孔进行注浆。具体的,外层预注浆钻孔中的第一顺位钻孔5和第二顺位钻孔6在注浆过程中使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作,而在终孔时使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆封孔操作;第三顺位钻孔7在注浆时所用的注浆材料需要依据经验和出水量大小进行判断,若单孔出水量大于3m³,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作;若单孔出水量在1~3m³,使用水泥-水玻璃浆液和凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作;若单孔出水量小于1m³,使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作。
值得注意的是,内层预注浆钻孔其施工方法、操作顺序等基本与外层预注浆钻孔施工方法基本一致,区别在于内层预注浆钻孔中的所有顺位钻孔均需要使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作;水泥-水玻璃浆液注浆操作的注浆压力控制在不小于10MPa,凝固后体积微膨胀类水泥浆注浆操作的注浆压力控制在不小于15MPa。
步骤三:预注浆钻孔结构增强:当完成预注浆钻孔的钻进与注浆后,在浆液凝固之前,在钻孔内布设φ50mm、厚度为6mm、长度覆盖钻孔全长的焊接衔接无缝钢管,内部插入与钻孔同长的φ20mm螺纹钢筋作为插筋,并使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行终孔注浆操作,注浆后的无缝钢管、插筋及其水泥浆结石体作为流砂层中的井巷外围永久承载结构,抵抗周边流砂层向井巷净空的挤压应力和水压力;
步骤四:井巷掘进支护:在检测钻进注浆质量合格后,进行井巷掘进施工,并采用短掘短支的方式进行掘进及临时支护:每次掘进进尺控制在600mm内,在每次出渣完毕后,将工作面清理干净,并先进行10cm厚度的C25以上强度的喷射混凝土作业,然后使用全封闭U型钢拱架进行临时支护,间距布置为500mm,再进行C25以上强度的喷射混凝土作业,喷射混凝土总厚度以覆盖住U钢拱架为准;同时,井巷每掘进10m进行一次永久支护,永久支护采用全封闭浇筑钢筋混凝土,钢筋混凝土厚度依据现场流沙层水压情况确定。
从治理效果方面来看,采用上述钻进注浆技术对流砂层进行治理,使得井巷工程四周赋存的流砂层由不稳定状态变为稳定状态,安全系数有较大提升;同时,注浆方法最大限度的保护了流砂地层结构整体的稳定性,使其不会再向四周扩散发展,有效减少流砂层对井巷结构的扰动,降低了维护成本。
本实施例提供的一种流砂地层井巷建造方法具有以下优点:
本实施例通过对预注浆钻孔孔位进行分层分顺位的钻进方式,并在钻进的过程中在流砂层和破碎岩处进行注浆加固,对流砂层和破碎岩石层起到充填、固结和明显的加强作用,能够使流砂层破碎围岩保持稳定状态,提高岩体强度并充分发挥其承载能力,为井巷工程提供更稳定的围岩条件,安全系数大幅度提升;同时,再结合分层分顺位的注浆方式,能够有效减少地层扰动,确保注浆效果以及地层稳定性;同时,采用多个钻孔分段前进式循环钻进依次操作,可以有效控制注浆区域及注浆量,降低注浆成本,有效降低施工过程涌水风险并减少砂层流失。本项技术涉及的钻孔设备及注浆材料均较为常见,不需要额外购置价格高昂的专业设备及材料,且整体操作工艺简便,能够有效降低工程造价和施工工期,在保障施工安全的同时可确保创造良好的经济效益。综上所述,本实施例提供的一种流砂地层井巷建造方法,能够保障井巷工程中流砂层的完整性,有效地增强流砂地层围岩的抗变形能力和耐久性能,减少砂层流失或破碎岩体塌落事故,为井巷工程的安全施工和使用提供必要保障,具有工艺简单、可操作性强、支护效果好、适应性和实用性强的特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10:预注浆钻孔孔位布设:在围岩稳固区域进行钻机硐室的开挖与支护工作;在井巷开挖轮廓线的外侧布置内层预注浆钻孔孔位和外层预注浆钻孔孔位;内层预注浆钻孔孔位布置在井巷开挖轮廓线的外侧区域;外层预注浆钻孔孔位布置在内层预注浆钻孔孔位外侧区域;
S20:预注浆钻孔的钻进和注浆:预注浆钻孔孔位的钻进和注浆顺序均为先外层后内层,先对外层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作,再对内层预注浆钻孔孔位进行钻进及注浆操作,其中,每层预注浆钻孔孔位的钻进及注浆顺序采用间隔钻进及注浆方式,并将预注浆钻孔孔位划分为三个顺位进行施工,第一顺位是按照预注浆钻孔孔位“隔三钻一”的原则进行钻进和注浆施工,第二顺位是对第一顺位钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行钻进和注浆施工,第三顺位是对第一顺位和第二顺位形成的钻孔中间的预注浆钻孔孔位进行施工;
S30:预注浆钻孔结构增强:当完成每个预注浆钻孔的终孔钻进且在终孔注浆之前,在钻孔内布设长度覆盖钻孔全长的焊接衔接无缝钢管,内部插入与钻孔同长的螺纹钢筋作为插筋,全长无缝钢管和同长螺纹钢筋作为预注浆钻孔的增强结构,与水泥浆结石体、高压挤密的流砂及淤泥等共同组成流砂地层中井巷外围永久承载结构,外层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为主要承载结构,内层预注浆钻孔及其注浆覆盖区域作为辅助承载结构,共同抵抗周边流砂地层向井巷净空的挤压应力和水压力;
S40:井巷掘进支护:沿井巷开挖轮廓线方向进行井巷掘进施工,采用短掘短支的方式及时进行喷射混凝土和全封闭钢拱架临时支护,喷射混凝土厚度要覆盖钢拱架;同时,井巷内采用全封闭浇筑钢筋混凝土进行永久支护,以形成井巷内部永久承载结构。
2.根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S10中,外层预注浆钻孔与内层预注浆钻孔孔位等排距呈环向布置,排距须实现确保预注浆钻孔与内层预注浆钻孔之间的流砂与淤泥等被高压浆液填充挤压密实,以不超过1m为宜;内层预注浆钻孔和外层预注浆钻孔的相邻钻孔的孔位交错布置,每一层预注浆钻孔孔位均呈等间距布置。
3.根据权利要求2所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S10中,位于井巷底板的预注浆钻孔的施工角度均平行于井巷的前进方向;位于井巷顶板及两帮的预注浆钻孔施工角度应按照钻孔的孔深选择上斜或外斜不超过1°。
4.根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S20中,单个预注浆钻孔孔位的钻进及注浆包括以下步骤:
S21:按照所述预注浆钻孔孔位,采用适配冲击器和冲击钻头钻进指定深度进行钻进开孔;
S22:采用无缝钢管焊接成稳压法兰盘作为孔口管,并向孔口管内注入水泥-水玻璃浆液,保证水泥-水玻璃浆液凝固超过两小时;
S23:将稳压球阀和金属垫垫在法兰盘上,采用小直径冲击器和冲击钻头进行钻进作业,当钻进到初次进入流砂层并且喷出2-3m³砂子时,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆加固操作后,再继续钻进作业;
S24:钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体指定强度的指定深度,完成预注浆钻孔孔位的钻进;
S35:对完成钻进的预注浆钻孔进行注浆。
5.根据权利要求4所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S23中,流砂层中采用分段前进式循环钻进注浆依次成孔操作,以不塌孔作为每个钻孔停钻标准,同时兼顾流砂地层的注浆及置换、挤密效果,流砂地层每次钻孔深度最大不超过1.5m。
6.根据权利要求4所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S21中,预注浆钻孔的开孔深度不应小于4m;在步骤S24中,钻进直至钻孔穿过流砂层和破碎层到达岩体内的深度不应小于4m。
7.根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S20中,外层预注浆钻孔中的第一顺位和第二顺位的预注浆钻孔在注浆过程中使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作,而在遇到淤泥位置须采用普通凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作,在终孔时使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆封孔操作;第三顺位预注浆钻孔在注浆时所用的注浆材料需要依据经验和出水量大小进行判断,若单孔出水量大于3m³,使用水泥-水玻璃浆液进行注浆操作;若单孔出水量在1~3m³,使用水泥-水玻璃浆液和凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作;若单孔出水量小于1m³,使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作。
8.根据权利要求7所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,内层预注浆钻孔中的所有顺位钻孔均需要使用凝固后体积微膨胀类水泥浆进行注浆操作。
9.根据权利要求7所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,水泥-水玻璃浆液注浆操作的注浆压力控制在不小于10MPa,凝固后体积微膨胀类水泥浆注浆操作的注浆压力控制在不小于15MPa。
10.根据权利要求1所述的一种流砂地层井巷建造方法,其特征在于,在步骤S50中,短掘短支的方式中,每次掘进的进尺控制在600mm内;井巷每掘进10m进行一次永久支护。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507976A1 (ru) * 1987-04-07 1989-09-15 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Способ замораживани горных пород при возведении подземного сооружени
CN101408106A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 中煤第三建设(集团)有限责任公司 小管棚超前注浆法
CN102787855A (zh) * 2012-08-13 2012-11-21 内蒙古鲁新能源开发有限责任公司 含流沙层的巷道掘进支护方法
CN105927231A (zh) * 2016-05-24 2016-09-07 中国矿业大学 斜井穿越富水致密流砂层循环诱导帷幕注浆方法
CN110219672A (zh) * 2019-05-24 2019-09-10 贵州大学 一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1507976A1 (ru) * 1987-04-07 1989-09-15 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Способ замораживани горных пород при возведении подземного сооружени
CN101408106A (zh) * 2007-10-12 2009-04-15 中煤第三建设(集团)有限责任公司 小管棚超前注浆法
CN102787855A (zh) * 2012-08-13 2012-11-21 内蒙古鲁新能源开发有限责任公司 含流沙层的巷道掘进支护方法
CN105927231A (zh) * 2016-05-24 2016-09-07 中国矿业大学 斜井穿越富水致密流砂层循环诱导帷幕注浆方法
CN110219672A (zh) * 2019-05-24 2019-09-10 贵州大学 一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李兆连;应金星;邓稀肥;: "富水流砂地层隧道全断面注浆加固施工技术研究", 四川建筑, no. 04 *
殷军练;: "管棚注浆在斜井井筒过流砂层中的应用", 能源与节能, no. 12 *

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