一种煤层定向割缝-注浆固化结构及快速掘进方法与流程

本发明涉及隧道工程，具体涉及一种煤层定向割缝-注浆固化结构及快速掘进方法。

背景技术：

1、煤与瓦斯突出一直是煤矿生产的重大隐患之一，特别煤矿生产中石门揭煤环节易发生瓦斯突出事故。一般人们通过石门揭煤前预先抽放瓦斯来防止瓦斯突出的风险，保证煤矿安全生产。煤层地质情况复杂，煤层瓦斯含量高，附着性强，煤层透气性差，因此瓦斯抽采困难，瓦斯抽采效率低，严重制约着石门掘进速度。

2、因此，本发明提出将预掘进煤层先进行割缝注浆形成阻隔带，隔断煤层远处的瓦斯运移通道，从而只需抽采阻隔带内煤层瓦斯，极大的减少瓦斯抽采时间，实现石门快速掘进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤层定向割缝-注浆固化结构及快速掘进方法，极大减少了掘进过程中瓦斯抽采时间，实现隧道快速掘进的目的，进而节省工程造价。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种煤层定向割缝-注浆固化结构，包括沿掘进断面轮廓线周向连续设置的若干个瓦斯阻隔带，所述瓦斯阻隔带由掘进撑子面依次穿过前岩层、煤层后进入后岩层中，所述瓦斯阻隔带包括设置在割缝内的钢筋和压力注入割缝内的充填注浆液体。

4、优选的，所述割缝包括割缝钻孔和水力割缝孔，所述水力割缝孔设置在割缝钻孔的侧壁上并与之相通。

5、优选的，所述水力割缝孔沿割缝钻孔掘进方向和掘进断面周向切割煤层，所述钢筋插入割缝钻孔内。

6、优选的，所述割缝钻孔相对于隧道掘进方向的倾角为5～12°。

7、优选的，所述瓦斯阻隔带进入前方岩层、后方岩层的长度不小于2m。

8、优选的，所述割缝宽度沿着割缝钻孔的轴向逐步增大。

9、一种煤层定向割缝-注浆固化结构的快速掘进方法，包括如下步骤：

10、(1)当掘进巷道掘进至靠近煤层时，在掘进撑子面上沿掘进断面轮廓线周向间隔布设若干个割缝钻孔，每个所述割缝钻孔穿过前方岩层、煤层后进入后方岩层中；

11、(2)沿所述割缝钻孔掘进方向和掘进断面周向切割煤层，将钢筋插入割缝钻孔内，向割缝内压力注入充填注浆液体，形成瓦斯阻隔带；

12、(3)重复步骤(2)，直至所有完成所有瓦斯阻隔带施工，各瓦斯阻隔带沿掘进断面轮廓线周向闭合形成瓦斯注浆隔离层；

13、(4)在瓦斯注浆隔离层以内的煤层中布设瓦斯抽采孔，连接瓦斯管道和瓦斯抽采泵，将瓦斯排放至掘进巷道外；

14、(5)向前掘进，使掘进巷道穿过煤层进入后方岩层。

15、本发明具备以下有益效果：

16、本发明沿掘进断面轮廓线周向连续设置瓦斯阻隔带，各瓦斯阻隔带周向闭合形成完整的瓦斯注浆隔离层，有效阻隔瓦斯注浆隔离层以外煤层瓦斯运移，只需抽采瓦斯注浆隔离层以内煤层瓦斯，极大减少掘进过程中瓦斯抽采时间，提高揭煤效率，实现隧道快速掘进，进而节省工程造价；瓦斯阻隔带含有钢筋骨架，且割缝内所注浆体可侵入围岩裂隙中，可有效增强周围岩体完整性和增强围岩的稳定性，对掘进巷道具有初始支撑作用，增加巷道稳定性，降低突出风险。

技术特征：

1.一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：包括沿掘进断面轮廓线周向连续设置的若干个瓦斯阻隔带(30)，所述瓦斯阻隔带(30)由掘进撑子面依次穿过前岩层(11)、煤层(12)后进入后岩层(13)中，所述瓦斯阻隔带(30)包括设置在割缝内的钢筋(31)和压力注入割缝内的充填注浆液体(32)。

2.根据权利要求1所述的一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：所述割缝包括割缝钻孔(20)和水力割缝孔(21)，所述水力割缝孔(21)设置在割缝钻孔(20)的侧壁上并与之相通。

3.根据权利要求2所述的一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：所述水力割缝孔(21)沿割缝钻孔(20)掘进方向和掘进断面周向切割煤层(12)，所述钢筋(31)插入割缝钻孔(20)内。

4.根据权利要求1所述的一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：所述割缝钻孔(20)相对于隧道掘进方向的倾角为5～12°。

5.根据权利要求1所述的一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：所述瓦斯阻隔带(30)进入前方岩层(11)、后方岩层(13)的长度不小于2m。

6.根据权利要求1所述的一种煤层定向割缝-注浆固化结构，其特征在于：所述割缝宽度沿着割缝钻孔(20)的轴向逐步增大。

7.一种权利要求1～6任一项所述的煤层定向割缝-注浆固化结构的快速掘进方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种煤层定向割缝‑注浆固化结构及快速掘进方法。具体技术方案为：一种煤层定向割缝‑注浆固化结构，包括沿掘进断面轮廓线周向连续设置的若干个瓦斯阻隔带，所述瓦斯阻隔带由掘进撑子面依次穿过前岩层、煤层后进入后岩层中，所述瓦斯阻隔带包括设置在割缝内的钢筋和压力注入割缝内的充填注浆液体。本发明极大减少掘进过程中瓦斯抽采时间，实现隧道快速掘进，进而节省工程造价。技术研发人员：邓小松,袁勋,李贵民,吴华,杨昌宇,朱勇,曾琦,王小岐,李济良,苏开潍,汪勇,胡迪川受保护的技术使用者：云南省一九八煤田地质勘探队技术研发日：技术公布日：2024/6/18