[发明专利]地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法

说明书

本发明公开了一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，包括联合运用地质分析与地球物理探查手段，查明治理区水文地质条件；渗透失稳破坏段及影响区内支护强化；泄水降压‑分层注浆治理方案设计；泄水降压钻孔施工与分层注浆工程实施及动态调整；泄水降压孔高压大流量动水封堵；加强围岩变形监测等步骤。采用本工法施工后，通过对弱胶结岩体加固和高压大流量涌水封堵分层次、分阶段实施，有效解决了工治理工程周期长、易引发二次地质灾害的难题，提高了注浆效率，创造了良好的社会效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种隧道及地下工程地质灾害治理技术，尤其是一种隧道巷道等地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区泄水降压-分层注浆综合治理方法。

背景技术

隧道、水电站、矿山巷道等地下工程的施工，不可避免的穿越断层破碎带、充填型溶洞等不良地质体，诸类不良地质体往往连通富水含水层，成为储水空间及含导水通道，被揭露后往往发生长期涌水。究其原因是开挖扰动导致围岩中产生塑性破坏区和临空面，地下水渗透力造成粘土等细颗粒成分被携带出，导水通道的规模随暴露时间延长而增大，表现为一处或几处集中涌水；与此同时，围岩力学性能逐渐恶化，顶板沉降、侧壁收敛快速增大，严重者造成规模较大的塌方，诱发突水突泥。此外，我国内蒙古、新疆等西部各矿区煤炭资源丰富，这些地区含煤地层成岩作用时间短，主采煤层顶底板岩层胶结差，且顶板岩层中通常分布着厚度达百米的含水层。为防止顶板水害，工作面回采前必须对顶板含水层进行疏水降压。受制于胶结弱、强度低的岩体性质，顶板水疏排过程中不断软化、泥化围岩，并伴随水力劈裂，致使岩体内导水通道逐渐形成并成为顶板水下渗的重要通道类型；通道扩展并网络化可导致大范围的顶板岩层产生位移，部分区域在含隔水层交界处形成离层等储水构造。在岩性、地下水渗透压力、构造等多重因素长期作用下，岩体渗透失稳破坏型地质灾害持续发生，严重威胁地下工程施工及运营安全。

地下工程这种情况的灾害主要通过强化支护和注浆加固两种方法，抑或两种方法同时实施。目前存在如下问题：①支护强度越来越大，成本越来越高，但是围岩自身强度没有提高，致灾源及通道未处治，仍存在塌方、冒顶风险；②注浆可以提高围岩自身强度，降低其渗透性，然而，由于灾变区岩体具有空隙大、渗透强、强度低、胶结弱的特征，难以承受高注浆压力，强行静压注浆可能导致塌方等二次地质灾害。因此，该类地下工程突涌水灾害治理需要在保障顶板岩体稳定前提下进行，即支护补强+合理注浆工艺联合运用才能取得理想的治理效果。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术治理弱胶结岩体渗透破坏地质灾害中存在的诸如治理效果不理想及易引发次生灾害等问题，提供一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种地下工程顶部弱胶结岩体渗透破坏区注浆综合控制方法，包括以下步骤：

A）. 联合运用地质分析与地球物理探查手段，查明治理区水文地质条件，包括：

1）.绘制研究区水文地质剖面图，分析地下工程上覆地层岩性组合特征，确定致灾含水层及主控导水通道类型；

2）.进行顶板地球物理探查工作，圈定覆岩富水区形态和范围，指导灾害治理工作；

B）. 渗透失稳破坏段及影响区内支护强化，即采用临时刚性支护与柔性支护相结合的手段对渗透失稳破坏段及相邻10~20m范围内形成支护强化段；

C）. 泄水降压-分层注浆治理方案设计，即在顶板岩层富水区施工泄水降压孔，围绕泄水降压孔施作分层注浆加固孔；注浆孔分序施工，并采用前进式分段注浆方式对上覆地层由浅而深逐步加固；最后将泄水降压孔注浆封堵；

D）. 对步骤C）的泄水降压钻孔施工与分层注浆工程实施，充分加固围岩中高压富水构造与地下工程之间的弱胶结岩体，注浆钻孔布置及注浆参数按照实际情况动态调整；