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申请/专利权人：北京中煤矿山工程有限公司

摘要：本发明公开一种公路隧道横穿倾斜煤层采空区地面预治理方法，步骤A：对采空区进行勘探，根据勘探结果确定倾斜煤层采空区治理范围；步骤B：在隧道开掘前，根据公路隧道掘进路线与所述倾斜煤层采空区治理范围布设定向分支注浆孔；步骤C：对布设的所述定向分支注浆孔进行钻探作业；步骤D：利用钻探好的所述定向分支注浆孔进行地面注浆，以充填倾斜煤层采空区。本发明结合定向钻探与充填注浆技术的优点，可实现安全快速充填采空区残余空洞，排出采空区地下水和有害气体，消除采空区残余变形，保证隧道施工安全。

主权项：1.一种公路隧道横穿倾斜煤层采空区地面预治理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：对采空区进行勘探，根据勘探结果确定倾斜煤层采空区2的采空区治理范围13；步骤B：在隧道开掘前，根据公路隧道1掘进路线和所述采空区治理范围13布设定向分支注浆孔；步骤C：对布设的所述定向分支注浆孔进行钻探作业；步骤D：利用钻探好的所述定向分支注浆孔进行地面注浆，以充填所述倾斜煤层采空区2；在步骤A中，所述采空区治理范围13包括公路隧道下伏采空区治理范围9和公路隧道上部采空区治理范围10；所述公路隧道下伏采空区治理范围9：在所述公路隧道1的两侧分别留设宽度为10～30m的保护带8；然后以保护带8的外端点为端点、以与保护带18水平方向夹角为地层移动角11的补角的方向向下画直线直至最下层采空区底板12，得到侧边带，则由所述保护带8、两侧侧边带和所述最下层采空区底板12围成的区域即为所述公路隧道下伏采空区治理范围9；所述公路隧道上部采空区治理范围10为：自所述公路隧道1轮廓线至所述公路隧道1轮廓线外侧10～20m之间的区域；在步骤C中，所述定向分支注浆孔为两排或两排以上，每排所述定向分支注浆孔有两个或两个以上；每个所述定向分支注浆孔包括1个钻探主孔和2～4个分支孔，所述钻探主孔为所述定向分支注浆孔的套管段4，所述分支孔为所述定向分支注浆孔的分支孔注浆段5，所述套管段4的第二端通过分支孔造斜点7分别与2～4个所述分支孔注浆段5的第一端流体导通；所述分支孔注浆段5与所述倾斜煤层采空区2的原煤层层面垂直；在步骤D中，注浆时所用注浆材料为惰性充填料、水泥粉煤灰浆材或复合速凝浆材中的一种或两种及以上的组合；所述惰性充填料由A部分和B部分组成，所述A部分由砂石、黄土、矸石粉或固体废弃材料中的一种或两种及以上的组合，所述固体废弃材料为尾砂和或粉煤灰，所述A部分的粒度为0.75～20mm；所述B部分为水或泥浆，所述泥浆中水与黏土的质量之比为1:0.2～1:0.5；所述A部分与所述B部分的质量之比为3:4～3:7；所述水泥粉煤灰浆材由水和粉料组成，水与粉料的质量之比为0.6～1.2：1；所述粉料由粉煤灰、水泥和复合添加剂组成，粉煤灰和水泥的质量之比为5:1～10:1，所述复合添加剂的用量为水泥质量的0.3～0.5wt％，所述复合添加剂由食盐、三乙醇胺和水玻璃A组成，食盐的用量为水玻璃A的质量的0.3～0.5wt％，三乙醇胺的用量为水玻璃A的质量的0.01～0.03wt％；水玻璃A的模数为2.6～3.8，水玻璃A的浓度为36～42Be'；所述复合速凝浆材由水、水泥、改性外加剂和速凝剂组成；水和水泥的质量之比为1：1；所述改性外加剂为硅粉，所述硅粉的粒径为1～50um，所述改性外加剂的用量为水泥质量的3～5wt％；所述速凝剂的用量为水泥质量的0.3～0.5wt％，所述速凝剂为水玻璃B，所述水玻璃B的模数为2.6～3.8，水玻璃B的浓度为36～42Be'；在步骤D中，当注浆初始压力为静水压力的0.5～1.0倍时，选择所述水泥粉煤灰浆材和所述复合速凝浆材作为注浆材料；注浆时，先采用所述水泥粉煤灰浆材进行注浆填充，直至注浆压力为静水压力的1.5倍时，更换所述复合速凝浆材，以达到快速凝结钻孔周边充填体的目的；当注浆初始压力为静水压力的0～0.5倍时，选择所述惰性充填料、所述水泥粉煤灰浆材和所述复合速凝浆材作为注浆材料；注浆时，先采用所述水泥粉煤灰浆材进行注浆填充，若注浆压力升压速度小于或等于0.05MPah，则采用所述惰性充填料分两次或两次以上进行填充，且单次所述惰性充填料的充填量为2m3～5m3，直至注浆压力为静水压力的0.5倍时，更换为所述水泥粉煤灰浆材继续注浆，至注浆压力为静水压力的1.5倍时，再更换注浆材料为所述复合速凝浆材，以达到快速凝结钻孔周边充填体的目的；在步骤D中，注浆终压为静水压力的1.5～2.0倍时，注浆结束；所述倾斜煤层采空区2为两层或两层以上时，采用自上至下逐层治理的方式进行治理，第一层所述倾斜煤层采空区2治理完成后，且待注浆材料凝固形成的充填体的强度达到15～20MPa时，再打钻穿过充填体进入下一层采空区的钻探与注浆作业。

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