[发明专利]一种岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法

说明书

本发明涉及一种岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法，包括：利用微震监测获取隧道岩体微震事件能级参数，评估岩爆灾害风险等级；根据岩爆灾害风险等级，TBM法隧道施工采用不同的分级防控方法。本发明能够准确地评估隧道前方岩爆风险等级，便于施工现场根据岩爆风险等级采用有效的防控方法，克服了措施不当导致TBM设备与支护破坏甚至机毁人亡的难题，有利于高地应力岩爆地层TBM安全施工。

技术领域

本发明涉及全断面岩石隧道掘进机(TBM)法隧道施工技术领域，具体涉及一种岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法。

背景技术

目前，TBM已在长大隧道施工中得到了广泛应用，但高地应力硬岩地层岩爆灾害时有发生，强岩爆导致设备与支护结构损坏，甚至机毁人亡，导致TBM停机延误工期，严重制约TBM施工安全。建立有效的岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法是解决上述难题有效措施，然而目前尚无完备的针对高地应力硬岩岩爆地层的TBM施工防控技术，主要存在以下不足：

(1)缺乏岩爆风险等级定量评价方法，TBM施工中往往发生岩爆后才被动采取措施；

(2)针对不同风险等级的岩爆，缺乏完备的应对措施，依赖于经验进行围岩加固与支护，缺乏系统的理论指导，难以及时有效防控岩爆灾害，安全事故时有发生。

发明内容

针对高地应力岩爆地层导致TBM难以穿越的问题，本发明提供了一种岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

设计一种岩爆地层TBM法隧道施工的分级防控方法，包括下列步骤：

S1、利用微震监测系统获取隧道岩体内部微震事件能级参数，包括微震事件发生频次、能级、超标微震事件范围、超标微震事件数量；

S2、根据步骤S1监测所得的参数，将岩爆灾害风险等级进行分级，针对不同的风险等级，分别采用步骤S3、S4、S5中不同的分级防控方法进行施工；

所述岩爆灾害风险等级的分级标准见下表1：

表1岩爆灾害风险等级分级标准

S3、当岩爆灾害风险等级为极强岩爆时，采用高压水钻超前钻孔释放岩体能量，降低岩爆风险等级；

S4、当岩爆灾害风险等级为强烈岩爆时，采用加强型护盾抵抗岩爆冲击，采用护盾尾部支护钢管片承受爆落岩块重量；

S5、当岩爆灾害风险等级为中等及以下岩爆时，采用护盾尾部钢筋排与钢拱架联合支护抵抗岩爆冲击与承受爆落岩块重量。

优选的，步骤S3中，采用高压水钻超前钻孔释放岩体能量后，再次采用微震监测系统对隧道岩体内部微震事件能级参数进行测试，若岩体微震事件能级参数未能从极强岩爆降低到强烈岩爆范围，则继续实施超前钻孔释放岩体能量，直到岩爆风险降级后TBM才能继续掘进。

超前钻孔释放能量之后，需要再通过微震监测确认岩爆等级是否已经降低，如果没有降低，则需要继续钻孔释能，直到岩爆等级从极强岩爆降低到强烈岩爆以后TBM才能掘进，否则TBM直接掘进极强岩爆围岩可能造成机毁人亡。

在现有技术中，是通过刀盘预留孔位采用机械式钻杆伸到刀盘前面掌子面进行超前钻孔释放岩体能量，最大的弊端是卡杆或者断杆之后，遗留在岩体中的钻杆导致TBM无法掘进，因此一般也不敢采用这种方式在隧道开挖范围内进行超前释能；本发明采用高压水钻进行超前钻孔释能，其优势是利用高压水射流钻孔，不仅钻孔效率高，而且可以避免上述卡钻杆的问题。