坪子上隧道瓦斯突出綜合防治設(shè)計(jì)淺析

1、<p>　　坪子上隧道瓦斯突出綜合防治設(shè)計(jì)淺析</p><p>　　摘要：林歹南~織金鐵路控制工程坪子上隧道施工期間，出現(xiàn)瓦斯異常跡象，進(jìn)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作，該隧道最終判定為瓦斯突出隧道，根據(jù)以往鐵路瓦斯隧道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，并借鑒了煤礦產(chǎn)業(yè)的相關(guān)成果，坪子上隧道首次將區(qū)域防突的概念引入鐵路建設(shè)中來(lái)，采取了“區(qū)域防突為主，局部防突為輔”的措施，確保了隧道施工的安全，對(duì)同類(lèi)型鐵路隧道瓦斯突出的防治具有很大的借鑒作用

2、。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鐵路隧道;瓦斯突出;綜合處理;區(qū)域防突；局部防突；施工安全 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　坪子上隧道位于織金縣化起鎮(zhèn)境內(nèi)，進(jìn)口里程ZD1K34+650、出口里程ZDK40+946，全長(zhǎng)6

3、296m，設(shè)計(jì)行車(chē)速度120km/h，為電力牽引單線隧道。 </p><p>　　該隧道出口工區(qū)穿越龍?zhí)督M（P2l）含煤地層，該段地層含煤層11～17層，部分為可采煤層，為高瓦斯隧道。施工組織將隧道劃分為“進(jìn)口ZD1K34+650~ZDK38+550段為非瓦斯工區(qū)”、“出口ZD1K38+550~ZDK40+946段為高瓦斯工區(qū)”，設(shè)計(jì)文件強(qiáng)調(diào)嚴(yán)禁越區(qū)施工，并要求施工階段進(jìn)一步開(kāi)展煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。2012年

4、2月，坪子上隧道出口平導(dǎo)施工至PZDK40+362里程，發(fā)現(xiàn)瓦斯動(dòng)力跡象（鉆孔頂鉆、瓦斯噴孔）。 </p><p>　　圖1 掌子面瓦斯噴孔圖 </p><p>　　2隧道瓦斯突出防治措施 </p><p>　　由于自編1號(hào)、自編2號(hào)煤層經(jīng)鑒定為突出煤層，坪子上隧道成為近年來(lái)鐵路建設(shè)較少遇見(jiàn)的瓦斯突出隧道。相對(duì)于煤礦瓦斯突出防治技術(shù)的發(fā)展，鐵路在相關(guān)領(lǐng)域相對(duì)滯后，因

5、此在坪子上隧道的瓦斯防治中，我院首先將煤礦的區(qū)域“四位一體”的綜合防突措施首次引入到鐵路隧道的設(shè)計(jì)中，在坪子上隧道的瓦斯突出防治中采取了“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充”[1]的原則，立足于依靠區(qū)域防突措施來(lái)達(dá)到隧道施工的防突目標(biāo)，而局部防突措施作為補(bǔ)充、輔助措施[2]。并根據(jù)該原則制定了坪子上隧道的防突作業(yè)流程： </p><p>　　圖2 防突作業(yè)流程圖 </p><p>　　2.

6、1 坪子上隧道區(qū)域綜合防突措施 </p><p>　　2.1.1區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) </p><p>　　根據(jù)坪子上隧道的施工圖設(shè)計(jì)，施工中認(rèn)真的進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，當(dāng)超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)前方有煤層時(shí)，掌子面在距推測(cè)煤層10m垂距處，施作φ89探測(cè)孔和驗(yàn)證孔。探測(cè)孔及驗(yàn)證孔穿透煤層全厚且進(jìn)入頂（底）板不小于0.5m，以掌握煤層位置、走向、傾向、傾角、煤層厚度、瓦斯賦存情況。當(dāng)瓦斯壓力大于0.

7、74MPa或瓦斯含量大于8m3/t時(shí)判定為突出煤層，應(yīng)采取區(qū)域防突措施，如果上述指標(biāo)沒(méi)有超限，掌子面在施工到推測(cè)煤層7m垂距處仍需再次進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)預(yù)測(cè)，坪子上隧道施工中共發(fā)現(xiàn)5層突出煤層，由于提前進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了人員培訓(xùn)等工作，上述5層煤的產(chǎn)狀、厚度以及和瓦斯相關(guān)的參數(shù)均在保證安全距離的情況下成功獲得，為消除施工風(fēng)險(xiǎn)提供了保證，同時(shí)為消突提供了重要數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2.1.2區(qū)域防治煤與瓦斯

8、突出措施 </p><p>　　經(jīng)歷2次預(yù)測(cè)（掌子面距推測(cè)煤層10m、7m垂距的預(yù)測(cè)）后，任何一次區(qū)域預(yù)測(cè)測(cè)定瓦斯壓力或者瓦斯含量超限，隧道均應(yīng)對(duì)相應(yīng)煤層采取預(yù)抽煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。坪子上隧道區(qū)域防突措施經(jīng)過(guò)比選，最終采用瓦斯泵對(duì)瓦斯抽取，該方法加快瓦斯排放和煤體卸壓速度。 </p><p>　　根據(jù)具體的地質(zhì)情況并結(jié)合施工單位現(xiàn)有的設(shè)備，瓦斯預(yù)抽鉆孔直徑為Φ89mm，孔底間距為4.0

9、m。控制范圍為：開(kāi)挖斷面頂、底部分別為開(kāi)挖輪廓線外10m、6m，兩幫為開(kāi)挖輪廓線外14m，同時(shí)滿足控制邊緣到巷道輪廓線的最小距離為5m。隧道預(yù)抽鉆孔施工結(jié)束后，及時(shí)連接所有瓦斯抽放鉆孔進(jìn)行抽放，并按照規(guī)定的時(shí)間測(cè)定抽采瓦斯?jié)舛取⒘髁亢统椴韶?fù)壓，計(jì)算該時(shí)間段的瓦斯抽采量，統(tǒng)計(jì)隧道預(yù)抽的瓦斯抽采量，瓦斯總體抽放濃度應(yīng)大于30%。 </p><p>　　圖3 瓦斯抽放孔布置橫剖面示意圖 </p><

10、p>　　2.1.3區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn) </p><p>　　坪子上隧道區(qū)域效果檢驗(yàn)采用煤層瓦斯壓力和瓦斯含量作為檢驗(yàn)指標(biāo)，對(duì)預(yù)抽瓦斯鉆孔完工和瓦斯抽采情況進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算該區(qū)域的瓦斯抽采率。抽采率大于30%，并且瓦斯壓力P＜0.74MPa且瓦斯含量Q＜8m3/T，表示抽采有效。煤層瓦斯壓力大于等于0.74MPa或瓦斯含量大于8 m3/t時(shí)，措施無(wú)效，區(qū)域仍為突出危險(xiǎn)區(qū)，必須繼續(xù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行瓦斯抽放，直到措施

11、經(jīng)效果檢驗(yàn)有效方可進(jìn)行下一步施工，目前坪子上隧道均按上述參數(shù)指導(dǎo)施工，突出煤層經(jīng)過(guò)治理措施并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，沒(méi)有再發(fā)生突出跡象。 </p><p>　　2.2 坪子上隧道局部綜合防突措施 </p><p>　　在區(qū)域防突措施的前提下，坪子上隧道堅(jiān)持局部防突措施作為補(bǔ)充，進(jìn)行了詳細(xì)的局部防突設(shè)計(jì)，以便在需要進(jìn)行局部防突時(shí)采用。 </p><p>　　2.2.1 工作面突

12、出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) </p><p>　　區(qū)域防突措施經(jīng)效果檢驗(yàn)有效達(dá)標(biāo)后，掘進(jìn)至煤層與掌子面法向距離5m時(shí)，施做鉆孔定位煤層，利用鉆孔實(shí)測(cè)瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、瓦斯放散初速度等基礎(chǔ)參數(shù)，采用綜合指標(biāo)法和鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法對(duì)工作面進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。 </p><p>　　2.2.2工作面防突措施 </p><p>　　當(dāng)預(yù)測(cè)工作面具有突出危險(xiǎn)時(shí)，采用工字鋼

13、（工16）形成網(wǎng)格骨架封閉工作面（間距等要考慮排放鉆孔的需要），骨架用錨桿等植入巖體中，在網(wǎng)格骨架后方設(shè)兩榀工字鋼架，完成上述工作后，工作面防突采用施工排放鉆孔、水力沖孔、煤體固化等措施。 </p><p>　　2.2.3工作面措施效果檢驗(yàn) </p><p>　　對(duì)工作面措施效果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)工作面防突措施是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和滿足相關(guān)的規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)，各檢驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定和主要數(shù)據(jù)應(yīng)選擇在鉆孔密度

14、相對(duì)較小，孔間距相對(duì)較大的位置，并遠(yuǎn)離周?chē)鞣劳淮胧┿@孔或盡可能與周?chē)鞣劳淮胧┿@孔保持等距離，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜段應(yīng)增加檢驗(yàn)孔。工作面防突采用鉆屑指標(biāo)對(duì)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。 </p><p>　　2.2.4揭煤前的準(zhǔn)備工作 </p><p>　?。?）負(fù)責(zé)防突措施檢驗(yàn)的防突預(yù)測(cè)人員下井前，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)儀器使用說(shuō)明書(shū)，嚴(yán)格執(zhí)行《防突工操作規(guī)程》，并在地面進(jìn)行試操作，對(duì)各種儀器儀表做好全面檢查，滿足測(cè)

15、試要求方可下井。 </p><p>　　（2）揭煤前施工隊(duì)所有參與揭煤的人員要掌握突出征兆，同時(shí)技術(shù)人員對(duì)壓風(fēng)自救裝置的使用要進(jìn)行培訓(xùn)，使作業(yè)人員熟練操作。 </p><p>　　（3）作業(yè)人員必須攜帶經(jīng)檢驗(yàn)合格的隔離式化學(xué)氧自救器和人員定位識(shí)別卡，經(jīng)檢身房檢查未攜帶或攜帶的自救器不合格，嚴(yán)禁入井作業(yè)。 </p><p>　?。?）距工作面25～40m的位置安設(shè)一組

16、壓風(fēng)自救系統(tǒng)。 </p><p>　　（6）正洞及平導(dǎo)放揭煤炮時(shí)，按《煤礦救護(hù)規(guī)程》的規(guī)定，在炮后30分鐘后瓦檢員和班組長(zhǎng)進(jìn)入工作面，首先利用電話和監(jiān)控中心進(jìn)行聯(lián)系，只有在工作面瓦斯探頭T1、回風(fēng)流瓦斯探頭T2小于0.8%時(shí)方可進(jìn)入，確認(rèn)無(wú)隱患后通知施工單位。 </p><p>　?。?）揭煤時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行遠(yuǎn)距離放炮安全防護(hù)措施，掘進(jìn)期間每次放炮前警戒位置及撤人地點(diǎn)必須按照放炮期間安全注

17、意事項(xiàng)執(zhí)行。 </p><p><b>　　3結(jié)論 </b></p><p>　　在坪子上鐵路隧道實(shí)行揭煤與防突處理措施后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工反饋，得出以下結(jié)論： </p><p>　?。?）區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)可以較為準(zhǔn)確的對(duì)突出煤層進(jìn)行判斷，為區(qū)域防突提供了比較詳細(xì)的地質(zhì)情況和煤層突出參數(shù)。 </p><p>　?。?

18、）將區(qū)域防突的“四位一體”引入鐵路隧道瓦斯突出治理，充分吸收了煤礦產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，保證了施工安全，瓦斯區(qū)域抽放的效果較好。 </p><p>　?。?）經(jīng)過(guò)區(qū)域防突措施后，突出煤層的瓦斯壓力和含量大幅降低，大大減少了局部防突的工作量，除自編2號(hào)煤層外，其余煤層僅采用區(qū)域防突措施即滿足了相關(guān)要求。 </p><p>　　目前該隧道已經(jīng)順利通過(guò)5層突出煤，由于措施得力，沒(méi)有發(fā)生任何安全事故，該

19、隧道瓦斯突出的綜合治理措施經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)效果顯著，其區(qū)域防突措施為首次在鐵路隧道采用，對(duì)其它鐵路隧道的瓦斯突出綜合治理具有一定的參考價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》讀本 煤炭工業(yè)出版社, 2009. </p><p>　　[2] 姜德義 公路隧道全斷面揭煤防突技術(shù) 巖土