坪子上隧道瓦斯突出綜合防治設計淺析

1、<p>　　坪子上隧道瓦斯突出綜合防治設計淺析</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，進過現(xiàn)場地質工作，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計的經(jīng)驗，并借鑒了煤礦產(chǎn)業(yè)的相關成果，坪子上隧道首次將區(qū)域防突的概念引入鐵路建設中來，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，對同類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>　　中圖分類號：U45 文獻標識碼： 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，進口里程ZD1K34+650、出口里程ZDK40+946，全長6

3、296m，設計行車速度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)”，設計文件強調嚴禁越區(qū)施工，并要求施工階段進一步開展煤與瓦斯突出危險性預測。2012年

4、2月，坪子上隧道出口平導施工至PZDK40+362里程，發(fā)現(xiàn)瓦斯動力跡象（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、自編2號煤層經(jīng)鑒定為突出煤層，坪子上隧道成為近年來鐵路建設較少遇見的瓦斯突出隧道。相對于煤礦瓦斯突出防治技術的發(fā)展，鐵路在相關領域相對滯后，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計中，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、局部防突措施補充”[1]的原則，立足于依靠區(qū)域防突措施來達到隧道施工的防突目標，而局部防突措施作為補充、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)域突出危險性預測 </p><p>　　根據(jù)坪子上隧道的施工圖設計，施工中認真的進行超前地質預報工作，當超前地質綜合預報前方有煤層時，掌子面在距推測煤層10m垂距處，施作φ89探測孔和驗證孔。探測孔及驗證孔穿透煤層全厚且進入頂（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。當瓦斯壓力大于0.

7、74MPa或瓦斯含量大于8m3/t時判定為突出煤層，應采取區(qū)域防突措施，如果上述指標沒有超限，掌子面在施工到推測煤層7m垂距處仍需再次進行預測。通過預測，坪子上隧道施工中共發(fā)現(xiàn)5層突出煤層，由于提前進行了相關設計，并進行了人員培訓等工作，上述5層煤的產(chǎn)狀、厚度以及和瓦斯相關的參數(shù)均在保證安全距離的情況下成功獲得，為消除施工風險提供了保證，同時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次預測（掌子面距推測煤層10m、7m垂距的預測）后，任何一次區(qū)域預測測定瓦斯壓力或者瓦斯含量超限，隧道均應對相應煤層采取預抽煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。坪子上隧道區(qū)域防突措施經(jīng)過比選，最終采用瓦斯泵對瓦斯抽取，該方法加快瓦斯排放和煤體卸壓速度。 </p><p>　　根據(jù)具體的地質情況并結合施工單位現(xiàn)有的設備，瓦斯預抽鉆孔直徑為Φ89mm，孔底間距為4.0

9、m?？刂品秶鸀椋洪_挖斷面頂、底部分別為開挖輪廓線外10m、6m，兩幫為開挖輪廓線外14m，同時滿足控制邊緣到巷道輪廓線的最小距離為5m。隧道預抽鉆孔施工結束后，及時連接所有瓦斯抽放鉆孔進行抽放，并按照規(guī)定的時間測定抽采瓦斯?jié)舛取⒘髁亢统椴韶搲?，計算該時間段的瓦斯抽采量，統(tǒng)計隧道預抽的瓦斯抽采量，瓦斯總體抽放濃度應大于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 </p><p>　　坪子上隧道區(qū)域效果檢驗采用煤層瓦斯壓力和瓦斯含量作為檢驗指標，對預抽瓦斯鉆孔完工和瓦斯抽采情況進行評估，計算該區(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，措施無效，區(qū)域仍為突出危險區(qū)，必須繼續(xù)對該區(qū)域進行瓦斯抽放，直到措施

11、經(jīng)效果檢驗有效方可進行下一步施工，目前坪子上隧道均按上述參數(shù)指導施工，突出煤層經(jīng)過治理措施并經(jīng)檢驗合格后，沒有再發(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，坪子上隧道堅持局部防突措施作為補充，進行了詳細的局部防突設計，以便在需要進行局部防突時采用。 </p><p>　　2.2.1 工作面突

12、出危險性預測 </p><p>　　區(qū)域防突措施經(jīng)效果檢驗有效達標后，掘進至煤層與掌子面法向距離5m時，施做鉆孔定位煤層，利用鉆孔實測瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的堅固性系數(shù)、瓦斯放散初速度等基礎參數(shù)，采用綜合指標法和鉆屑瓦斯解吸指標法對工作面進行突出危險性預測。 </p><p>　　2.2.2工作面防突措施 </p><p>　　當預測工作面具有突出危險時，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 </p><p>　　對工作面措施效果進行檢驗，檢驗工作面防突措施是否達到了設計要求和滿足相關的規(guī)章和標準，各檢驗指標的測定和主要數(shù)據(jù)應選擇在鉆孔密度

14、相對較小，孔間距相對較大的位置，并遠離周圍各防突措施鉆孔或盡可能與周圍各防突措施鉆孔保持等距離，在地質構造復雜段應增加檢驗孔。工作面防突采用鉆屑指標對效果進行檢驗。 </p><p>　　2.2.4揭煤前的準備工作 </p><p>　?。?）負責防突措施檢驗的防突預測人員下井前，必須認真學習儀器使用說明書，嚴格執(zhí)行《防突工操作規(guī)程》，并在地面進行試操作，對各種儀器儀表做好全面檢查，滿足測

15、試要求方可下井。 </p><p>　　（2）揭煤前施工隊所有參與揭煤的人員要掌握突出征兆，同時技術人員對壓風自救裝置的使用要進行培訓，使作業(yè)人員熟練操作。 </p><p>　?。?）作業(yè)人員必須攜帶經(jīng)檢驗合格的隔離式化學氧自救器和人員定位識別卡，經(jīng)檢身房檢查未攜帶或攜帶的自救器不合格，嚴禁入井作業(yè)。 </p><p>　　（5）距工作面25～40m的位置安設一組

16、壓風自救系統(tǒng)。 </p><p>　?。?）正洞及平導放揭煤炮時，按《煤礦救護規(guī)程》的規(guī)定，在炮后30分鐘后瓦檢員和班組長進入工作面，首先利用電話和監(jiān)控中心進行聯(lián)系，只有在工作面瓦斯探頭T1、回風流瓦斯探頭T2小于0.8%時方可進入，確認無隱患后通知施工單位。 </p><p>　?。?）揭煤時，必須嚴格執(zhí)行遠距離放炮安全防護措施，掘進期間每次放炮前警戒位置及撤人地點必須按照放炮期間安全注

17、意事項執(zhí)行。 </p><p><b>　　3結論 </b></p><p>　　在坪子上鐵路隧道實行揭煤與防突處理措施后，通過現(xiàn)場的實際施工反饋，得出以下結論： </p><p>　?。?）區(qū)域突出危險性預測可以較為準確的對突出煤層進行判斷，為區(qū)域防突提供了比較詳細的地質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)的先進經(jīng)驗，保證了施工安全，瓦斯區(qū)域抽放的效果較好。 </p><p>　?。?）經(jīng)過區(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號煤層外，其余煤層僅采用區(qū)域防突措施即滿足了相關要求。 </p><p>　　目前該隧道已經(jīng)順利通過5層突出煤，由于措施得力，沒有發(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)實際檢驗效果顯著，其區(qū)域防突措施為首次在鐵路隧道采用，對其它鐵路隧道的瓦斯突出綜合治理具有一定的參考價值。 </p><p><b>　　參考文獻： </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 巖土