淺談平陽(yáng)隧道煤層瓦斯段施工技術(shù)

【摘要】本文著重介紹平陽(yáng)隧道左線瓦斯煤層段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，全斷面帷幕注漿進(jìn)行瓦斯封閉方案以及瓦斯檢測(cè)及揭煤開(kāi)挖施工技術(shù)，為長(zhǎng)大隧道瓦斯煤層段的施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】超前預(yù)報(bào)；全斷面帷幕注漿；瓦斯檢測(cè)；施工通風(fēng)

1、工程概況

渝湘高速公路平陽(yáng)隧道出口端位于秀山縣玉屏鄉(xiāng)境內(nèi)，全長(zhǎng)3220m，為雙洞四車道。其中根據(jù)設(shè)計(jì)地勘資料，隧道左洞在ZK39+995～+960處夾有煤系地層，為二疊系上統(tǒng)吳家坪組、二疊系下統(tǒng)梁山組，瓦斯鑒定為高瓦斯，在勘察施工的探孔中，臭雞蛋味極重，地層中CH4、H2S氣體較為豐富。

2、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

2.1高密度電法長(zhǎng)距離超前預(yù)報(bào)

我單位進(jìn)場(chǎng)后就與云南航天單位簽訂了合同，委托該單位負(fù)責(zé)我平陽(yáng)隧道出口段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。并于2006年9月份完成了平陽(yáng)隧道出口段的高密度電法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)內(nèi)容，從預(yù)報(bào)成果上顯示，平陽(yáng)隧道出口段煤層位置及向斜核部富水帶基本與地勘資料一致，為今后的施工和進(jìn)一步的地質(zhì)預(yù)報(bào)工作做好了初步工作。

2.2地質(zhì)雷達(dá)中距離超前預(yù)報(bào)

2008年1月14日和1月24日，我單位兩次委托云南航天單位對(duì)平陽(yáng)隧道左線掌子面進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)。第一次檢測(cè)掌子面里程為ZK40+035，距離設(shè)計(jì)的煤層有40m；第二次檢測(cè)掌子面里程為ZK40+010，距離設(shè)計(jì)的煤層有15m。從報(bào)告分析，與地勘資料基本一致。

2.3超前鉆孔預(yù)報(bào)

為了確切掌握煤層的具體位置，我單位于2008年2月9日～10日，在掌子面ZK40+005（距離設(shè)計(jì)煤層10m）的位置，用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行超前探孔，根據(jù)探孔記錄和現(xiàn)場(chǎng)的情況以及鉆機(jī)手的反映，在鉆孔施工到16m左右時(shí)，鉆頭明顯向里突進(jìn)，施工到19m左右時(shí)，從鉆孔里出來(lái)的石碴發(fā)黑，含煤屑顆粒，且水也有點(diǎn)發(fā)黑，另外瓦斯?jié)舛纫仓饾u升高，最高達(dá)到0.75%。估計(jì)已鉆到煤層，推算煤層的確切里程為ZK39+989。

2.4說(shuō)明

第一次探測(cè)范圍是K40+035～K40+010，其中①K40+035～K40+014段，巖性及構(gòu)造變化不大，仍為灰色厚層狀灰?guī)r，弱風(fēng)化，節(jié)理較發(fā)育，開(kāi)挖后呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，局部呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。②掌子面前方K40+014～K40+012米范圍內(nèi)，巖性無(wú)變化，但節(jié)理發(fā)育，局部可能含少量裂隙水。③掌子面前K40+012～K40+010米范圍內(nèi)，為灰色厚層狀灰?guī)r，弱風(fēng)化，節(jié)理較發(fā)育，開(kāi)挖后呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，局部呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與掌子面圍巖相似。第二次探測(cè)范圍是K40+010～K40+985，其中④掌子面前方K40+010～K39+990米范圍內(nèi)，巖性及構(gòu)造變化不大，仍為灰色厚層狀灰?guī)r，弱風(fēng)化，節(jié)理較發(fā)育，開(kāi)挖后呈大塊狀砌體結(jié)構(gòu)，局部呈碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。⑤掌子面前方K39+990～K39+985米范圍內(nèi)，節(jié)理發(fā)育，局部可能含少量裂隙水，推測(cè)為煤層或含泥含水的軟弱夾層。

3、煤層段施工方案

3.1總體設(shè)計(jì)思路

嚴(yán)格遵循“超前探、先注漿、后開(kāi)挖、勤檢測(cè)、強(qiáng)通風(fēng)、嚴(yán)管理、保安全”的施工原則，以“先注漿、后開(kāi)挖、注漿一段、封閉一段、段段推進(jìn)、穩(wěn)中求快”為指導(dǎo)思想，制定嚴(yán)格的瓦斯隧道施工安全管理制度和嚴(yán)格的安全防護(hù)措施，在工序安排上，應(yīng)盡早實(shí)施全封閉，以達(dá)到止氣、隔氣的目的。

3.2具體設(shè)計(jì)要求和措施

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，平陽(yáng)隧道左洞ZK39+995～ZK39+960段為煤層段，長(zhǎng)度為35m，整個(gè)煤層段的支護(hù)型式是以Ⅴ加型襯砌類別設(shè)計(jì)的。超前支護(hù)型式為全斷面預(yù)注漿、超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)；以U25型鋼架作為初期支護(hù)加強(qiáng)措施；二次襯砌配筋及鋼筋用量以Ⅴ加型襯砌配筋圖為準(zhǔn)；防水板和無(wú)紡布對(duì)整個(gè)輪廓線全封閉；仰拱和二襯砼采用防水混凝土，防止運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，有害氣體溢出。

3.2.1瓦斯檢測(cè)預(yù)報(bào)

采用AZJ-200型便攜式檢測(cè)預(yù)報(bào)儀進(jìn)行洞內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)，配備專職瓦檢員，洞口外值班亭對(duì)進(jìn)洞人員進(jìn)行登記后才能進(jìn)洞施工作業(yè)；在施工過(guò)程中，對(duì)關(guān)鍵工序的關(guān)鍵時(shí)刻（如鉆眼、出渣、焊接拱架連接鋼筋過(guò)程中）和重點(diǎn)部位（掌子面頂部、電氣開(kāi)關(guān)附近）要認(rèn)真檢測(cè)，瓦斯超標(biāo)時(shí)，首先停工，加強(qiáng)通風(fēng)，待瓦斯?jié)舛冉档头弦蠛笤倩謴?fù)施工。

3.2.2全斷面帷幕注漿

根據(jù)超前預(yù)報(bào)及超前探測(cè)的結(jié)果，我單位按設(shè)計(jì)要求，采用全斷面帷幕注漿封堵瓦斯。預(yù)注漿開(kāi)孔直徑為Φ115、終孔直徑為Φ75、漿液擴(kuò)散半徑為2m，孔底間距不大于3m；注漿材料為（水泥+水玻璃）雙液漿；注漿范圍為隧道開(kāi)挖線以外6m，注漿長(zhǎng)度為30m；一次注漿完成后留6m不開(kāi)挖，作為下注漿段的止?jié){盤。在洞身開(kāi)挖時(shí)，采用Φ42小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，將瓦斯氣體雙重封堵于開(kāi)挖線之外。同時(shí)，二襯盡快實(shí)施全封閉，以便達(dá)到止氣、隔氣的目的。

3.2.3揭煤施工方法

3.2.3.1開(kāi)挖

開(kāi)挖進(jìn)尺控制在2m以內(nèi)，炮眼鉆孔采用濕式風(fēng)鉆。裝藥采用正向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，雷管以外不得裝藥，電雷管只能由藥卷的頂部插入藥卷內(nèi)，裝藥長(zhǎng)度不得超過(guò)炮眼深度的1/2。管藥以外全部用炮泥堵塞密，封孔長(zhǎng)度不小于1.5m。電雷管的連線采取串聯(lián)方式。雷管和炸藥必須采用煤礦專用安全毫秒延時(shí)電雷管和煤礦專用炸藥，使用防爆型起爆器安全起爆，毫秒延時(shí)電雷管延時(shí)不能超過(guò)130ms起爆前，仔細(xì)檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，在掌子面附?0米內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛却笥?.5%時(shí)，不能起爆。

3.2.3.2支護(hù)

出碴后，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行初噴（8cm左右），一方面加固圍巖，另一方面可部分封堵瓦斯，減少瓦斯溢出。然后再按設(shè)計(jì)要求安裝鋼拱架、錨桿、施作超前小導(dǎo)管等，再?gòu)?fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。在鋼拱架安裝過(guò)程中，盡量避免焊接。將焊接部位改為螺栓連接或綁扎。如果確需焊接，在焊接施工前，指定專人檢查工作地點(diǎn)各20m范圍內(nèi)檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏么笥?.5%，在作業(yè)過(guò)程中必須有專職人員檢查。煤層段二次襯砌采用全封閉隧道支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)，增加：仰拱底噴C25混凝土，仰拱底鋪設(shè)防水板；施工縫、沉降縫均采用橡膠止水帶等措施。

3.2.3.3增強(qiáng)初期支護(hù)措施

原設(shè)計(jì)煤層段初期支護(hù)鋼拱架為U25型鋼，由于U25型鋼支撐材質(zhì)韌性大，采用的連接件為柔性連接，極易松動(dòng)，且承受壓力后易變形，我單位建議采用剛性連接、承壓較好的18工字鋼取代U型鋼架，以便加強(qiáng)軟弱煤層段的初支，確保安全的通過(guò)此段。

3.2.4施工通風(fēng)

在施工期間，實(shí)施連續(xù)通風(fēng)，因檢修、停電等原因停風(fēng)時(shí)，必須撤出人員，切斷電源，恢復(fù)通風(fēng)前，必須檢查瓦斯?jié)舛龋灰子诜e聚瓦斯的空間和襯砌模板臺(tái)車附近區(qū)域，采用局部通風(fēng)的方法，消徐瓦斯積聚；風(fēng)管口到開(kāi)挖工作面的距離應(yīng)小于5m，風(fēng)管百米漏風(fēng)率不大于2%。

4、結(jié)束語(yǔ)

總之，針對(duì)煤層段的施工，我單位已經(jīng)做好了充足準(zhǔn)備。在業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的大力支持下，我相信，平陽(yáng)隧道出口煤層段施工一定能安全順利的通過(guò)。