瓦斯隧道施工管理探析

于洪光

(中鐵一局集團第四工程有限責任公司，陜西 咸陽 712000)

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瓦斯隧道施工管理探析

于洪光

(中鐵一局集團第四工程有限責任公司，陜西 咸陽 712000)

瓦斯隧道施工中存在著很多的安全隱患，如何保證在瓦斯隧道中安全施工是必須考慮的關鍵問題。在施工中做好安全保障措施、過程受控、最終質(zhì)量達標是重中之重，做到以預防為主、安全第一、零風險。文章結合成貴10標高瓦斯隧道施工管理研究和總結，為以后高瓦斯隧道施工管理提供參考和改進。

瓦斯；隧道；施工管理；檢測；分析

1　瓦斯隧道分類

根據(jù)《鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范》(TB10120—2002)，瓦斯隧道分為低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道3種。瓦斯隧道的類型按隧道內(nèi)瓦斯工區(qū)的最高級確定，瓦斯隧道工區(qū)分為非瓦斯工區(qū)、低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)、瓦斯突出工區(qū)共4類。

當全工區(qū)的瓦斯涌出量<0.5m3/min時，為低瓦斯工區(qū)；≥0.5m3/min時，為高瓦斯工區(qū)；瓦斯隧道內(nèi)只要有一處有突出危險，該處所在工區(qū)即為瓦斯突出工區(qū)。

判定瓦斯突出必須同時滿足下列4個指標：①瓦斯壓力P≥0.74MPa；②瓦斯放散初速度ΔP≥10mmHg；③煤的堅固性系數(shù)f≤0.5；④煤的破壞類型為Ⅲ類及以上。

2　瓦斯隧道揭煤管理及實例

根據(jù)設計文件及超前地質(zhì)預報情況，對于厚度>0.3m的煤層應在距離煤層法向距離20m時停止掘進，聘請相關單位專家嚴格按《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的要求進行突出性鑒定。鑒定為瓦斯突出煤層時，聘請專家及專業(yè)隊伍指導實施，對瓦斯進行預抽或預排處理，按照“預測、防突措施、效果檢驗、安全防護”四位一體的綜合防突措施揭煤[1]。

2.1基本情況

中鐵一局承建的成貴鐵路10標途經(jīng)云南省威信縣及鎮(zhèn)雄縣兩個縣區(qū)，全長26.65km。其中：路基1.407km，橋梁14座-4.344km，隧道8.5座-20.899km，車站1座(威信車站)。

10標共計4座隧道存在瓦斯區(qū)段，涉及隧道長度7.105km。其中大地坎1號隧道為鐵路雙線隧道，位于云南省鎮(zhèn)雄縣大灣鎮(zhèn)，隧道起訖里程為D1K308+092～D3K309+664長1572m。D3K308+092～D3K308+378段落為低瓦斯段落長度286m，D3K308+378～D3K309+014段落為高瓦斯段落長度636m。其中不良地質(zhì)主要有瓦斯、巖溶、采空區(qū)、煤系地層泥巖、鋁土巖類(膨脹巖)。

隧道洞身里程D3K308+378～D3K309+014段穿越二疊系煤系地層，據(jù)鉆探揭露及收集煤礦資料：該地層煤層層數(shù)多，有11～31層，層薄不一，其主要可采煤層為2層C5a、C5b，均位于龍?zhí)督M含煤地層上部，煤層含硫量高，其他部位煤層為不可采或局部可采煤層。巖層走向與隧道關系平面圖見圖1，巖層傾角與隧道關系剖面圖見圖2。

圖1　巖層走向與隧道關系平面圖

圖2　巖層傾角與隧道關系剖面圖

根據(jù)設計圖紙象限角描述，巖層產(chǎn)狀為N62°E/21°NW，巖層走向和線路夾角為77～21～48視傾角為20°傾向小里程。

2.2超前探測

正洞超前預測孔縱斷布置見圖3，正洞超前預測孔平面布置見圖4，正洞超前預測孔正面布置見圖5。

圖3　正洞超前預測孔布置縱斷面圖

圖4　正洞超前預測孔布置平面圖

圖5　正洞超前預測孔布置正面圖

根據(jù)前期鉆孔探測結果，距最小煤層法距10m前，按照技術服務單位根據(jù)上次鉆探成果所提供布孔圖布孔。在距離煤層最小法距10m時，組織技術咨詢服務單位提報針對該煤層的探煤鉆孔布置圖，經(jīng)審批后組織探煤和進行瓦斯突出危險性預測工作。如遇地質(zhì)明顯變黑或隨著掘進瓦斯?jié)舛壬咛荻茸兇髸r，無論設計是否為煤層段，均應加強超強鉆孔探測。正洞掌子面距煤層10m垂距處，施作3孔φ89穿透煤層全厚的預測孔，并詳細記錄巖芯資料；在距煤層頂板垂距5m處，打3個穿透煤層全厚的預測孔(Φ75)，見煤后技術服務單位判定是否有瓦斯突出性、瓦斯溢出濃度等；在距煤層頂板垂距2.5m處，打3個超前鉆孔，探清距煤層1.5m巖柱準確位置，防止誤穿煤層。測定煤層瓦斯壓力、煤的瓦斯放散初速度與堅固性系數(shù)、鉆屑瓦斯指標等，為準確測定煤層原始瓦斯參數(shù)。預測孔與超前鉆孔、探測孔見煤點的間距≥5m[2]。

2.3混凝土氣密性

經(jīng)過開挖、爆破后，安裝錨桿、鋼拱架和噴設混凝土。瓦斯隧道噴設混凝土及模筑混凝土均采用氣密性混凝土，混凝土透氣系數(shù)采用混凝土透氣系數(shù)測定儀進行檢測。測試及計算結果如下：從每組6塊試件的透氣量測試中，舍去最大值和最小值，取中間4塊試件的透氣量平均值作為該組試件的透氣量，并按下式計算其透氣系數(shù)：

K=2QLP2γa(P12-P22)/A×10-2

(1)

式中：K為透氣系數(shù)，cm/s；L為試件厚度，cm；P1為施壓一側氣體壓力，MPa；P2為測流一側氣體壓力，MPa；A為透氣面積，cm2；Q為平均單位時間透氣量，cm3/s；γa為空氣單位容積重量，N/cm3，取1.205×10-5N/cm3。

表1　初期支護及襯砌混凝土配合比檢測結果

從表1可以看出，測試值均滿足設計要求。

3　瓦斯隧道管理總結

本文結合成貴10標高瓦斯隧道施工中遇到的具體問題，通過科學的施工方法分析了煤層走向及并對瓦斯?jié)舛冗M行探測，為安全施工提供前期保障。并對瓦斯隧道施工中所噴射混凝土的密閉性進行檢測，得出滿足設計要求的有益結論。為以后高瓦斯隧道施工管理提供了參考依據(jù)。

[1]于秀珍.基于系統(tǒng)動力學的隧道施工風險管理研究[D].成都：西南交通大學，2015.

[2]常廣建.大跨度公路隧道施工過程安全控制與管理實踐研究[D].濟南：山東大學,2015.

1007-7596(2016)05-0074-02

2016-03-22

于洪光(1983-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師。

U455.1

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