新高坡隧道斜井高瓦斯段落初期支護(hù)不動火作業(yè)施工工藝

張龍飛

（中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司，江蘇無錫657215）

1 工程概括

新高坡隧道斜井為高瓦斯工區(qū)，進(jìn)入DK303+380后掌子面出現(xiàn)多層煤層，煤層厚度大多40～50cm，最厚煤層達(dá)到2.8m厚；且煤層為斜向上走向，煤層走至隧底后隧底多處有局部裂隙瓦斯涌出，濃度超過允許瓦斯?jié)舛?.5%，在掌子面進(jìn)行動火作業(yè)可能會導(dǎo)致掌子面瓦斯燃燒甚至產(chǎn)生爆炸。

現(xiàn)場立即聯(lián)系業(yè)主、監(jiān)理、施工方的多位瓦斯專家進(jìn)行專項(xiàng)瓦斯處理安全會議，經(jīng)會議協(xié)商后同時采取3種方法處理隧底裂隙瓦斯：①在掌子面加設(shè)多部局散風(fēng)機(jī)，稀釋隧底裂隙瓦斯；②在隧底裂隙瓦斯涌出處采取覆蓋鋼板形式，將瓦斯由點(diǎn)擴(kuò)散至面，降低局部瓦斯?jié)舛?；③對隧底進(jìn)行灑水，將瓦斯部分溶于水，減少瓦斯涌出量。

采取以上三種方法后，現(xiàn)場開挖15～30min后扔多次出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象（風(fēng)流中瓦斯?jié)舛却笥诘扔?.5%），為確?，F(xiàn)場施工人員安全，減少瓦斯燃燒爆炸風(fēng)險，經(jīng)瓦斯專家們同意后，決定從解決現(xiàn)場火源入手，現(xiàn)場實(shí)施初期支護(hù)不動火作業(yè)。

2 洞外準(zhǔn)備工作

（1）鋼架制作：在洞外鋼筋加工場按設(shè)計(jì)圖紙制作鋼拱架，制作完成后在現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)拼接，確保鋼架可以順利拼接，保證鋼架的連接順暢，受力均勻。

（2）超前小導(dǎo)管導(dǎo)向管：將φ57無縫鋼管按0.4m/根均勻地切割完成，再將切割后的無縫鋼管按環(huán)向間距0.4m排列以外插角5°～10°焊接在鋼拱架上方。根據(jù)隧道設(shè)計(jì)及圍巖情況可調(diào)整導(dǎo)向管的數(shù)量、間距以及外插角角度。

（3）鋼架連接筋：現(xiàn)場鋼架間距為80cm，在洞外鋼筋加工場將鋼架連接筋預(yù)制完成。將φ22鋼架連接筋兩側(cè)預(yù)彎90°預(yù)留20cm，中間直線段保留78cm。鋼架連接筋長度根據(jù)鋼架間距可自行調(diào)整，確保鋼架連接后間距符合要求即可。

（4）鋼架連接筋套筒：在洞外鋼筋加工場將φ42無縫鋼管按0.1m/根均勻切割完成，將切割后的φ42無縫鋼管在鋼架外環(huán)（貼巖壁側(cè)）兩邊上按1m間距（鋼架連接筋間距）橫向焊接牢固。

（5）鋼筋網(wǎng)片：鋼筋網(wǎng)片按設(shè)計(jì)圖紙要求在加工場焊接成型，預(yù)留搭接長度。

（6）鎖腳錨桿：將φ22鎖腳錨桿制作為L型，直線段長4m，彎頭部分預(yù)留15cm。根據(jù)鎖腳錨桿/管設(shè)計(jì)長度可自行調(diào)整，彎頭部分確保與鋼架連接長度即可。

（7）鎖腳錨桿固定鋼板：在鋼拱架預(yù)定鎖腳錨桿位置焊接14mm鋼板并預(yù)留鎖腳錨桿孔洞，鋼板尺寸：長×寬=30cm×20cm。根預(yù)留孔洞根據(jù)鎖腳錨桿/管尺寸可自行調(diào)整，確保錨桿/管與鋼架連接緊密不脫落即可。

3 消防安全管理

3.1 洞內(nèi)火源管理

（1）必須嚴(yán)格執(zhí)行“嚴(yán)禁煙火進(jìn)入隧道”的安全規(guī)定，作業(yè)人員進(jìn)洞前須經(jīng)洞口值班人員檢查，嚴(yán)禁攜帶煙草、點(diǎn)火物品和穿化纖衣服入洞。

（2）洞內(nèi)嚴(yán)禁使用燈泡和電爐等，不得從事電、氣焊等工作。

（3）洞口值班房、通風(fēng)機(jī)房等洞口附近20m范圍內(nèi)不得有火源。

（4）進(jìn)洞作業(yè)車輛要安裝尾氣排放凈化器，防止排放尾氣帶有火花，進(jìn)行高瓦斯改造作業(yè)，洞內(nèi)瓦斯?jié)舛却笥诘扔?.5%時自動報警并停止車輛作業(yè)，無法對車輛進(jìn)行二次發(fā)動，車輛因瓦斯超限停止作業(yè)后司機(jī)立即下車撤離至洞外。

3.2 易燃品管理

（1）瓦斯隧道洞內(nèi)及洞口附近不得存放各種油類，廢油及時運(yùn)出洞外。

（2）加強(qiáng)油料運(yùn)輸管理，嚴(yán)禁在瓦斯隧道洞內(nèi)及洞口附近發(fā)生油料的“滴、漏、跑、冒”現(xiàn)象，留下安全隱患。

（3）瓦斯隧道采用煤許炸藥進(jìn)行爆破，爆破作業(yè)采用洞外爆破，使用煤許炸藥，爆破過程中洞內(nèi)無施工人員，全部撤出洞外。工班長、瓦檢員、安全員在現(xiàn)場執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮制”[1]。“一炮三檢制”是掌子面裝藥前、放炮前、放炮后，工班長、瓦檢員、安全員必須在現(xiàn)場，三人檢查放炮地點(diǎn)20m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時不準(zhǔn)裝藥、放炮；放炮后瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時立即處理；“三人連鎖爆破制”是工班長、瓦檢員、安全員三人必須同時自始至終參加爆破工作的全過程。

4 施工人員管理

①爆破工、焊工、電工和特種設(shè)備司機(jī)等特業(yè)人員和安全員、瓦斯檢測員、倉庫保管員必須經(jīng)過正規(guī)安全培訓(xùn)，懂得瓦斯隧道施工安全知識，保證100%持證上崗；②所有參與瓦斯隧道施工的作業(yè)人員上崗前必須經(jīng)專門的瓦斯隧道施工安全知識培訓(xùn)，考核合格后方可上崗作業(yè)；③進(jìn)入瓦斯隧道的人員在洞口進(jìn)行登記，并攜帶個人自救器；④嚴(yán)禁穿易產(chǎn)生靜電的服裝進(jìn)入含有瓦斯的工區(qū)；⑤鉆工必須穿棉質(zhì)服裝、雨衣和膠鞋，佩戴防塵口罩。

5 洞內(nèi)作業(yè)

5.1 測量放線與開挖

測量放線：將掌子面開挖面拱頂部位擴(kuò)大10cm（放大尺寸可根據(jù)現(xiàn)場預(yù)留變形量自行調(diào)整，預(yù)留超前小導(dǎo)管導(dǎo)向管位置即可）。

開挖：開挖班按測量放置點(diǎn)位進(jìn)行打鉆裝藥，將洞內(nèi)人員全部撤離洞內(nèi)后經(jīng)瓦檢員、安全員、技術(shù)員同意后在洞外起爆。

5.2 通風(fēng)、出渣

起爆后立即進(jìn)行通風(fēng)，在洞外通過洞內(nèi)瓦斯自動監(jiān)控儀檢測洞內(nèi)瓦斯?jié)舛?。通風(fēng)半小時后如若風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到施工要求（小于0.5%），則開展出渣作業(yè)；如果瓦斯?jié)舛瘸蓿ù笥诘扔?.5%），則繼續(xù)通風(fēng)，將瓦斯?jié)舛冉抵?.5%以下后方可進(jìn)行出渣作業(yè)。

5.3 排險與封閉巖面

排險：出渣完成后使用挖機(jī)進(jìn)行掌子面機(jī)械排險，機(jī)械排險后進(jìn)行人工排險。

封閉巖面：在立架前對開挖面及掌子面噴射4cm的混凝土，固結(jié)巖石防止掉塊及阻止瓦斯釋放。

5.4 鋼架的運(yùn)輸、安裝和連接

封閉巖面后將洞外加工好的鋼架材料運(yùn)輸洞內(nèi)，在開挖臺架上拼接鋼架，接頭板連接必須保證螺栓全部穿入對應(yīng)孔內(nèi)并擰緊。鋼架底腳必須堅(jiān)實(shí)，不準(zhǔn)有虛渣，底腳懸空時用鋼板或槽鋼墊至設(shè)計(jì)高度。鋼架間距80cm（根據(jù)設(shè)計(jì)鋼架間距自行調(diào)整），鋼架橫向允許偏差±20mm，垂直度允許偏差±1°。安裝時要求嚴(yán)格控制在允許偏差范圍內(nèi)，不符合要求時及時調(diào)整。仰拱鋼架采用螺栓與下臺階鋼架進(jìn)行連接。

立架后將鋼架連接筋彎鉤部分插入套筒中，套筒與連接筋間的空隙使用錨固劑進(jìn)行充填，并使用扎絲將連接筋外露部分與鋼架綁扎固定。

5.5 錨桿施工

鉆孔使用風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔前根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出孔位，鉆孔保證錨桿的方向、深度和間距，孔位偏差±150mm。系統(tǒng)錨桿的鉆孔孔徑大于桿體直徑15mm以上；鉆孔應(yīng)圓而直，孔口巖石整平，并使巖面與鉆孔方向垂直。鉆完孔后用高壓風(fēng)吹凈孔內(nèi)巖屑并檢查鉆孔深度，孔深偏差為±50mm。安裝錨桿時應(yīng)先用注漿管插至孔底50～100mm處，隨砂漿的注入緩慢勻速撥出，并將錨桿體送入孔內(nèi)（錨桿表面應(yīng)干凈，無污跡、破損和銹蝕等），直達(dá)孔底并注意轉(zhuǎn)動桿體，錨桿尾端外露孔口18cm，以便和鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接。如桿體插入后，若孔口無砂漿溢出應(yīng)及時補(bǔ)注。錨桿注漿后，在砂漿凝固前不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿，噴錨后不得有錨桿頭出露。

5.6 鋼筋網(wǎng)片、鎖腳錨桿、超前小導(dǎo)管施工

鋼筋網(wǎng)片：現(xiàn)場配備扎絲，將鋼筋網(wǎng)片固定在錨桿和鋼架連接筋上，綁扎牢固。鋼筋網(wǎng)搭接長度為1～2個網(wǎng)格。

鎖腳錨桿/管：鋼架安裝連接筋及網(wǎng)片后，在鎖腳錨桿孔洞處打設(shè)并安裝鎖腳錨桿，注漿完成后使用扎絲將兩側(cè)鎖腳錨桿綁扎牢固。

超前小導(dǎo)管：在鋼架上方預(yù)留的超前小導(dǎo)管導(dǎo)向管處按外插角5°～10°打設(shè)安裝φ42超前小導(dǎo)管，環(huán)向間距0.4m，每環(huán)23根，單長3.5m，2.4m/環(huán)，安裝完成后進(jìn)行注漿（超前小導(dǎo)管的數(shù)量、間距、長度按設(shè)計(jì)施做）。

5.7 噴混凝土

C25噴射氣密性混凝土，混合料要隨拌隨用，不摻速凝劑時，存放時間不得超過2h；摻速凝劑時，存放時間不得超過20min?；旌狭显谶\(yùn)輸、存放過程中，應(yīng)嚴(yán)防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，噴射前首先要對巖面進(jìn)行修整，清除松動巖塊，對個別欠挖突出部分進(jìn)行鑿除并用高壓水將巖面沖洗干凈，對遇水易潮解的巖層則用高壓風(fēng)清掃巖面；噴射混凝土應(yīng)分段、分片、分層進(jìn)行，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，多水處安放導(dǎo)管將水排出。噴射開始時應(yīng)先送風(fēng)，后開機(jī)，再給料；結(jié)束時，應(yīng)待料噴完后再關(guān)機(jī)。向噴射機(jī)供料時應(yīng)連續(xù)均勻，機(jī)器正常運(yùn)輸時，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料。

噴射開始后，減少噴頭至受噴坡面的距離，距離保持1.5～2.0m之間，并調(diào)節(jié)噴射角度直至噴頭與受噴面基本垂直，以保證鋼筋網(wǎng)與巖面間混凝土的密實(shí)性。鋼架與巖面之間的間隙用鋼楔或混凝土塊每隔2m楔緊再噴射混凝土充填密實(shí)，噴射順序先下后上對稱進(jìn)行，先噴鋼架與圍巖之間空隙，后噴鋼架之間，鋼架應(yīng)被噴射混凝土所覆蓋。噴射中先找平受噴面的凹處，再將噴頭成螺旋形緩慢均勻移動，每圈壓前面半圈，繞圈直徑約30cm，力求噴出的混凝土表面平整，呈濕潤光澤、無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。每次噴射厚度控制在6cm以下，噴射回彈物不得重新用作噴射混凝土材料。噴射后的混凝土表面要平整、平順、密實(shí)、無脫落現(xiàn)象，無鋼筋外露現(xiàn)象。新噴射的混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。

6 施工效果

該種施工工藝適用于瓦斯隧道內(nèi)初期支護(hù)不動火作業(yè)，洞外加工簡易，洞內(nèi)施工操作方便，不需焊接、切割，管控消除了瓦斯隧道初期支護(hù)施工中的火源，避免瓦斯因火源引發(fā)爆炸或燃燒，極大程度地降低了瓦斯隧道施工安全風(fēng)險。

7 結(jié)語

高瓦斯隧道采取初期支護(hù)不動火作業(yè)可以有效降低瓦斯隧道施工安全風(fēng)險，給瓦斯隧道施工創(chuàng)造良好的安全環(huán)境，確保現(xiàn)場施工人員的生命安全。希望該工藝可為類似工程提供借鑒和參考，將瓦斯隧道的施工風(fēng)險降到最低，確保施工人員生命財產(chǎn)安全和施工有序運(yùn)行。