瓦斯煤层综合项目施工专项方案修定版.doc
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1、目 录一、编制依据二、编制范围三、工程概况四、瓦斯隧道施工准备(一)瓦斯特征介绍(二)瓦斯隧道界定和分级(三)瓦斯隧道超前地质预报(四)瓦斯监测(五)施工机械设备及供配电(六)通风五、关键施工方法(一)开挖(二)支护(三)穿越煤层施工六、瓦斯隧道施工安全(一) 煤和瓦斯突出估计和防治1、 对煤层采取防护方法有:2、防突方法(二)瓦斯隧道施工安全注意事项七、瓦斯事故处理和应抢救援云台山隧道煤层、瓦斯地段专题安全施工方案(修订)一、编制依据1、山西省晋城至侯马高速公路阳城至关门段路基、桥隧工程第L20协议段(K59+000K61+300)隧道施工图纸、工程地质勘察汇报等。2、中国交通部颁发现行公路
2、工程施工规范、规程、验收标准及相关文件。3、我单位技术人员经现场考察、走访调查所取得多种资料。4、煤矿安全基础管理实施指南、煤矿安全培训教材、煤矿安全监控系统等。二、编制范围山西省晋城至侯马高速公路阳城至关门段路基第二十协议段(K59+000K61+300)云台山隧道。三、工程概况1、工程概况云台山隧道左线出口、右线进口段地处晋城市沁水县境内,右线全长3249米,左线全长3374米(其中我单位施工云台山隧道左线ZK59+708LK61+300,长1592m,右线YK59+706YK61+300长1594m),属专长隧道。采取双洞单向行车双车道(上下行分离)形式,隧道纵坡设计均为1.85%下坡。
3、在左线ZK60+166-ZK60+650,右线K60+190-K60+700段分别从已经关停多年关门煤矿采空区中穿越,从地质资料中反应:煤矿内可能有大量积水和溢出瓦斯集存。2、工程地质及水文条件云台山隧道左线洞口段原设计地质勘探资料显示:总体地层关键为Q3d坡积物,岩性为亚砂土为主,厚度510m,多呈硬塑状,以下为C3t泥岩、灰岩等沉积岩,强至微风化,层间结合比较差,节剪发育,呈块、碎状镶嵌结构。隧道边仰坡开挖后发觉,左线出口洞身全部在灰岩层内,按掌子面观察和岩石坚硬度试验,相对地质情况很好,但从图纸及勘察资料上反应, 云台山隧道在ZK60+166+650段、K60+190+700段和关门煤矿
4、采空区相交,地下水丰富,依据设计文件,煤层、采空区在隧道上方40m,至下方10m,有瓦斯存在可能性。在ZK60+670+840、K60+680+840段穿越15#关键煤层,依据现场考察及多种资料显示:15#煤层为低瓦斯煤,厚度约2.3m,瓦斯溢出通常不超出1.5%。特针对煤层、瓦斯,编制煤层、瓦斯专题安全施工方案。四、瓦斯隧道施工准备 (一)瓦斯特征介绍瓦斯化学名称叫甲烷(CH4),是无色、无味、无臭、无毒气体,瓦斯对空气比重为0.554,比空气轻,如有瓦斯涌出源,且风速较低时,易形成瓦斯积聚层。隧道内瓦斯通常存在于拱顶部位,扩散速度比空气大1.6倍,易透过裂隙、结构松散岩层。瓦斯特征:1、爆
5、炸性:瓦斯微溶于水,瓦斯本身是不会自燃和爆炸,但当和空气(氧气)以一定百分比混合均匀并达成一定浓度后,碰到火源,才会燃烧和发生爆炸。2、渗透性:瓦斯渗透性极高,扩散速度快,其扩散性较空气高1.6倍,轻易透过裂隙发达、结构松散岩石或煤层,渗透到隧道(或矿井)开挖空间里。3、不稳定性:瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸着状态存在。两种状态瓦斯是处于不停改变动平衡中,当温度、压力等外界条件改变时,平衡就被打破。压力升高温度降低时,部分瓦斯将由游离状态转化为吸着状态,反之,压力降温度升时,又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。4、窒息性:瓦斯是无毒、无色、无味,但不适合呼吸。瓦斯浓度升高,空气中氧气浓
6、度急剧下降,会引发人员窒息。瓦斯爆炸必需含有三个条件:一定瓦斯浓度,一定温度引火源和足够氧气。1、瓦斯浓度:瓦斯爆炸是有一定浓度范围,瓦斯浓度在5%16%时,遇火即爆炸。当瓦斯浓度在5%以下时,遇火不爆炸只燃烧。具体见下表。瓦斯燃烧、爆炸浓度界限瓦斯浓度说明体积浓度重量浓度%ppmmg/m355000035714遇火能燃烧51650000600003571442857遇火能爆炸7870000800005000057143最易燃烧9.59500067857爆炸力最限1616000114286为燃烧不爆炸2、引火源:瓦斯引火温度为650750左右。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热安全灯网罩、吸烟、甚
7、至撞击或摩擦产生火花等,全部足以引燃瓦斯。3、足够氧气:当氧浓度低于12%时,瓦斯混合气体即失去爆炸性,即使碰到明火也不会发生爆炸。瓦斯释放类型:1、瓦斯渗出:它是缓慢地、均匀地、不停地从煤层或岩层暴露面空隙中渗出,延续时间很久,渗出浓度较大时带有一个嘶声。2、瓦斯喷出:比渗出强烈,从煤层或岩层裂隙孔洞中放出,喷出时间有长有短,通常有较大响声和压力。3、瓦斯突出:在短时间内,从煤层或岩层中,忽然猛烈地喷出大量瓦斯,喷出时间,可能从几分钟到几小时,喷出时常有巨大声响,并夹有煤层或岩块。(二)瓦斯隧道界定和分级经过施工检测,只要隧道中存在瓦斯,即为瓦斯隧道。在经过瓦斯煤层前10m开始,一直到经过瓦
8、斯后10m影响范围内,根据瓦斯隧道进行施工。依据瓦斯隧道不一样地段瓦斯涌出量和压力情况,施工中需对非瓦斯工区、通常瓦斯工区、严重瓦斯工区、煤层和瓦斯突出危险工区进行合理划分。在施工方法和施工机械上区分对待,简化施工和降低造价。如通常瓦斯工区除加强通风和瓦斯监测外,可采取一般非防爆施工机械和电气设备。严重瓦斯工区必需采取防爆设备,有煤层和瓦斯突出危险工区除防爆设备外,还要有防突方法和对应设备。瓦斯施工工区类型工区类型瓦斯含量涌出量(m3/min)瓦斯压力(Mpa)非瓦斯工区00瓦斯工区通常0.50.15严重0.50.15并0.74突出0.74注:需要同时满足瓦斯溢出量及瓦斯压力两项指标,同一施工
9、区中现有含煤地层,也有不含煤地层,不一样地段对封闭瓦斯要求不一样,可划分为非瓦斯地段和瓦斯地段,瓦斯地段划分为三级,级(有煤和瓦斯突出),级(严重突出),级(通常瓦斯)地段。瓦斯涌出量、瓦斯含量能够计算得出:Q涌=QC%式中: Q涌瓦斯涌出量 m3/minQ风量 m3/minC平均瓦斯浓度 %(三)瓦斯隧道超前地质预报1、瓦斯隧道施工前,依据工程设计和技术资料,确定煤层分布位置。2、施工过程中,采取水平钻机进行水平超前钻探。超前钻探分两次进行,第一次距煤层3050m,打23个钻孔,确定煤层位置,并测试瓦斯压力和浓度;第二次(近煤层测压孔)距煤层1015m,打23个钻孔,穿透透煤层,测出瓦斯浓度
10、、瓦斯压力,采集煤样测定煤坚固系数和瓦斯放射初浓度。3、瓦斯估计预报依据实测资料采取综合指标法进行判定,并依据估计结果指导施工。4、依据地质情况,提前做好超前地质预报。经过超前预报,能够立即发觉是否有异常情况,预报掌子面前方一定距离内不良地质体位置、性质、宽度,并为预防隧道煤系地层等可能形成灾难性事故立即提供信息,方便提前做好施工准备及对应工程对策,确保施工安全,正确地质预报能够降低施工中盲目性,降低事故发生率,降低很多无须要安全隐患,从而降低工程投资,为瓦斯隧道施工做好充足准备。5、依据现在瓦斯检测情况来看,云台山隧道为通常瓦斯工区,若进入严重瓦斯工区施工,按该方案施工。瓦斯监 罗测 克领
11、兵导小组施工 现 石场 安 负 民责人H2s及可染气体监测瓦斯浓度监测施工班 胡组 适监 斌测员通风效果监测预防瓦斯爆炸事故钻孔供风系统供电系统施工班组支护班组备注:施工过程中落实到个人(四)瓦斯监测1、建立瓦斯监控管理机构2、瓦斯监测领导小组组长:罗克兵、苏正义组员:胡世斌、卓维智、高名在、廖春辉、王平册、王必胜3、因为瓦斯比空气轻,而且有很强扩散性,当隧道风速小到一定程度(通常认为风速小于0.25m/s时,瓦斯将游离出来,并在隧道顶层和死角处聚积,局部有可能达成爆炸浓度。所以,隧道顶部及顶部超挖空洞、人车行横洞、和断面改变大等处(此处风速变小),是检测关键,抓住了这些关键部位,就能立即发觉
12、“死角”。 4、建立自动瓦斯监测报警和人工现场监测相结合“双保险”监测制度(1)在瓦斯施工范围内,设置定点瓦斯报警器,定点监测瓦斯浓度改变情况。(2)隧道内采取4台JCB-Cj20A便携式瓦斯报警仪,检测仪含有瓦斯浓度、显示、声光报警等功效。便携式瓦斯检测仪设专职人员负责充电、收发及维护,并设专员使用,严禁私自校核拆开仪器。进洞前检验瓦斯检测报警仪零点及电压值,不符合要求严禁发放。(3)专业瓦斯探测人员,洞内工班人员和专职监测员携带便携式报警仪,随时检测瓦斯浓度,尤其对于关键工序关键时刻(如钻眼、放炮前、出碴过程中)和关键部位(如工作面顶部、人车行横洞、电气设备及开关周围)要认真检测,并填写瓦
13、斯统计表,发觉异常情况立即上报工地责任人,同时接收上级相关部门下发工作指示。统计表格形式:统计测定日期,测定方法。测定地点:测点地质,施工进展情况等;测点条件:测点浓度、温度等;测定结果:有害气体、粉尘、氧气浓度,及通风量、通风流分布,通风管漏风状态等;瓦检员姓名,对于测定结果改善方法(提议)等。5、隧道瓦斯检测地点(1)开挖工作面及其周围20m范围内。(2)断面改变交界处上部,导坑上部,衬砌和未衬砌交界处上部和衬砌台车内部等轻易积聚瓦斯地方。(3)各个预留洞室和人(车)行横洞。(4)机械、电子设备及其开关周围20米 范围内。(5)岩石裂隙、溶洞及不良地质地段。(6)局部通风不良地段。(7)技
14、术责任人及监理工程师指定检测地点。6、瓦斯测定及瓦斯浓度浓度超限煤层瓦斯压力采取专用机械装置测压、液体测压、水泥砂浆风控测压及黏土测压等方法测定。当发觉瓦斯超限时,依据瓦斯燃烧、爆炸浓度界限表选择合适处理方法。(五)施工机械设备及供配电1、施工机械及电器设备进入隧道施工机械及电器设备,要含有防爆及防爆性能,项目部加强对这类机具管理,机具外表要有显著防爆检测认可标识,对于一般常见非防爆机电设备,一律严格严禁进入瓦斯隧道内安装使用。瓦斯隧道关键机械设备及工艺装备设备名称单位数量备注一、通用施工设备混凝土拌和站套4混凝土运输车台3自卸车台12改装防爆变压器台2发电机台2隧道施工设备凿岩台车台3水平钻
15、机台2挖掘机台4改装防爆装载机台4改装防爆湿喷机台7改装防爆注浆泵台4防爆混凝土输送泵台3防爆衬砌台车台3防爆轴流风机台5空压机台12爬焊机台3钢筋设备对焊机台1点焊机台6钢筋切断机台2钢筋调直机台2瓦斯检测仪台4防爆固定式瓦斯检测仪台2防爆2、供配电系统(1)瓦斯隧道施工,必需确保连续供电,一旦隧道通风设备供电中止,不仅影响隧道正常施工,而且极易造成瓦斯聚集而引发瓦斯、煤尘爆炸和火灾事故,所以,必需在瓦斯隧道建立可靠供电系统、可靠电源。本隧道设双路供电,除地方电源外,为了应急,云台山隧道在洞外备用二台350kw柴油发电机,做到有两个供电源。(2)为预防因线路故障而停电,向洞内敷设2组供电线路
16、(供施工用和备用)。电缆采取矿用橡套阻燃防爆电缆线,并在线路中安装矿用自动馈电开关和漏电保护及过流保护装置,当电缆、电气装置或电动机发生短路或过载事故时,可自动切断。(3)照明供电:为保持正常供电照明及险情时人员安全撤离和险情处理,采取单独照明系统,使用36v安全电压,除常见保护外,设高灵敏度可调漏电保护装置,确保防爆要求和人员安全。(六)通风洞内空气成份关键是氧(O2)、氮(N2)、二氧化碳(CO2)、瓦斯(CH4)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氢气(H2)、氨(NH3)、水蒸气、粉尘等,氧气是维持人体正常生理机能所需要气体。洞内通风是保障正常
17、施工关键原因,也是隧道施工基础,通风任务关键表现在:1、向洞内连续不停地输送足够新鲜空气,确保洞内施工人员生存氧气。2、冲淡并排出洞内煤层涌出或是施工中产生有毒、有害气体、粉尘和水蒸气。3、调整洞内气候条件,给洞内作业人员发明良好生产工作环境,确保设备、仪器、仪表正常运转。洞内通风要达成下列要求:1、洞内工作人员最多时能确保每人每分钟有4m3新鲜空气供给。2、洞内开挖面同时放炮,应能保持在30min通风完成,待炮烟浓度稀释到要求要求。3、加强检测和检验,做到心中有数,如有异常情况立即采取对应方法。4、施工通风风量应能确保洞内各部位瓦斯浓度不超出要求浓度,见下表:瓦斯许可浓度标准部位工作面风流工
18、作面回风流风扇及开关周围许可浓度1.01.00.55、施工通风系统天天二十四小时不停连续送风,在正常运转时,洞内各部位风速大于最小许可风速。6、安装两台相同能力关键通风机,其中一套作为备用。多台关键通风机联合运转时,要求是型号相同,转速相同,使各个风机之间影响要小,以确保通风性能稳定。7、每个隧道洞内设备有备用数量。8、通风管含有阻燃和抗静电能力。9、通风机设有双回路电源、反风装置。关键通风机有两套互为备用供电系统,关键通风机及供电系统日常管理和每个月检验由专职安全员(罗克兵)负责。运转关键通风机因故停止运转,立即启用备用设备,并立即检验和维修故障设备。10、瓦斯地段通风设置由苏正义、林宗斌、
19、朱慎承负责管理。负责通风系统多种设备管理和维修,并按要求定时测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度等。特殊情况下需要停风,停风前要同时切断一切电源,停止工作,撤出人员。恢复通电前首先要检验瓦斯浓度,当隧道中电器设备处瓦斯浓度不超出1%,二氧化碳不超出1.5%,方可恢复通电,不然,应进行瓦斯排放处理。五、关键施工方法采取“新奥法”施工,超前探测瓦斯,全断面、全封闭复合式衬砌。加强通风,24 小时检测瓦斯及有害气体含量,确保施工安全。开挖后立即进行早期支护封闭,定时量测围岩改变情况,为施工二次衬砌提供依据。(一)开挖1、隧道经过瓦斯地域,尽可能增大开挖断面,这么开挖工序少、面积大,有利于通风,随
20、挖随衬砌。2、开挖时先排放瓦斯,防瓦斯突出,用钻孔法排放。(1)钻孔排放首先查看煤层首先查看煤层赋存情况,估计煤层参数等各项指标,排放范围、半径、时间,钻孔数量、深度、角度。在煤层厚度1/2处孔距不应大于2倍排放半径,通常孔底间距小于2m,钻孔排放参数参考下表:排放范围,m排放半径m左右上下555730.31.0(2)钻孔排放位置应在距煤层大于3m开挖面。钻孔应穿透煤层,并进入顶板或底板岩层大于0.5m,当煤层倾角小、厚度大时,一次排放钻孔过长,俯角过大,可采取分段分部数次排放,但首次排放钻孔穿煤深度不得小于1.0m。(3)排放前加强排放面和开挖段支护,预防坍塌造成瓦斯突出。3、炮眼方向、间距
21、、深度及数量,炮眼深度不应小于0.6m。在岩层内爆破,炮眼深度不足0.9m时,装药长度不得大于炮眼深度1/2,且大于0.5m;在煤层中爆破,装药长度不得大于炮眼深度1/2,全部炮眼剩下部分应用炮泥封堵。炮泥应用水炮泥和黏土泡泥。水炮泥外剩下炮眼部分应用黏土炮泥填满封实。严禁用煤粉石块等块状材料或其它可燃性材料作炮泥。4、打眼时,必需使用水风钻,严禁干式凿岩。5、装药采取正向连续装药结构,电雷管只许由药卷顶部顶入,并全部插入药卷内。电雷管连线,只能采取串联方法。6、起爆前,应仔细检测瓦斯浓度,在放炮地点周围20米以内风流中,瓦斯浓度大于1%时,不能起爆。另外还要检验一下风量大小及方向,炮眼内有没
22、有异状,炮眼堵塞情况和全线路电阻值和导通情况等。当符合起爆要求后,方能起爆。每次起爆雷管段别最终一段(5段以下)延期时间不能超出130ms。爆破器材选择煤矿许用炸药和煤矿许用雷管,采取电力起爆。(二)支护爆破开挖以后,应立即进行早期支护:架设钢架和喷混凝土支护。若喷射混凝土不能立即有效地封闭开挖面时,应使二次衬砌紧跟开挖面,确保开挖段安全稳定。进行支护作业时,应随时检测瓦斯浓度,关键检验拱顶、超挖处及台架等易于形成瓦斯积聚地方ZK60+166+650、K60+190+700段为类围岩,支护采取22 药卷式锚杆、8钢筋网片、格栅钢拱架、25超前注浆锚杆。在爆破出渣完成后,打设25超前注浆锚杆、设
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