瓦斯隧道安全-施工技术.pptx

瓦斯隧道安全施工技术陶伟明瓦斯特性及其危害第一章瓦斯隧道分类第二章隧道瓦斯燃（爆）防治措施第三章隧道煤与瓦斯突出防治措施第四章目录Contents研究课题第五章第一章瓦斯特性及其危害1234瓦斯的基本概念瓦斯特性瓦斯危害瓦斯隧道典型事故1瓦斯的基本概念广义：从煤（岩）层内逸出的各种有害气体的总称，其主要成分为甲烷（CH4），另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。狭义：甲烷(CH4)瓦斯的定义古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在碳化变质成煤的同时，由于物理和化学作用，煤中挥发分减少，固定碳增加，继续生成瓦斯。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。1瓦斯的基本概念瓦斯的形成瓦斯从煤、岩层涌出的形式：缓慢、均匀、持久地从煤、岩暴露面和采落的煤炭中涌出，是矿内瓦斯的经常来源。在压力状态下的瓦斯，大量、迅速地从裂隙中喷出，即瓦斯喷出。短时间内煤、岩与瓦斯一起突然由煤层或岩层内喷出，即煤、岩和瓦斯突出。1瓦斯的基本概念瓦斯出现形式瓦斯隧道：隧道内存在瓦斯逸（涌、突）出的隧道，其与瓦斯涌出量瓦斯压力无关。瓦斯工区：隧道内存在瓦斯逸（涌、突）出的工区，其与瓦斯涌出量瓦斯压力无关。吨煤瓦斯含量：每吨煤含有的瓦斯数量，系游离瓦斯与吸附瓦斯量的总称（m3/t）。1瓦斯的基本概念相关术语绝对瓦斯涌出量：单位时间内从煤（岩）层以及采落的煤（岩）涌出的瓦斯量（m3/min）相对瓦斯涌出量（煤矿）：平均每产一吨煤涌出的瓦斯量(m3/t)瓦斯浓度：空气中瓦斯含量与空气体积的比值，以百分数表示瓦斯压力：隧道开挖前煤（岩）中瓦斯的原始压力相关术语1瓦斯的基本概念绝对瓦斯涌出量包括以下部分：掌子面瓦斯涌出量。未支护段隧道周边壁面瓦斯涌出量。已支护段（分初期支护和二次衬砌）隧道周边壁面瓦斯涌出量爆破散落煤（岩）体瓦斯涌出量。出渣运输途中（隧道内）煤（岩）体瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量与隧道开挖进尺和施工组织安排有关。绝对瓦斯涌出量计算1瓦斯的基本概念2瓦斯特性甲烷硫化氢二氧化硫一氧化碳二氧化碳瓦 斯是一种无色、无味的气体。既看不到，尝不出，也闻不出，所以是很危险的。要检查空气中是否含有瓦斯极其浓度，必须使用瓦斯检测仪器。甲烷比空气轻，其相对密度为0.554。（在标准状态下，1m3甲烷的质量为0.7168kg，而空气的质量为1.293。）在风速低的情况下，常积聚在隧道拱部、冒落区顶部等处。甲烷的扩散性很强，扩散速率是空气的1.34倍。如果从一处涌出甲烷，随着隧道内空气的流动，就能扩散到隧道内任何瓦斯容易积聚的位置。2瓦斯特性甲烷甲烷不易溶于水，有很强的渗透性，能穿过煤层或岩层的微小孔隙。甲烷无毒，但空气中甲烷浓度的增高会导致氧气浓度的降低。当空气中甲烷浓度为43%时，氧气浓度将降至12%，人会感到呼吸困难；当空中甲烷浓度为57%时，氧气浓度将降至9%，人会处于昏迷状态。甲烷具有燃烧性和爆炸性。甲烷在空气中达到一定浓度后遇到高温热源能燃烧和爆炸。2瓦斯特性甲烷l硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的有毒气体，易溶于水。隧道内的H2S主要是由硫化矿物水化和有机物腐烂所产生的，有些岩石中也能释放硫化氢。l硫化氢的毒性，即使吸入微量时也会引起头疼、目眩，中毒的进一步扩展会诱发支气管炎。此气体对眼睛剌激强烈，会引起结膜炎和角膜炎。此外，即使微量时，也会立即感觉到臭味，在空气中停留一会就会使嗅觉麻痹，即使达到危险浓度也不会感觉出来，这一点要特别注意。l隧道内空气中硫化氢最高允许浓度0.00066%(6.6ppm)。l广（安）邻（水）高速公路华蓥山隧道、成兰铁路龙门山隧道等2瓦斯特性硫化氢l二氧化硫为无色气体，具有强烈的硫磺气味及酸味，比空气的相对密度大，易积聚在隧道底部，易溶于水。隧道内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生SO2，含硫岩层也会涌出SO2。lSO2能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜；在潮湿的矿内，能与空气中水分结合缓慢地形成硫酸H2SO4，使其刺激作用更强。当空气中浓度为0.31ppm时，健康人可由嗅觉感知，使呼吸道轻度收缩。l隧道内空气中二氧化硫最高允许浓度为0.0005%(5ppm)2瓦斯特性二氧化硫lCO是一种对血液、神经有害的气体。CO随空气吸入体后，通过肺泡进入血液，并与血液中的血红蛋白结合。CO与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200300倍。一氧化碳与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，不仅减少了血球携氧能力，而且抑制、减缓氧和血红蛋白的解析与氧的释放。CO对人的危害主要取决空气中CO的浓度和与人的接触时间（见表1空气中CO浓度与人体反应的关系）。CO还可导致心肌损伤，对中枢神经系统特别是锥体外系统也有损害。l隧道内空气中，一氧化碳最高允许浓度0.0024%(24ppm)。2瓦斯特性一氧化碳表表1 1 空气中空气中C0C0浓度与人体反应的关系浓度与人体反应的关系空气中空气中COCO的浓度的浓度(ppm)(ppm)接触时间接触时间(min)(min)人体反应人体反应50150国际通用标准国际通用标准100120中度头痛，眩晕中度头痛，眩晕250120严重头痛，眩晕严重头痛，眩晕50090恶心、呕吐、虚脱恶心、呕吐、虚脱100060昏迷昏迷100005死亡死亡2瓦斯特性l二氧化碳对人的呼吸道有刺激作用。当肺泡中二氧化碳增多时，能刺激人的呼吸神经中枢，引起呼吸频繁，呼吸量增加。但空气中二氧化碳浓度过高时，会相对地减少氧的浓度，使人中毒或窒息。二氧化碳对人体的影响与其浓度有关。浓度为1时，呼吸感到急促；浓度增加到5时，呼吸感到困难，同时有耳鸣和血液流动很快的感觉；浓度达1020时，呼吸将处于停顿状态和失去知觉；当浓度高达2025时，人将中毒死亡。l隧道内空气中二氧化碳最高允许浓度为0.5%。2瓦斯特性二氧化碳l瓦斯燃烧：浓度小于5或大于16l瓦斯爆炸：浓度516l瓦斯窒息：大于50l瓦斯突出：高压瓦斯从煤层发动、参与煤与瓦斯突出l瓦斯喷出：高压瓦斯瓦斯从煤、岩裂隙或裂缝中喷出3瓦斯危害3瓦斯危害瓦斯爆炸煤与瓦斯突出l渝怀线圆梁山隧道瓦斯燃烧造成3人烧伤。l成都龙泉五洛路1号隧道瓦斯爆炸死亡3人。l达成线炮台山隧道瓦斯爆炸死亡13人。l都汶高速董家山隧道特大瓦斯爆炸事故死亡44人，11人受伤，直接经济损失2035万元。4瓦斯隧道典型事故3瓦斯隧道典型事故4瓦斯隧道典型事故l本次瓦斯爆炸为压力大于0.4MPa的强瓦斯爆炸。l本次爆炸共造成洞口外人员死亡10人、伤11人，死亡人员中有1人被冲击波抛至160m远。洞口外距洞口约20m远处一重约70t的模板台车被爆炸冲击波移位47m，且严重变形。爆炸冲击波传播1400m后出洞口仍有如此大的威力，说明此次爆炸能量大，参与瓦斯量多。l现场勘察情况及实验研究经验，经估算爆炸最低瓦斯参与量为143.9m3，约合1105kgTNT当量。爆炸强度4瓦斯隧道典型事故事故原因分析直接原因由于掌子面处塌方，瓦斯异常涌出，致使模板台车附近瓦斯浓度达到爆炸界限，模板台车的配电箱附近悬挂的三芯插头短路产生火花引起瓦斯爆炸。4瓦斯隧道典型事故间接原因1.右线隧道风机(对旋)型号：SBDY-CANO12.5A，功率2115kw，风压1500Pa，利用直径1.5m的风筒供风，风筒出风口距掌子面30m左右，通风距离超过1400m。据调查，风机2台电机夏天都在高档运行，冬季一般是一中一低运行，事故前一班只有一台电机在中档运行，喷射混凝土时只有一台电机在低档运行，无法完全稀释掌子面有害气体，易造成瓦斯聚集。经调查取证，右线隧道在打右矮边墙、移动模板台车及修补、延长风筒时，均要停风。除此之外，施工队带班人员杨兴生为节约电费也擅自停风机，11月份以来已停风3次。4瓦斯隧道典型事故间接原因2.瓦斯检查员全部使用便携式瓦斯报警仪检查瓦斯，检查高处时一般将便携瓦检仪绑在一根长2-3m的竹杆上举起进行检查，未达到规定检查高度，且存在检查次数不符规定等情况。3.右线隧道仅有一台甲烷传感器，事故当天安装于距跨塌处5m隧道左侧、离隧道底板2m高的地方，安装位置不符合要求，不能有效监控瓦斯，安装以来从未报过警。4.2005年10月19日至12月5日，右洞隧道掌子面拱顶瓦斯浓度经常超过0.5，最大达2.47(11月5日k14+872处)。5.经查阅资料，四川省康泰煤矿劳动安全评价咨询有限责任公司指出了该隧道的高瓦斯区段，但该隧道未明确按高瓦斯区段设防。4瓦斯隧道典型事故事故性质n经过现场勘察、查阅相关资料、询问有关当事人，并对事故原因进行技术分析和论证，事故调查技术组认定：四川都江堰-汶川高速公路董家山隧道工程右线隧道特大瓦斯爆炸事故为一起责任事故。n6名事故直接责任人移交司法机关处理，给予其他17名责任人相应的党纪、政纪处分。第二章瓦斯隧道分类123隧道通过地层分类瓦斯涌出量分类瓦斯隧道分类原则1隧道通过地层分类u煤层瓦斯：隧道在煤系（含炭质）地层出现瓦斯，其出现瓦斯的位置相对确定，涌出量和瓦斯压力相对稳定。u非煤瓦斯：隧道在非煤系（含炭质）地层出现瓦斯，其具有位置不确定、涌出量和瓦斯压力差异大等特点。如：达成线炮台山隧道、达成线云顶隧道、云桂线老石山隧道、兰渝线苍溪段隧道等。2按瓦斯涌出量及突出危险性分类（铁路瓦斯隧道技术规范）u瓦斯隧道：隧道在勘探、施工过程中，通过地质勘查及施工过程中检测表明隧道内存在瓦斯，该隧道确定为瓦斯隧道。u低瓦斯工区：全工区瓦斯涌出量小于0.5m3/min。u高瓦斯工区：全工区瓦斯涌出量大于或等于0.5m3/min。u突出工区：判定瓦斯突出必须同时满足下列4各指标l瓦斯压力P0.74MPal瓦斯放散初速度P10l煤的坚固性系数f0.5l煤的破坏类型为类及以上3瓦斯隧道分类原则u瓦斯分类遵循就高不就低的原则，即瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。u按工区分类的原则，即非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、突出工区。u只要有一处有突出危险，该处所在工区即为瓦斯突出工区。第三章隧道瓦斯燃（爆）防治措施1瓦斯燃（爆）条件及防治总则杜绝火源设备防爆23钻爆作业要求4控制浓度56管理措施1瓦斯燃（爆）条件及防治总则瓦斯（甲烷）燃烧的放热反应，化学方程式为CH4+2O2=点燃=CO2+2H2Ol当空气中氧气浓度达到10%时，若瓦斯浓度在5%-16%之间，就会发生爆炸；l浓度在30%左右时，就能安静的燃烧。l当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。1瓦斯燃（爆）条件及防治总则瓦斯爆炸是一种热一链式反应(也叫链锁反应)。当爆炸混合物吸收一定能量(通常是引火源给予的热瓦斯爆炸能)后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基(也叫自由基)。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。1瓦斯燃（爆）条件及防治总则瓦斯燃爆基本条件瓦斯浓度516%氧含量不低于12%引爆火源6507501瓦斯燃（爆）条件及防治总则瓦斯燃爆原因引爆火源电火花、电火花、放炮放炮火花、火花、撞击、撞击、摩擦摩擦火花、火花、明火明火瓦斯积聚管理不善人员失职1瓦斯燃（爆）条件及防治总则全员重视，杜绝火源，控制（瓦斯）浓度，强化管理，依法合规。l铁路瓦斯隧道技术规范l铁路隧道运营通风设计规范l煤矿安全规程（2016）l防治煤与瓦斯突出规定l矿山安全法l煤矿安全监察条例依法合规防治总则1瓦斯燃（爆）条件及防治总则放炮火花主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起火花。明火引起瓦斯燃爆的火源机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产生的火花。撞击、摩擦火花电火花照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆明头、开关失爆等产生的电火花1瓦斯燃（爆）条件及防治总则引起瓦斯积聚的主要因素局部通风机停止运转风筒断开或严重漏风风量、风速不足局扇出现循环风瓦斯异常涌出2杜绝火源火源是瓦斯燃烧、爆炸的必要条件之一，所以杜绝火源是防止瓦斯引燃、引爆的关键。防止放炮火源防止电器火源防止摩擦和撞击点火防止明火点燃防止其他火源加强管理提高防火意识防止火源2杜绝火源杜绝火源措施（1）严格明火管理；（2）加强电气设备管理，根据瓦斯等级配备相应的防爆电气设备；（3）加强爆破管理，“一炮三检”（装药前、爆破前、爆破后检查瓦斯）；（4）防止摩擦、撞击火花产生；（5）严格火区管理，防止火源外溢。3杜绝火源消防设施：瓦斯工区必须在洞外设置消防水池和消防用砂，池中应经常保持不小于200m3储水量，持一定的水压；瓦斯工区内必须设置消防管路系统，每隔100m设置一个阀门(消火栓)；瓦斯作业区内应设置灭火器及消防设施，经常保持良好状态。火源管理：严禁火源进洞，洞口、洞口房、通风机房附近20m范围内不得有火源，当通风机房不在洞口作业场内时，需另制订防火措施；瓦斯工区作业人员进洞前必须经洞口检查人员检查确认无火源带人洞内。严禁穿着易于产生静电的服装、非防爆照明进人。易燃品管理瓦斯工区内不得存放各种油类，废油应及时运出洞外，不得洒在洞内；瓦斯工区内待用和使用过的棉纱、布头和纸张等，必须存放在密闭的铁桶内，并由专人送到洞外处理。明火管理3杜绝火源高瓦斯工区及瓦斯突出工区，不应进行电焊、气焊、喷灯焊接、切割等工作。当情况特殊不可避免时，应制定专门措施，在焊接、切割等工怍地点前后各20m范围内，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%，并不得有可燃物，两端应各设一个供水阀门和灭火器，并在作业完成前由专人检查，确认无残火后方可结束作业。隧道内焊、割3设备防爆铁路瓦斯隧道技术规范规定：隧道内非瓦斯工区和低瓦斯工区的电气设备与作业机械可使用非防爆型，其行走机械严禁驶入高瓦斯工区和瓦斯突出工区。隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区的电气设备与作业机械必须使用防爆型。高瓦斯工区和瓦斯突出工区供电应配置两路电源。工区内采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。二院做法：l低瓦斯工区固定设备采用防爆型，高瓦斯及突出工区所有设备均采用防爆型。31.高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道供电应配置两套电源，隧道内采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负载。2.瓦斯隧道内的配电变压器严禁中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道内供电。3.凡容易碰到的、裸露的电器设备及其带动的机器外露的传动和转动部分都必须加装护罩和遮拦。4.瓦斯隧道内固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆、不延燃橡套或矿用塑料电缆。5.电缆的连接应符合下列要求：电缆与电器设备连接，必须使用与电器设备的防爆性能相符合的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电器设备连接。在高瓦斯工区和瓦斯突出工区内，电缆之间若采用接线盒连接时,其接线盒必须是防暴型。高压低绝缘电缆接线盒内必须灌注绝缘充填物。设备防爆电气与作业机械电缆31.瓦斯隧道内的低压电器设备，严禁使用油断路器、带油的启动器和一次线圈为低压的油浸变压器。2.瓦斯隧道照明灯具的选用，应符合下列规定：已衬砌地段的固定照明灯具，可采用ExdII型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用ExdI型矿用防爆照明灯；移动照明，必须使用矿灯。3.隧道内高压电网的单相接地电容电流不得大于20A。4.瓦斯隧道内禁止高压馈电线路单相接地运行，当发生单相接地时,应立即切断电源。低压馈电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置。5.高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的局部通风机和开挖面的电器设备,必须装设风电闭锁装置。当局部风机停止运转时，应立即自动切断局部通风机供风区段的一切电源。设备防爆电气与作业机械电气与保护31.为了防止地面雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，必须遵守下列规定：经由地面架空线路引入隧道内的供电线路，必须在隧道口处装设避雷装置；由地面直接进入隧道内的轨道和露天架空引入(出)的管路，必须在隧道口附近将金属体进行不少于2处的集中接地；线路必须在隧道口处装设熔断器和避雷装置。2.隧道内36v以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电器设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地，其接地电阻值应满足下列要求：接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2；每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地用的电缆芯线的电阻值不得大于1。设备防爆电气与作业机械防雷3序号检查项目周期备注1使用中的防爆机电设备的防爆每月一次专职电工应每日检查外部一次2配电系统继电保护装置检查、整定每半年一次3高压电缆的泄漏和耐压试验每年一次4主要机电设备绝缘电阻检查每月一次5固定敷设电缆的绝缘和外部检查每季一次外观和悬挂情况由专职电工每周检查一次6移动式机电设备的橡胶电缆绝检查每月一次由当班司机或专职电工每班检查一次外表有无破损7接地电阻测定每季一次8新安装的机电设备绝缘电阻和接地投人运行前测定9瓦斯检测仪器仪表10d一次机电设备和电缆的检查31.低瓦斯隧道内非瓦斯工区和低瓦斯工区的电气设备和作业机械可使用非防爆型，但要进行瓦斯监控。2.高瓦斯、瓦斯突出隧道电气设备和作业、行走机械，必须是矿用防爆型。3.高瓦斯、瓦斯突出隧道外的蓄电池机车及矿灯的充电房、瓦斯抽放泵房应离开洞口50m以上，因条件限制,只能设在洞内时，必须有专门的负压通风系统（配新鲜风流、污风直接进入回风）。作业、行走和固定机械3l低瓦斯隧道可选配了一套适合于车载的瓦斯自动监测报警闭锁系统，该系统安装于内燃施工机械设备上，实时监测其周围环境空气中的瓦斯浓度：当环境瓦斯浓度超过报警限值，系统发出声光报警；浓度继续上升，超过断电上限后，监控系统发出车辆自动断油断电信号，控制车辆上相关电子装置实现自动断电熄火功能。当环境瓦斯浓度降到安全限值以下报警解除后，该内燃施工机械、设备方可再次启动。l高瓦斯、瓦斯突出隧道必须对行走机械必须采用防爆型。3防爆设备改装主要依据煤矿行业的相关标准，对车辆的动力系统、排气系统、电气系统进行防爆改装，通过改装，实现消除引火源目的。运输车辆改装装载机改装挖掘机改装设备防爆关于运输机械设备防爆改装3安装瓦电连锁装置主要通过改装系统采集施工机械工作区域的瓦斯气体浓度参数，根据系统中设定的瓦斯预警浓度值，在施工中实现施工设备预警和自动断电、熄火。成贵铁路设定瓦斯浓度达到0.5%时报警；瓦斯浓度达到0.75%时自动停机。车载瓦电闭锁装置工作原理目前，尚未取得整车防爆合格证。设备防爆3设备防爆4钻爆作业要求装药量雷管装药顺序起爆顺序炮眼编号炮眼名称炮眼数目炮眼深度（m）水平角度倾角单孔（支）质量（kg）小计（kg）单孔（个）小计（个）161排掏槽眼61.60040.63.616正向6122排掏槽眼61.60040.63.616正向1352辅助眼401.60见图30.4518140正向5386周边眼341.60见图10.155.1134正向87100底板眼181.80见图30.608.1118正向合计10438.4104l短开挖、弱爆破、强支护、抢支护；l采用密钻眼、少装药、多分段；l衬砌紧跟开挖掌子面，尽量形成封闭环过煤系地层和煤层时开挖原则4瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度不得大于1.5%；必须采用湿式钻孔；炮眼深度不应小于0.6m；崩落的煤矸及时运走，以防煤炭自燃引起火灾；不能用煤炭充填垮冒区和巷壁。钻爆作业要求钻孔4瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定：爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度不得超过1%；爆破地点20m内，矿车、碎石、煤渣等物体阻塞开挖面不得超过1/3；通风风量足，风向稳，局扇无循环风；爆眼内煤、岩粉清除干净；爆眼封泥不足或不严不应进行爆破。瓦斯工区的爆破作业必须采用安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒或半秒级电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得大于130ms。钻爆作业要求装药4l瓦斯工区采用电雷管起爆时，严禁反向装药。采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。l在岩层内爆破,炮眼深度不足0.9m以下时,装药长度不得大于炮眼深度的l/2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2/3。在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1/2。l所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵。炮眼应用水炮泥和粘土炮泥。水炮泥外剩余的炮眼部分应用粘土炮泥填满封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。钻爆作业要求4钻爆作业要求4l必须采用串联连接方式，线路所有连接接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空。l母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧，若必须在同一侧时，母线必须挂在电缆的下方，并应保持0.3m以上间距。l母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，并随用随挂，严禁将其固定，母线的长度必须大于规定的爆破安全距离；l必须采用绝缘母线单回路爆破；l严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一串联网路中使用。钻爆作业要求爆破网络和连线4l电力起爆必须使用防爆型起爆器做为起爆电源，一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。l严格执行“一炮三检”和“三人连锁爆破”制度，经3人检查，确认安全的条件下，方可撤人、切断隧道内电源爆破。l爆破15（低瓦斯工区）、30min（高及突出工区）后应巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残爆等情况，如有危险必须立即处理。在瓦斯浓度小于l%，二氧化碳浓度小于1.5%，解除警戒后，才允许工作人员进入开挖工作面工作。l撤人范围：一般情况，应撤至隧道外；当隧道太长时，高瓦斯、瓦斯突出工区必须撤至500m以外的新鲜负压风流中，并在爆破地点设置压风自救装置，低瓦斯工区可撤至300m外的风流中并在爆破地点人员戴防毒面具。钻爆作业要求起爆5控制浓度建立自动化与人工现场检测相结合的瓦斯监测监控体系 自动化系统由洞口监测中心（配置主控计算机）和洞内的控制分站以及在洞内各处设置甲烷、一氧化碳、硫化氢气体传感器、风速等传感器，自动报警器，远程断电仪组组成。但由于设置自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离，且监测范围有限、仪器故障等，目前自动监测做到100%可靠，还要人工隧道内24小时巡回检测。使得隧道开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断。瓦斯检测瓦斯自动监控技术为隧道安装煤矿瓦斯自动监控系统，通过隧道内关键位置瓦斯探头对隧道内瓦斯进行实时监控，并且监控系统与风机进行联动，具备瓦斯超限或风机关停时能够主动切断洞内一切作业设备电源（风电、瓦斯闭锁），防止停风造成瓦斯聚集和电器产生火花引起瓦斯爆炸。常用的隧道瓦斯自动监控系统有重庆煤科院生产的KJ90NA型瓦斯监控系统，可设置甲烷、一氧化碳、硫化氢、温度、风速传感器等，实时监控以上指标情况。5控制浓度5控制浓度5控制浓度5控制浓度瓦斯人工检测瓦斯浓度检测地点及范围：l隧道内掌子面、回风流、盲巷等，每个断面应检查拱顶和两侧拱脚，墙脚各距坑道周边20cm处；l爆破地点附近20m内的风流和局部坍塌处；l局部风机前后10m内的风流中；l电动机及其开关20m以内的风流中。5控制浓度仪器名称型号数量主要技术指标仪器特点使用人员出口低浓度光干涉甲烷测定器CJG10Z4台测CH4：0 10%；重量：800g读数直观，数据准确可靠，使用方便瓦检人员随身携带巡检高浓度光干涉甲烷测定器CJG10Z4台测CH4：0 100%；重量：800g读数直观，数据准确可靠，使用方便瓦检人员随身携带巡检便携式甲烷检测报警仪AZJ-200060台测CH4：0 5%；连续声光报警；重量：175g数字显示、自动跟踪报警、操作方便进入隧道的施工人员瓦斯检测人员配置瓦检员：3名，持证上岗，轮班24小时不间断检测隧道重点控制部位甲烷、二氧化碳情况，并填写在隧道瓦斯记录牌、随身携带记录本、隧道外台账。5控制浓度5控制浓度通风通风方式低瓦斯隧道采用压入式或抽出式。高瓦斯和瓦斯突出隧道，宜采用巷道式（压入式）。特长隧道可采用抽出式瓦斯隧道需要的风量，须按照爆破最大炸药量、同时工作的最多人数（4m3/min)以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。瓦斯隧道在施工期间，设专门的通风管理机构，负责通风系统各种设备的管理和检修，定期测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度等并作出详细记录，计算有效风量。5控制浓度通风设备、设施 （1）隧道主通风机必须装设在洞外或洞内负压通风风流中，据回风口不少于20m，避免循环风。必须有一套同等性能的备用通风机，主通风机设置“双电源”，装设风电闭锁（风机停风，同时切断隧道内电源）装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。（2）高瓦斯突出隧道掌子面附近的局部通风机，均应实行“三专两闭锁”，即专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。（3）瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风筒。风筒口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%；风筒吊挂平直，吊挂绳不能产生摩擦火花。5控制浓度通风要求1.瓦斯隧道各开挖工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风，实施24小时不间断连续通风。2.在衬砌台车附近及其它瓦斯易于聚集的空间，设置空气引射器、气动（电动）局扇（局部通风机）等设备，以达到局部风速不小于1m/s，防止瓦斯聚集。3.因检修、停电的原因停风时，必须撤出人员，切断电源，恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。当停风区中瓦斯浓度不超过1%，并在压入式局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。只有经检查证实停风区的瓦斯浓度小于1%时，方可人工恢复隧道中一切电气设备的供电。5控制浓度4.按瓦斯绝对涌出量计算风量时，应能将隧道内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；有平行导坑的巷道式通风时，平行导坑的瓦斯浓度稀释到0.75%以下。5.瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。6.采用平行导坑作回风道时，除用作回风的横通道外，其他不用的横通道应及时封闭，留作运输用的横通道应设两道风门。7.排放隧道内高浓度瓦斯前，制定专门排放瓦斯措施。排放时，隧道内及回风系统必须停电撤人，控制排放风量，防止“一风吹”，使排出瓦斯浓度不超过1%。8.隧道内各巷道贯通前，制定专门巷道贯通措施。5控制浓度序号地 点限值超限处理措施1低瓦斯工区任意处0.5%超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测2局部瓦斯积聚(体积大于0.5m3)2.0%超限处附近20m停工，断电，撤人，进行处理，加强通风3开挖工作面风流中1.0%停止电钻钻孔1.5%超限处停工，撤人，切断电源，查明原因，加强通风等4回风巷或工作面回风流中1.0%停工、撤人、处理5放炮地点附近20m风流中l.0%严禁装药放炮6煤层放炮后工作面风流中1.0%继续通风、不得进人7局扇及电气开关10m范围内0.5%停机、通风、处理8电动机及开关附近20m范围内1.5%停止运转、撤出人员，切断电源，进行处理9竣工后洞内任何处0.5%查明渗漏点，进行整治5控制浓度瓦斯浓度控制6管理措施l安全培训施工作业及管理人员进行安全技术培训l持证上岗制度爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持证上岗l建立专门机构建立通风、瓦斯检测、防突、防爆专门机构l制定安全管理制度l建立安全督查制度强化责任，狠抓落实（执行力）2管理措施1.各级、各类人员安全生产责任制度；2.安全生产监督检查制度；3.安全生产奖惩制度；4.瓦斯隧道通风管理制度（含通风设施设备管理、局部通风管理、通风设计、审批、管理等）；5.瓦斯排放管理制度；6.瓦斯检测、监控、报告制度（瓦斯隧道施工单位应于每天将监测结果报公司安环部）；7.瓦斯隧道爆破安全管理制度（含防尘管理制度、贯通管理制度、一炮三检制、三人连锁起爆制等）；8.瓦斯隧道防火及安全警戒检查制度（含防自然发火、外因火灾管理、洞口警戒、登记、检查等）；9.紧急救援与抢险制度（含紧急救援预案的编制、培训、演练，紧急抢险队伍的人员配置、职责分工、响应机制；紧急救援物资的储备等）10.瓦斯隧道用各种仪器、设备、设施等的检查维修检定制度。安全管理制度2管理措施成贵铁路建制定了高瓦斯隧道施工安全管理办法和12项管理专项制度。高瓦斯隧道18座；低瓦斯隧道12座。高瓦斯工区22个；低瓦斯工区21个。高瓦斯（含瓦斯突出）段落29段，26.671km；低瓦斯段落42段，32.86km；瓦斯段落总长达59.131km。2管理措施成贵铁路高瓦斯隧道管理专项制度1.进洞管理制度2.仪器设备管理制度3.超前地质预报管理制度4.爆破安全管理制度5.防火、防爆管理制度6.瓦斯检测、监测管理制7.通风管理制度8.特殊工序管理制度9.应急救援与抢险制度10.揭煤管理制度11.瓦斯排放管理制度12.高瓦斯隧道贯通管理制度第四章隧道煤与瓦斯突出防治措施1234煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出预测煤与瓦斯突出防治措施安全防护措施1煤与瓦斯突出概述瓦斯突出定义随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。1煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出(包括煤与二氧化碳、岩石与二氧化碳突出，以下简称突出)是发生在煤矿井下采掘过程中的一种极其复杂的瓦斯动力现象。是在很短时间（几秒到几分钟）内，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，并伴随产生不同程度的动力效应，可造成设施破坏和人员伤亡的现象，是隧道施工最严重的灾害之一。由于发生的突然性，突出抛出的煤和高浓度瓦斯可以使人被埋、窒息伤亡，遇火则发生次生的瓦斯燃烧或爆炸。同时，隧道过突出孔洞将面临诸多的困难和问题。1煤与瓦斯突出概述（1）隧道煤与瓦斯突出现象分类l按力学特征分类：煤与瓦斯的突然突出煤与瓦斯的突然压出煤与瓦斯的突然倾出。l按强度大小分类：小型突出：强度50t中型突出：强度5099t次大型突出：强度100499t大型突出：强度500999t特大型突出：强度1000t1煤与瓦斯突出概述l我国是全世界煤与瓦斯突出最多、最严重的国家；l最大突出强度：突出煤岩12780t，瓦斯140万m3。排全世界第二位；l突出矿井近900个；l突出次数约20000次。湖南、贵州、重庆、四川、江西、辽宁、河南等省较严重湖南的突出矿井数和突出总次数，均占全国总数的1/3以上，特大型突出次数占一半以上1煤与瓦斯突出概述我国最大的一次突出(世界第二)1975年8月8日，天府矿务局三汇一矿+280m水平，平峒揭开K1煤层时，突出煤岩12780t，瓦斯140万m3l炮响34s后发生突出，峒口一阵狂风，将小碎石卷起，吹到50m以外l大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐渐下降l距突出点700多m远的三道风门被毁l风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远l1t多重的一块巨石被冲走120多ml另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90的急弯进入变电所1煤与瓦斯突出概述1煤与瓦斯突出概述（2）煤与瓦斯突出预兆l有声预兆：掌子面深部岩层或煤层的破裂声明显、响煤（岩）炮、机枪声、闷雷声、劈裂声、掉碴、支护严重变形折断声等；l无声预兆煤层结构变化：层理紊乱，煤变软、光泽变暗，煤层由薄变厚，倾角由小变大，煤层顶、底板出现断裂、波状起伏等；掌子面煤体和支架压力增大，煤壁外鼓等；掌子面瓦斯增大或忽大忽小，温度降低，闷人有异味等。出现上述煤与瓦斯突出预兆时，应立即报警，停止工作，撤出人员，切断电源，并上报有关部门。1煤与瓦斯突出概述（3）突出的一般规律l煤层突出危险性随埋深增加而增大;l煤层突出危险性随煤层厚度（特别是软分层）的增大而增大;l大多数突出发生在掘进工作面;l隧道突出的平均强度最大;l突出前的作业方式以放炮突出最多;l突出多发生在地质构造带和应力集中带;l多数突出前有预兆出现。1煤与瓦斯突出概述（4 4）两个）两个“四位一体四位一体”综合防突措施综合防突措施原防治煤与瓦斯突出细则1988新防治煤与瓦斯突出规定20091煤与瓦斯突出概述区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域措施效果检验；（四）区域验证。局部综合防突措施包括下列内容：（一）局部突出危险性预测；（二）局部防突措施；（三）局部措施效果检验；（四）安全防护措施。1煤与瓦斯突出概述1煤与瓦斯突出概述防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突工作应做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。防突原则2煤与瓦斯突出预测（1）区域预测：在掌子面预计距离第一层煤的最小法向距离大于10m处进行，若为地质带或岩石破碎区域，还应适当加大探测距离（最小法向距离不小于15m），隧道断面大，探煤钻孔一般不少于5个，分别控制隧道的上部、中部、下部及左右部。突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有突出危险性鉴定资质的单位进行。2煤与瓦斯突出预测瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）煤层类别0.748无突出危险性除上述情况外的其他情况有突出危险性2煤与瓦斯突出预测（2）局部（掌子面、工作面）预测 综合指标D、K值钻屑瓦斯解吸指标（S、K1或h2）复合指标（q、S）R指标瓦斯涌出动态指标A、B声发生指标其它经证实有效指标2煤与瓦斯突出预测局部突出危险性预测钻孔布置示意图2煤与瓦斯突出预测过煤层突出预测钻孔布置示意图2煤与瓦斯突出预测综合指标综合指标D、K值及其临界值值及其临界值2煤与瓦斯突出预测钻屑瓦斯解吸指标h2Pa钻屑瓦斯解吸指标K1（mL/g）钻屑量S（kg/m）（L/m）2000.565.4钻屑瓦斯解吸指标钻屑瓦斯解吸指标S、K1、h2值及其临界值值及其临界值2煤与瓦斯突出预测 复合指标法复合指标法S、q值及其临界值值及其临界值钻孔瓦斯涌出初速度q（L/min）钻屑量S（kg/m）（L/m）565.42煤与瓦斯突出预测预报方法：l如果实测得到的上述指标的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况和突出预兆，则该掌子面预测为无突出危险；否则，为突出危险掌子面。l如区域预测为突出危险，则采用区域防突措施；局部预测为突出危险掌子面，则采用局部防突措施。2煤与瓦斯突出预测（3）隧道连续预测1.瓦斯涌出动态指标A、B值原理：突出危险瓦斯涌出预兆：涌出量大，忽大忽小。KJA瓦斯涌出动态突出预警系统2煤与瓦斯突出预测反映区域煤体瓦斯含量的特征指标A1反映炮后瓦斯涌出量的特征指标A2；反映n次放炮时间内的局部瓦斯涌出量的特征指标A3。反映区域瓦斯涌出量变化量的特征指标反映区域瓦斯涌出量变化量的特征指标B1B1；反映煤体物理力学性质的炮后瓦斯涌出峰反映煤体物理力学性质的炮后瓦斯涌出峰值变化指标值变化指标B2B2；反映炮后瓦斯解吸衰减规律的变化指标反映炮后瓦斯解吸衰减规律的变化指标B3B3；反映炮后瓦斯涌出峰值波动指标反映炮后瓦斯涌出峰值波动指标B4B4；瓦斯涌出量特征指标Ai和瓦斯涌出变化特征指标Bi2煤与瓦斯突出预测2.声发射信号振幅（A）、能量（E）、事件数（N）原理：煤与瓦斯突出前，煤岩要形成破坏，并发出一定频率的声波（包括人听不到的声波）。YFT-2YFT-2型声发射监测仪型声发射监测仪AEAE信号振幅变化信号振幅变化2煤与瓦斯突出预测YFT-2YFT-2型声发射监测仪型声发射监测仪AEAE信号能量变化信号能量变化3煤与瓦斯突出防治措施1.区域性防突措施：预抽煤层瓦斯2.局部防突措施：抽、排钻孔类水力化防突类加固煤体类1.释放煤层瓦斯压力2.卸除地应