隧道出口低瓦斯段专项施工方案培训资料.doc

隧道出口低瓦斯段专项施工方案培训资料

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2020年4月19日
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目 录
1.工程概况 3
1.1.工程简介 3
1.2.建设项目所在地区特征 4
1.2.1.地形地貌 4
1.2.2.气象特征 4
1.2.3.工程地质及水文地质 4
2.瓦斯的特性及危害性 6
2.1.瓦斯的特性 6
2.1.1.爆炸性 6
2.1.2.渗透性 7
2.1.3.不稳定性 7
2.1.4.窒息性 7
2.2.瓦斯爆炸的必要条件 7
2.2.1.瓦斯浓度 7
2.2.2.引火源 8
2.2.3.足够的氧气 8
2.3.瓦斯隧道分类 9
3.瓦斯隧道施工方案 9
3.1.总体施工方案 9
3.2瓦斯监测方案 11
3.2.1.瓦斯监测方法 11
3.2.2.瓦斯检查制度 14
3.2.3.瓦斯及有害气体监控作业流程图 15
3.3瓦斯地质超前预报方案 15
3.3.1瓦斯地质超前钻孔 15
3.3.2.钻孔探测内容 15
3.3.3．钻孔揭示的地质情况判定及特殊情况处理 15
3.4.通风方案 16
3.4.1.通风要求 16
3.4.2.通风设计 17
3.5.瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺 23
3.5.1施工原则 23
3.5.2施工方法工艺 23
3.5.3钻爆作业 24
3.5.4.支护 27
4.瓦斯隧道施工安全措施 28
4.1施工安全管理措施 28
4.1.1.建立安全管理网络,对瓦斯的管理实行三级管理制: 30
4.1.2.进行职工安全教育及上岗培训 30
4.2施工安全技术措施 31
4.2.1.瓦斯隧道供电,须采用双回路直供电源线路 31
4.2.2.使用防爆电器和作业机械 31
4.2.3.使用煤矿安全炸药和毫秒电雷管 32
5.瓦斯爆炸事故的处理与救护 32
5.1.瓦斯爆炸事故的处理 32
5.1.1.处理措施 32
5.2.瓦斯突出事故的处理 33
5.2.1.处理措施 33
5.3.事故救援 34
5.3.1.救护队配备 34
5.3.2.救护程序 34
5.4.瓦斯爆炸故灾后调查 34
5.4.1.事故分类 34
5.4.2.事故报告 35
5.4.3.事故调查 36
5.4.4.现场勘验的基本任务 37
5.4.5.现场勘验基本要求 37
5.4.6.事故调查的程序 38
6.瓦斯隧道作业事故应急预案 39
6.1.组织机构及职责 39
6.2.瓦斯突出、爆炸事故应急措施 41
6.3.应急物资及设备 43
6.3.1.应急物资 43
6.3.2.应急设备 43
附图1:瓦斯及有害气体控制作业流程图 - 44 -

新建大理至临沧铁路3标段
林保山隧道出口低瓦斯区专项施工方案
1.工程概况
1.1.工程简介
林保山隧道位于安乐站～南涧站区间,进口里程为DK54+233,出口里程为DK68+309,全长14076m。隧道线路纵坡为人字坡:依次为417m的平坡,其后为6‰(1850m长)、14‰(800m长)、22‰(4000m长)、15‰(700m长)、5‰(700m长)的上坡,其后为5‰(4650m长)、1‰(959m长)下坡。线路平面:除洞身DK54+915.818～DK55+476.752段560.934m位于R-3000m的左偏曲线上DK66+301.976
～DK67+117.781段815.805m位于R-3000m的左偏曲线上外,其余均位于直线上。隧道洞身拱顶以上最大埋深约706m,最小埋深约93m,洞身无浅埋段。林保山隧道出口工区范围为DK66+018～DK68+309,全长2291m,为加快施工进度,满足施工场地、施工通风、防灾救援及弃渣等需要,出口工区设1座平导,平导全长1015m,采用单车道无轨运输。

1.2.建设项目所在地区特征
1.2.1.地形地貌
隧区属中山剥蚀、侵蚀地貌,地形起伏大,冲沟深切发育,最高点位于隧道洞身上的庙山新山寺(海拔为2694.84m),最低点位于隧道进口端的巍山河(河床高程约1650m),隧道出口端的乐秋河河床高程约1740m,隧道洞身主要发育中和铺河沟(河床高程约1750m),沟谷多呈”V”型。隧道洞身地面高程1650～2520m,相对高差870m,自然横坡20°～50°,基岩大多裸露。隧道穿越庙山分水岭,山脊多呈尖棱形,斜坡上覆土层较薄,基岩零星出露,植被较发育,以松树及灌木等为主;低缓地带覆土较厚,多被垦为旱地,种植有水稻、玉米、烤烟等农作物。隧道进口位于巍山县巍宝山乡安乐村的巍山河右(南)岸,出口位于南涧县乐秋乡瓦午村的乐秋河左(北)岸,进出口段斜坡较陡,自然横坡约50°,植被较发育。
隧区附近有县乡道和乡村道路相通,交通条件一般。进口端位于省道214线附近,交通条件方便;出口端位于乐秋河岸,仅附近有乡道相通,交通条件较差;1号、2号斜井均位于安乐至茶克塘公路附近,交通条件方便;3号、4斜井均位于沟槽地带,附近有乡道相通,交通条件较方便,但出口端及3号、4号斜井均需修建施工便道。沿线路两侧村庄民房零星分布,主要村庄为安乐村、安乐堤、阿直度、中和铺、茶克塘、晒肚皮、瓦午村、东达已等。
1.2.2.气象特征
属热带季风气候,分雨旱季。大理州冬干夏雨,赤道低气压移来时(冬半年11月至次年4月)为干季雨量仅占全年降雨量的5～15%,信风移来时(夏半年5～10月)为雨季降雨量占全年的85～95%;垂直差异显著。
1.2.3.工程地质及水文地质
1.2.3.1地层岩性
隧区上覆第四系全新统坡洪积(Q4dl+el)粉质黏土、粗角砾土及滑坡堆积(Q4del)碎石土等,出口端外沟槽及洞身局部沟谷为冲洪积(Q4al+pl)粗圆砾土、卵石土。下伏基岩为侏罗系上统坝注路组(J3b)泥岩夹粉砂岩及钙质砾岩、砂岩,中统花开左组上段(J2h2)泥岩夹泥灰岩,下段(J2h1)泥岩、粉砂岩、石英砂岩,下统漾江组(J1y)泥岩夹砂岩、粉砂岩,三叠系上统麦初箐组(T3m)砂岩、泥质粉砂岩夹灰岩、炭质泥岩及褐煤线等。
1.2.3.2地质构造
测区地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带,扬子亚板块、印支亚板块、滇缅泰亚板块三大亚板块以红河断裂带和澜沧江深大断裂为分界。本隧道位于上述两个深大断裂之间,属于印支亚板块之唐古拉-昌都-兰坪-思茅褶皱系(一级构造)兰坪-思茅褶皱带(二级构造)云龙-江城褶皱束(三级构造)。印支亚板块为红河断裂与澜沧江断裂所夹持,呈长条形块体。加里东运动使基底褶皱隆起,并与扬子亚板块分离;印支运动上升为陆,与之同时块体中部裂陷成槽谷,堆积了巨厚的中生界红层;喜山期形成弧形断褶带,伴有强烈的岩浆活动与变质作用;喜山运动产生断块差异升降,普洱、宁洱、通关一带活动明显,有第四纪火山喷发,是多地震的地区之一。区域内的新构造运动,一般表现为强烈的垂直差异运动和断块的侧向滑移,及以近南北向断裂左旋位移和北西向右旋位移为代表的断裂活动。具有继承性和新生性,时间上具有阶段性,空间上具有差异性、掀斜性。新构造以上升为主,上升速率一般在2～8mm/a。
测区位于青藏滇缅印尼巨型歹字型构造体系中部,主要发育巍山北北西向构造带,尚发育经向构造体系之南北向构造带次之,另有东西向构造带呈片段出露。区域地质构造复杂,褶皱较多,活动断裂及深大断裂发育,主要发育有洱源-弥渡断裂(红河断裂带)、维西-乔后断裂带(巍山断裂带)、无量山断裂带(普洱断裂)、澜沧江断裂带、南汀河断裂带等深大活动断裂构成。总的构造比较复杂,但其构造轮廓亦较清晰,隧道区处于巍山北北西向构造带,构造以断裂为主,褶皱次之。隧道洞身地带主要发育褶皱有茶克塘向斜,断裂有六花库性质不明断裂(F20)、打马坎性质不明断裂(F21)、茶克塘推测断层、庙山-太极顶压扭性断裂(F22)、克西村压扭性断裂(F19)、瓦午推测断层等,巍山河压扭性断裂(F25)和西打已压扭性断裂(F18)则分别分布于隧道进、出口端外,对隧道影响不大。另外,根据野外地质测绘及物探资料,隧道洞身可能还存在一些不明的局部断层。受区域构造带的影响,区内断层、褶皱较发育。隧道围岩岩体节理、裂隙较发育,岩体较破碎。
1.2.3.3地震动参数
根据<中国地震动参数区划图>(GB18306～ ),中国地震局地壳应力研究所<新建祥云至临沧铁路工程场区地震动参数区划报告>( 7月)及<新建祥云(大理)至临沧线大理至巍山段工程场区地震动参数区划报告>( 3月)的划分,工程区地震动峰值加速度0.20g,地震动反应谱特征周期为0.45s。
1.2.3.4水文地质
(1)地表水
隧道穿越庙山地表水分水岭,洞身地段沟槽横切,河流及冲沟发育,主要发育有巍山河、乐秋河。DK61+750之前为巍山河小流域,隧道洞身主要河流为中和铺沟水,地表水大致由南向北均汇入巍山河;DK61+750之后为乐秋河小流域,地表无较大河流,地表水由北向南均汇入乐秋河。巍山河与乐秋河分别流经隧道进、出口端外,均大致由西向东流向,经南涧汇入礼社江,最终汇入红河,属红河水系。地表水流量受季节控制明显,雨季水量较大,旱季相对较小,受大气降雨补给,分别向巍山河、乐秋河排泄,洞身无较大的水库。
(2)地下水
地下水的赋存与分布主要受地质构造、地形地貌、岩性及气候等因素的控制,测区水文地质条件较复杂,地下水类型复杂,主要有松散盐类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水及断层裂隙水。
(3)水化学特性
地表水PH为7.1和6.84,水质类型分属HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+、HCO3--Cl--Ca2+型水。根据<铁路混凝土结构耐久性设计规范>(TB10005- ),在环境作用类别为化学侵蚀环境时,地表水对混凝土结构均无侵蚀性。隧道区DK54+366～DK54+650、DK58+800～DK60+640段的花开左组上段(J2h2)地层及DK65+900～DK68+310段的麦初箐组(T3m)地层中地下水按具侵蚀性考虑,环境作用等级为H1。其它地段地层地下水对混凝土结构一般无侵蚀性。
(4)隧道涌水量
预测全隧正常涌水量为17610m³/d,最大涌水量约为35220m³/d。
1.2.3.5不良地质和特殊岩土
隧区不良地质主要有滑坡、顺层偏压、岩溶、有害气体、断层破碎带、水库坍岸、高地应力、高地温等。
2.瓦斯的特性及危害性
本隧道有害气体主要是煤矿瓦斯,蕴藏在炭质页岩及褐煤线中,比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性,易积聚在坑道顶部,渗透性高,扩散速度大,约为空气的1.6倍,容易透过裂隙发达,结构松散的岩石。其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,另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。
2.1.瓦斯的特性
2.1.1.爆炸性
瓦斯本身是不会自燃和爆炸的,但当和空气(氧气)以一定比例混合均匀并达到一定浓度后,遇到火源,才会燃烧和发生爆炸。
2.1.2.渗透性
瓦斯的渗透性极高,扩散速度快,其扩散性较空气高1.6倍,容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层,渗透到隧道开挖空间里。
2.1.3.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。两种状态的瓦斯是处在不断变化的动平衡中,当温度、压力等外界条件变化时,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。
2.1.4.窒息性
瓦斯是无毒、无色、无味的,但不适合呼吸。瓦斯浓度升高,空气中氧气浓度急剧下降,会引起人员窒息。煤矿许多瓦斯伤亡事故中,有很大部分是瓦斯窒息造成的。
2.2.瓦斯爆炸的必要条件
瓦斯爆炸必须具备三个条件:一定的瓦斯浓度,一定温度的引火源和足够的氧气。
2.2.1.瓦斯浓度
瓦斯爆炸是有一定的浓度范围的,在新鲜空气中,当甲烷浓度低于5%界限时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层;浓度高于16%界限时,在遇火源时不爆炸也不燃烧。一般情况下,瓦斯在空气中的浓度为5%～16%时,才可能发生爆炸。当然,瓦斯的爆炸界限不是固定不变的。当瓦斯中混入某些可燃性气体时,不但增加了爆炸性气体的总浓度,而且会使瓦斯爆炸的下限降低。当隧道(或矿井)空气中含有煤尘时,也会使瓦斯的爆炸下限降低,增加爆炸的危险性。另外,瓦斯混合气体的初温越高,爆炸界限就越大。因此,当隧道(矿井)发生火灾时,高温会使原来不具备爆炸条件的瓦斯发生爆炸。但如有惰性气体混入,可在一定程度上降低瓦斯爆炸的危险性。少量加入惰性气体可缩小瓦斯爆炸界限,多量加入甚至能使瓦斯混合气体失去爆炸性。
2.2.2.引火源
瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。一般,瓦斯的引火温度为650～750℃左右。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的安全灯网罩、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花等,都足以引燃瓦斯。不同浓度的瓦斯引火温度不同,高温也可能引燃低浓度的瓦斯。由于瓦斯的热容量很大(约空气的2.5倍),当其遇火后并不立即发生反应,需要迟延一个很短的时间后才能燃烧和爆炸,这种现象称为延迟引火现象。其延迟引火的时间称为感应期,这种现象对隧道(矿井)的安全生产有着重要作用。在使用安全炸药进行爆破时,即使爆温能高达 ℃左右,但由于爆焰存在的时间极短(一般仅为千分之几秒),也不致将附近的瓦斯引爆。
2.2.3.足够的氧气
大量实验证明,当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时,瓦斯的爆炸界限随之缩小,当氧浓度低于12%时,瓦斯混合气体即失去爆炸性,即使遇到明火也不会发生爆炸。
2.3.瓦斯隧道分类
瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种,瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共四类。低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时,为低瓦斯工区:大于或等于0.5m3/min时,为高瓦斯工区。该隧道参考相同含煤地层学明煤矿瓦斯鉴定结论,瓦斯最大绝对涌出量为0.26m³/min,该隧道属低瓦斯隧道。瓦斯隧道只要有一处有突出危险,该处所在的工区即为瓦斯突出工区。
高、低瓦斯隧道分类是相正确,低瓦斯隧道若通风效果不好,瓦斯聚集后也会形成高瓦斯,高瓦斯隧道加强通风后亦能变成低瓦斯隧道。瓦斯隧道施工,关键在于加强通风、监测、超前地质预报及控制爆破等工序。
3.瓦斯隧道施工方案
3.1.总体施工方案
1)隧道通风采用压入式通风,瓦斯检测采用人工检测,隧道施工采用新奥法施工,人工风钻打眼,矿用炸药、煤矿许用电雷管起爆,光面爆破,超前小导管和喷射砼支护,台阶法开挖,砼在洞外集中拌和,砼运输车运输,泵送入模。
2)隧道开挖后立即施作初期支护,及时进行仰拱施工,尽快完成二次衬砌,及早封闭,减少瓦斯溢出量。遵循短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌的原则稳步前进。
3)隧道通风采用压入式通风,掌子面至模板台车地段的死角、塌腔等部位设置移动式局扇(采用轴流风机)配合软风管供风,以增加瓦斯易聚地段的风速,将积聚的瓦斯吹出,防止瓦斯积聚。辅助坑道与正洞交叉洞安装2台110KW射流风机(1台备用),所有掘进工作面的局部扇风机都须装设三专(专用变压器、专用开关、专用线路)、一闭锁(风、电)设施,保证局扇、风机可靠运转。
4)施工模式的选择
结合本工程特点,采取瓦斯浓度限值防爆施工模式组织施工。
(1)瓦斯浓度限值
参考和借鉴同类隧道施工方法,拟定以下四种施工状态:
①、瓦斯浓度＜0.25%为正常作业状态,在此限值内宜采用通用设备。
②、瓦斯浓度在0.25%～0.5%时为防爆作业状态,在此限值内宜采用”矿用一般型”设备。
③、瓦斯浓度在0.5%～1.0%时为警戒防爆作业状态,在此限值内郭应选用”矿用防爆型”设备。
④、当瓦斯浓度在1.0%～1.5%时为警戒防爆监视作业状态,在此限值内郭应选用”矿用防爆型”设备。指挥员和瓦斯检测安全员必须在现场随时进行监督测,以掌握瓦斯变化状态,及时报警并进行处理。
林保山隧道设计为低瓦斯隧道,拟采用通用施工机械设备,减少投资和提高施工效率。
3.2瓦斯监测方案
3.2.1.瓦斯监测方法
林保山隧道采用人工现场监测,实行装药前,放炮前,爆破后人工进行瓦斯检查(即一炮三检查)。使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断,对隧道范围进行24小时全天候监控。
(1)瓦斯压力的测定
采用在掘进工作面打孔测压,用直径6—8mm的紫铜管作为测压导孔,连接精度1.5级以上的压力表,封孔后,测取瓦斯压力值。
(2)瓦斯含量的测定
测定隧道内空气中游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。测试分为固定点测定和巡回测定,组成瓦斯监测系统。
(3)测定仪器
使用瓦斯报警定点悬挂装置及手持仪表洞内巡回监测仪器进行人工监测。在隧道的掘进工作面和回风地段分别安设瓦斯遥测报警断电仪,当测试点的瓦斯浓度达到控制的允许浓度时,切断电源并发出声响和灯光报警。瓦斯检查员配备手持式瓦斯检测仪,进行巡回检查。每工作面各配备3台JCB-2型甲烷测定报警器,用于洞内巡回检测;配备3台GWJ-IA型光干涉型甲烷测定器,该装置不但能测甲烷,还能测出二氧化碳浓度。普通型携带测量仪表只准在瓦斯劳动保护浓度1%以下地点使用。
(4)瓦斯监测的时间安排
①工作面的瓦斯监测连续进行,回风道的瓦斯监测每班监测两次,装药前,放炮前,爆破后由瓦斯专职监测人员进行监测(即一炮三检制度)。
②低瓦斯工区每班不少于2次,瓦斯突出危险地段或瓦斯涌出量大、变化异常地段,应设专人观测。
③长期停工后复工作业面、处理塌方的工作面,作业前必须先检查瓦斯浓度。
(5)瓦斯监测人员培训
瓦斯监测人员在进入工地前进行专业培训,培训期为一个月,培训内容为瓦斯的性质和危害,国家有关法规知识,瓦斯隧道安全施工知识,检测技术,通风技术,灾害防治技术和急救知识,考核合格后上岗。
(6)测试数据的纪录分析
每班的瓦斯监测数据必须做好纪录,并绘制瓦斯浓度变化曲线,对累计的测试数据进行分析,推断瓦斯涌出的变化趋势。
(7)瓦斯测试仪器的校准标定
所有瓦斯监测仪器必须经过国家规定的计量鉴定部门进行定期校准标定,否则不得使用。
(8)加强关键工序的瓦斯检测
在一个施工循环中,瓦斯含量增加幅度最大的工序,是在凿眼过程中和放炮之后。因为炮眼可能成为与前方瓦斯层的连接通道,瓦斯沿炮眼很容易泄露到工作面乃至整座隧道;而放炮之后,由于突然揭露出大面积的新鲜岩层,有可能使封闭的含瓦斯地层逐渐解放乃至完全暴露,致使瓦斯沿围岩裂隙缓慢渗漏乃至大量涌出。因此,加强凿眼过程中及装药前和放炮后的瓦斯检测至关重要。当工作面风流中瓦斯浓度达到1%时,严禁钻眼、放炮;工作面风流中瓦斯浓度达到1.5%时,停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理。
(9)加强重点部位的瓦斯检测
由于瓦斯比空气轻,而且有很强的扩散性,当隧道风速小到一定程度(一般认为风速小于0.25m/s时,瓦斯将游离出来,并在隧道顶层和死角处聚积,局部有可能达到爆炸浓度。因此,风速变小处是检测的重点。
①开挖工作面风流、回风流中,隧道总回风流中;
②局扇及电气开关前后10米的风流中
③作业台车和机械、电动机及其开关、爆破地点附近20米内的风流中;
④隧道拱顶、脚手架顶、台车顶、隧道顶部超挖形成的空洞、
⑤隧道洞室中(如避车洞、变电所、水泵站、水仓等)和断面变化处。
每个检测点应设置明显的瓦斯记录牌,每次检测结果应及时记录在瓦斯记录本和记录牌上,并逐级上报。
(10)人工监控处理:在检测到瓦斯浓度＞0.5%时报警,瓦斯浓度＞1%时切断作业区电源,工人停止作业,瓦斯浓度＞1.5%时撤出作业人员。洞口测风站配备手动式测风仪,定期测定回风巷的风流速度。当风流速度变化时,及时找出原因,采取措施。
瓦斯浓度限值及超限处理措施表
序号
地点
限值
超限处理措施
1
瓦斯工区任意处
0.5％
超限处20m范围内立即停电,查明原因,加强通风监测
2
局部瓦斯积聚(体积大于0.5 m3)
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％
停止钻孔
1.5％
超限处停工,撤人,切断电源,查明原因,加强通风
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
1.0％
严禁装药放炮
6
煤层放炮后工作面风流中
1.0％
继续通风、不得进入
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

3.2.2.瓦斯检查制度
严格执行<煤矿安全规程>瓦斯检查的有关条款规定。
(1)瓦斯检查人员要早进班,晚出班,实行掌子面交接班制。
瓦斯检查人员有事必须提前两小时向安全总监请假,未经容许不得擅离工作岗位,造成空班漏检。
(2)瓦斯检查人员必须跟班检查,作业前,作业时,下班前都必须检查到位。
(3)瓦斯检查人员必须执行巡回检查制度,坚持一炮三检制度。掌子面拱顶必须安装一台瓦斯自动检测报警仪,并设专人管理,定期校正,做到准确使用。
(4)瓦斯检查人员必须经常检查和校正手持瓦检器,保证瓦检数据的真实性。
(5)建立瓦斯检查登记制度,定期汇报制度。
当掌子面瓦斯浓度大于或等于1%时,瓦检人员有权命令作业人员停止施工,并组织人员撤离掌子面至安全地点避险。
3.2.3.瓦斯及有害气体监控作业流程图
详见附图
3.3瓦斯地质超前预报方案
3.3.1瓦斯地质超前钻孔
林保山隧道进行超前地质预报,探明前方瓦斯情况,做到事前预测、预报,及时采取相应措施,杜绝事故发生,在钻进过程中,瓦检员应连续检测孔口空气中的瓦斯浓度,当工作面瓦斯浓度＞1.0%时必须停止施钻,待其浓度降至允许范围后再继续作业。
3.3.2.钻孔探测内容
主要针对有害气体,在设计图纸提供的地质资料基础上预报隧道可能遇到瓦斯、天然气等有害气体情况,探测掌子面前方有害气体浓度及变化情况。根据地质预报分析瓦斯影响范围,提出瓦斯治理措施建议,并提交瓦斯超前钻孔探测报告。
3.3.3．钻孔揭示的地质情况判定及特殊情况处理
(1)对钻孔揭露的地质情况由地质技术人员进行现场记录,必要时进行相关的试验、测试以判定施工前方的地质情况。
(2)瓦斯气体判定:在地质超前预报期间,对钻孔附近、钻孔内、掌子面及附近20m范围内的冒落空洞处、隧道顶部隅角处等重点部位进行瓦斯浓度检测。
(3)当超前钻孔孔口处实测瓦斯压力大于0.15MPa或单孔瓦斯涌出量大于5L/min时,在涌出口附近增设钻孔数量,以释放瓦斯、天然气等有害气体。
(4)当钻孔揭示隧道将穿过油砂岩,开挖工作面出现下列征兆时,应立即报警,停止工作、切断电源、撤出人员,提出处理:
①瓦斯浓度忽大忽小,工作面温度降低,闷人,有异味等;
②开挖工作面地层压力增大,鼓壁,深部岩层破裂声明显、掉碴、支护明显变形;
③钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象。

3.4.通风方案
3.4.1.通风要求
3.4.1.1 风速
本隧道通风方案回风风速按1m/s设计,为防止瓦斯积聚,对如塌腔、模板台车、加宽段、综合洞室等处增加局扇或高压风进行解决,对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速,从而解决回风流瓦斯的层流问题。
3.4.1.2 瓦斯含量
根据<铁路瓦斯隧道技术规范>,对隧道内不同地段的瓦斯浓度有不同的要求,为确保施工安全,本隧通风瓦斯浓度按0.5%考虑。
3.4.1.3 通风的连续性
根据<铁路瓦斯隧道技术规范>7.2.9瓦斯隧道施工期间,应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源。
3.4.2.通风设计
瓦斯隧道施工,经过施工通风,能够冲淡、稀释瓦斯,并防止瓦斯在角隅或洞顶滞留,前者主要与风量有关,后者主要与风速有关。必须根据瓦斯涌出量、爆破排烟、同时工作的最多人数、洞内施工机械排放废气量等分别计算通风所需风量,并按允许风速进行检验,采用其中的最大值,以确保风量和风速满足瓦斯防治要求。
3.4.2.1风量计算
(1)根据同一时间,洞内工作人员数计算

—风量备用系数,采用1.2
—同时在洞内工作人数(取60人)
—根据铁路、矿山等部门颁发的隧道施工技术规范规定,每人每分钟供给风量不得小于4m3
计算得:=288m3/min。
(2) 按照爆破作业确定风量
按排出炮烟计算风量的公式多带有经验公式的特点,不可避免的带有各种取值范围较广的系数,应用时要充分考虑其局限性,并在实践中予以修正。
风管采用阻燃、抗静电软风管,直径1.8m,百米损耗率p100=1%,则风管漏风系数 ===1.30
A—掘进巷道的断面面积,根据实际考虑到超挖情况,一般地段选择90m2
风流有效射程＝4＝4＝38m,
则＝＝10.54,查表得紊流扩散系数K≈0.56,
G—同时爆破的炸药量(kg),取120
临界长度L=12.5=12.5×＝442m
ψ—淋水系数,取0.8
b－炸药爆炸时得有害气体生成量,根据本隧道得情况取80
t—通风时间(min),取30
代入以上数据,Q2= =1448m3/min,式00=
(3) 按照隧道瓦斯涌出量计算所需风量:
独头掘进的瓦斯隧道多采用压入式通风,整个巷道都是回风流,考虑到洞内有电气设备,工作面后方还有后部工序作业,故工作面风流中瓦斯浓度须稀释在0.5%以下。

式中:Q ——瓦斯隧道通风量;
q ——瓦斯绝对涌出量, 本隧道取值0.26m3/min;
r ——工作面回风流瓦斯允许浓度,本隧道取值0.5%;
k ——瓦斯涌出不均匀系数,取1.5～2.0, 本隧道取值1.7。
=0.26×1.7/0.5%=88.4m3/min
⑷ 按照瓦斯隧道洞内最小风速计算所需风量:
V—瓦斯隧道要求回风风速,取1.0m/s
查洞身通风断面表A取90m3
则Q4=V×60×A=1.0m/s×60×90=5400m3/min
(4) 风机风量计算:
取以上风量的最大值5400 m3/min,则
风机风量为
⑹ 风压的计算
hf=λ××v2
λ-达西系数取0.015;D-风管直径配φ1.8m;L-供风长度取2326m。
通风管进口风量选择Qm=Qj/2=3510m3/min,
通风管出口风量Q0=2700m3/min,
V===1146m/min=19m/s
L—坑道全长(m)2326,ρ取1.2
则风机的风压P=0.015×××192=4198a。
3.2.2.2 风机选型
根据计算,林保山隧道各作业面各配SDF(C)-N010型风机3台,功率为3×37KW,采用串联模式单管路进洞。风机风量Qm=3510m3/min时,风压P=5000Pa＞4198Pa。
3.2.2.3 通风管
通风管选用抗静电阻燃风管,直径为1.8m,模板台车至洞口风管每节100m,二衬至掌子面风管每节30m,风管因模板台车所限悬挂在隧道一侧拱腰处、两风管相距大于30cm。

横洞工区压入式通风平面布置图

出口工区压入式通风平面布置图

3.2.2.4通风管理
(1)成立专人的通风安装、使用、维修、维护的通风班组,每天进行巡检。保证管路顺直,无死弯、漏洞,其开机人员每天按班组对风机运行进行记录登记。
⑵通风系统安装后,首先,由项目部组织人员对通风设施进行验收,确认通风效果是否与设计相符。其次,项目部组织相关人员每周对通风进行定期检查。
⑶ 钻眼、喷锚、出碴运输、安装格栅钢架、掌子面塌方、塌方处理、瓦斯浓度大于或者等于0.5%时,风机要高速运转,加强检测确保洞内任一处瓦斯浓度降至0.5%以下才能施工。
⑸ 风机的停运,关开、变速由监控中心专人负责调度指挥,而且做好相应的记录并签认后备查,其它任何人不准擅自停机。当移动模板台车时,风机采取低档位供风,以保证供风的连续性。
⑹ 通风设施安装完正常运转后,每10天进行1次全面测风,对掌子面和其它用风地点,根据实际需要随时测风,每次测风结果做好记录并写在测风地点的记录牌上。若风速不能满足规范要求,采用适当的措施,进行风量调节。
⑺ 每7天在风管进风、出风口测一次风速及风压,并计算漏风率,如漏风率大于1%,分析查找原因,尽快改正,确保送至掌子面的风量与设计相符。
3.5.瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺
3.5.1施工原则
根据<铁路瓦斯隧道技术规范>、<煤矿安全规程>有关规定进行施工,为确保施工安全,瓦斯隧道施工的基本原则是:加强管理、强化意识,消除隐患;严格检测、提前预测,随时掌握瓦斯含量,动态调整施工工艺;加强通风、严管火源,降低瓦斯含量。同时应采用远距离定点撤人放炮,严格贯彻执行短进尺,弱爆破、超前固结灌浆、强支护,勤监测,快喷锚封闭的隧道施工原则。
3.5.2施工方法工艺
Ⅲ级围岩采用台阶法开挖,开挖循环进尺3m,Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖, 开挖循环进尺2.4m,Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖,开挖循环进尺控制在0.6~0.8m,保持每次开挖面积小,减小爆破对围岩的扰动,瓦斯溢出量不大,开挖轮廓能够迅速得到支护。工艺流程详见下图:

质量验收
设定瓦斯工区
瓦斯工区施工设计
瓦斯工区掘进施工
瓦斯工区初支
防水层及二衬
效果检验
围岩量测及瓦斯监测
通风设计
管线电路设计
钻爆设计
初期支护设计
二衬设计
围岩量测设计
瓦斯监测设计
围岩量测及瓦斯监测

瓦斯隧道地段施工程序
3.5.3钻爆作业
3.5.3.1钻爆作业技术要求
(1)瓦斯工区钻孔作业必须采用湿式钻孔,作业地点附近20m内风流中瓦斯浓度达到1%时,必须停止钻孔作业。
(2)瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定:
①爆破地点20m内,风流中瓦斯浓度必须小于1%;
②爆破地点20m内,碎石、洞碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3;
③通风应风量足,风向稳,局扇无循环风;
④炮眼封泥不足或不严不应进行爆破。
(3)瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药,并符合以下要求:
①低瓦斯工区岩层掘进,应使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药;
②高瓦斯工区爆破,应使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药;
③瓦斯突出地段爆破应使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药。
(4)瓦斯隧道工区必须采用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管起爆,并应使用防爆型起爆器起爆,不应使用导爆管或普通导爆索,严禁使用火雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时,从起爆到最后一段的延期时间不得大于130 ms。
(5)瓦斯工区所有炮眼必须进行填塞封泥,填塞材料为粘土、砂或粘土与砂的混合物等不燃性材料,严禁用煤粉、块状材料或其它可燃性材料作炮泥。炮孔堵塞长度应符合以下要求:
①炮孔深度为不宜小于0.6m,特殊情况下小于0.6m时,必须采取特殊的安全措施,并封满炮泥。
②炮孔深度为0.6m-1.0m时,封孔长度不应小于炮孔长度的二分之一;
③炮孔深度超过1.0m时,封孔长度不应小于0.5m;
④炮孔深度超过2.5m时,封孔长度不应小于1.0m;
⑤光面爆破时,周边眼应用炮泥封实,且封泥长度不少于0.3m;
⑥有两个或两个以上多个自由面时,在煤层中最小抵抗线不应小于0.5m,岩层中最小抵抗线不应小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时,最小抵抗线及封泥长度均不应小于0.3m。
⑦炮孔采用水炮泥封堵时,水炮泥外剩余的炮眼部分必须用粘土炮泥填满封实,封泥长度不少于0.3m。
⑧无封泥,封泥不足或不实的炮孔严禁爆破。
(6)装药与起爆前,应测定工作面及其20m以内的所有巷道和起爆站的瓦斯、油蒸气浓度。并应清除工作面及其20m以内的各作业面底板上的石油,并覆盖砂子。
(7)有轻石油和瓦斯强烈喷出的炮孔,不应装药爆破;只有少量滴状石油析出的炮孔,装药前应仔细清除油滴。
(8)爆破网路和连线,必须符合下列要求:
①必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧,明线部分应包覆绝缘层并悬空。母线和连线不得金属管等导体接触。
②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,母线必须挂在电缆下方,并应保持0.3m以上间距。
③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。
④必须采用绝缘母线单回路爆破。
⑤严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一申联网路中使用。
(9)一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。
(10)爆破作业现场应有专人监护。
(11)在低瓦斯工区进行爆破作业时,爆破15 min后应巡视爆破地点,检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残炮等情况,遇有危险必须立即处理。在瓦斯浓度小于1%,二氧化碳浓度小于1.5%,解除警戒后,工作人员方可进人开挖工作面工作。
3.5.3.2爆破安全措施
(1)措施孔(如前探孔、预测孔、排放孔、检验孔、骨架孔)施工前,防突负责人与技术人员必须现场确定孔位及钻孔参数,确定之后,严格按要求施工,否则严禁施工。
(2)突出危险性预测及效果检验后,防突负责人必须填写,”突出危险性预测预报(效果、检验)结果报告单”报总工程师审批。
(3)检查和完善通风系统,发现问题必须及时处理,确保回风系统畅通可靠。
(4)放炮母线必须采用专用电缆,并尽量减少电缆接头,接头必须用绝缘胶布包扎好。
(5)放炮前,安监员、负责人到工作面进行安全检查,并监督炮眼施工及装药联线等情况。
(6)放炮前,必须撤出隧道内一切人员,并放好警戒,严禁人员进入隧道内。
(7)放炮前必须切断隧道内一切电源。
3.5.4.支护
(1)隧道初期支护采用湿喷混凝土施工工艺,设备选用TK600型湿喷机。
(2)钢筋、钢架应采用螺丝、套筒或钢丝绑扎连接,不得进行电焊、气焊、喷灯焊接、切割等工作。特殊情况下不得不焊接、切割时,必须遵守动火有关规定,制定安全措施,设专人进行检查、监督。在焊接、切割等工作点前后各20m范围内,无可燃物,风流中瓦斯浓度不得大于0.5％,并检查证明作业地点附近20m范围内隧道顶部、支护背板后无瓦斯积存,在作业点至少配2个灭火器、一个供水阀门,经专人检查同意后方可进行作业,作业完成后由专人检查确认无残火后方可结束作业,作业完成后应浇水喷洒,并观察1小时。
(3)钢拱架备顶备帮不得使用木板、片石,必须使用砼预制板、型钢、钢板。充填料必须使用同标号混凝土。
(4)加强顶板管理,坚持敲帮问顶,及时清除浮渣,对松散体及时进行注浆固结,以防倾出造成垮帮垮顶。
(5)台车上作业前必须先进行瓦斯浓度检测,达标后人员方可作业。
(6)作业台车及相关机电配件必须符合防爆要求,作业时严格执行防火要求。
4.瓦斯隧道施工安全措施
4.1施工安全管理措施
瓦斯隧道施工管理,要坚决贯彻”安全第一,预防为主,依靠科学,综合管理”的方针,施工中的各项管理工作必须在此方针的基础上做到科学、简便、严密、系统。牢固树立安全第一的思想,提高安全意识,做到不安全不施工。建设和完善安全管理体系,落实各项安全管理措施和安全施工责任制,建立健全各项规章制度