隧道出口低瓦斯段专项施工方案培训资料.doc
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1、隧道出口低瓦斯段专项施工方案培训资料502020年4月19日文档仅供参考目 录1.工程概况31.1.工程简介31.2.建设项目所在地区特征41.2.1.地形地貌41.2.2.气象特征41.2.3.工程地质及水文地质42.瓦斯的特性及危害性62.1.瓦斯的特性62.1.1.爆炸性62.1.2.渗透性72.1.3.不稳定性72.1.4.窒息性72.2.瓦斯爆炸的必要条件72.2.1.瓦斯浓度72.2.2.引火源82.2.3.足够的氧气82.3.瓦斯隧道分类93.瓦斯隧道施工方案93.1.总体施工方案93.2瓦斯监测方案113.2.1.瓦斯监测方法113.2.2.瓦斯检查制度143.2.3.瓦斯及有
2、害气体监控作业流程图153.3瓦斯地质超前预报方案153.3.1瓦斯地质超前钻孔153.3.2.钻孔探测内容153.3.3钻孔揭示的地质情况判定及特殊情况处理153.4.通风方案163.4.1.通风要求163.4.2.通风设计173.5.瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺233.5.1施工原则233.5.2施工方法工艺233.5.3钻爆作业243.5.4.支护274.瓦斯隧道施工安全措施284.1施工安全管理措施284.1.1.建立安全管理网络,对瓦斯的管理实行三级管理制:304.1.2.进行职工安全教育及上岗培训304.2施工安全技术措施314.2.1.瓦斯隧道供电,须采用双回路直供电源线路3
3、14.2.2.使用防爆电器和作业机械314.2.3.使用煤矿安全炸药和毫秒电雷管325.瓦斯爆炸事故的处理与救护325.1.瓦斯爆炸事故的处理325.1.1.处理措施325.2.瓦斯突出事故的处理335.2.1.处理措施335.3.事故救援345.3.1.救护队配备345.3.2.救护程序345.4.瓦斯爆炸故灾后调查345.4.1.事故分类345.4.2.事故报告355.4.3.事故调查365.4.4.现场勘验的基本任务375.4.5.现场勘验基本要求375.4.6.事故调查的程序386.瓦斯隧道作业事故应急预案396.1.组织机构及职责396.2.瓦斯突出、爆炸事故应急措施416.3.应急
4、物资及设备436.3.1.应急物资436.3.2.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+915.818DK55+476.752段560.934m位于R-30
5、00m的左偏曲线上DK66+301.976DK67+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+018DK68+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
6、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16502520m,相对高差870m,自然横坡2050,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
7、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515%,信风移来时(夏半年510月)为雨季降雨量占全年的8595%;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
8、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
9、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
10、异性、掀斜性。新构造以上升为主,上升速率一般在28mm/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
11、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(GB18306 ),中国地震局地壳应力研究所( 7月)及( 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
12、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
13、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(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+366DK54+650、DK58+800DK60+640段的花开左组上段(J2h2)地层及DK65+900DK68+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17610m/d,最大涌水量约为35220m/d。1.2.3.5不良地质和特殊岩土
14、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
15、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
16、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
17、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650750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
18、,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
19、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0.26m/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
20、,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
21、和借鉴同类隧道施工方法,拟定以下四种施工状态:、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。、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。、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。、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
22、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68mm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
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