瓦斯隧道施工作业指导书.doc

  中铁十三局集团有限公司
施工过程控制标准化管理手册（隧道分册）

瓦斯隧道施工作业指导书

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第 11 页 共12页
目 录
1．目的 1
2．编制依据 1
3．适用范围 1
4．作业准备 1
4.1内业准备 1
4.2外业准备 1
5．人员组织及机械设备 1
5.1人员配备 1
5.2机械设备（防爆）： 2
6．瓦斯隧道施工方法及工艺流程 2
6.1 超前探测 4
6.2勤监测 5
6.3 钻爆作业 5
6.3.1 钻孔 5
6.3.2 装药与爆破 5
6.4 施工通风 6
6.5 电气设备与作业机械 6
6.5.1 电缆 6
6.5.2 电器与保护 7
7．质量控制要点 8
7.1地质核查 8
7.2耐久性混凝土施工 8
7.3隧道施工 8
8．常见的问题及处理措施 8
8.1防止瓦斯突然涌出措施 8
8.1.1物探 9
8.1.2钻探 9
8.2施工爆破要求 9
8.3瓦斯设防地段的确定 9
8.4防尘措施 9
8.5隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施 9
8.6含煤地层段施工 10
8.7瓦斯安全检查组织机构 10
9．安全及环保要求 10
9.1施工安全措施 10
9.2环境保护 12

瓦斯隧道施工作业指导书
1．目的
明确高瓦斯隧道施工作业的注意事项，操作要点和相应的瓦斯检测要求，规范隧道施工作业，预报险情，确保安全。
2．编制依据
（1）《高速铁路隧道工程施工技术指南》 铁建设【2010】241号
（2）《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120-2002
（3）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010）
3．适用范围
适用于瓦斯隧道施工作业。
4．作业准备
4.1内业准备
（1）在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
（2）对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训。
4.2外业准备
（1）现场地形、地貌、便道、场地等资料收集，确定各类机具、设备进出场地线路及方法、水电路、泥浆池布设位置。
（2）布设导线，桩位放样。
5．人员组织及机械设备
5.1人员配备
隧道每个洞口施工配置五个工班。开挖及支护工班人数113人；混凝土工班人数40人；机械工班负责施工运输任务，人数70人；2HZS90拌合站负责混凝土生产及运输，人数40人；风水电工班负责大风水电线路的架设和日常维护，人数10人。
表1 管理人员配备
序号
名称
数量（人）
备注
1
队长
1
全面指挥，安排施工
2
副队长
1
现场指挥，安排各工序施工
3
技术负责人
1
负责全面技术管理工作
4
专职安全员
2
负责隧道施工安全工作
5
专职瓦检员
2
负责隧道瓦斯检测工作
6
专业工程师
1
具体负责各工序的技术工作
7
测量负责人
1
负责隧道的测量工作
8
设备负责人
1
运输、开挖等设备管理
9
试验负责人
1
负责检测试验工作
10
物资负责人
1
负责钢筋、水泥等材料供应管理
11
后勤保障
1
物资设备的后勤保证工作
12
合计
13

5.2机械设备（防爆）：
表2 机械设备
设备名称
数量（台）
设备名称
数量（台/套）
挖掘机
1
装载机
2
出渣车
4
拉料车
1
空压机
4
砼喷射机
4
柴油发电机
1
TY28凿岩机
50
风镐
5
水泵
10
通风机
2
防毒面具
150
6．瓦斯隧道施工方法及工艺流程
瓦斯隧道施工的瓦斯防治方针是：加强预测，以防为主。施工中应先按照一般工序（进行加深炮眼施工，炸药应采用煤矿炸药；若加深炮眼和掘进中用便携式瓦斯探测仪检测到有瓦斯溢出，则应超前钻孔来进行探测。

图1 瓦斯施工作业流程图

6.1 超前探测
对可能揭示煤层或局部瓦斯积聚地段钻眼时加深炮眼探测是否有瓦斯气体。每个断面加深炮眼的个数不小于5个，均匀分布于掌子面，炮眼加深长度不小于3m。
当加深炮眼探测到有瓦斯气体后，应在瓦斯涌出孔附近施作超前探孔，探孔孔径一般为89mm，单孔长度为30m，搭接长度不小于5m，探测孔按图2布置，并在超前探孔处设置检测点，以检测是否有瓦斯涌出。若探测到瓦斯气体，应根据记录确定有害气体的涌出位置。
(1)超前布置图如下：

图2 超前探孔示意图
（2）超前钻探
加强对掌子面前方围岩的超前钻探尤为重要，一方面可以准确了解前方围岩的情况，另一方面能对掌子面前方底层中的瓦斯、氧气及二氧化碳等气体提前释放，降低压力。
钻探要求：超前探孔孔径为89mm，单孔长度为30m，搭接长度不小于5m。
Ⅰ、钻孔布置：超前钻孔的位置布置在全断面拱顶处与边墙中部及两边拱脚处。
Ⅱ、钻探过程控制：在钻探过程中要仔细观察钻孔内排除的浆液和岩屑变化情况，仔细观察是否有卡钻、顶钻、瓦斯喷孔等动力现象，做好记录。
Ⅲ、在掌子面距瓦斯积聚区5m处打成排放钻孔停止掘进，进行瓦斯天然气排放；钻孔过程中检测孔内是否有瓦斯天然气等有害气体，单孔瓦斯涌出量不大于5L/min时可正常开挖；否之，则将进行瓦斯气体排放，直至将瓦斯压力降至1Mpa以下，直至瓦斯浓度不大于5L/min时，方可继续开挖。
（3）开挖检测及防治措施
开挖工程中应时时检测隧道内有害气体的浓度：
Ⅰ、开挖工作面风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，应停止工作，撤出人员，切断电源进行瓦斯处理，制定瓦斯排放措施，严格控制送风量。
Ⅱ、开挖工作面内，在体积大于0.5m3的空间内，其局部积聚瓦斯达到2%时，工作面附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行局部通风处理。
Ⅲ、开挖面回风流中瓦斯浓度大于1%或二氧化碳浓度大于1.5%时，也应停止工作，加强通风措施。
Ⅳ、坑道总回风流中瓦斯或二氧化碳浓度小于0.5%时，应加强通风措施。
Ⅴ、其他有害气体浓度超过规范要求时，应根据相应的标准来进行处理。
6.2勤监测
对瓦斯地段每60min检测一次，并严格执行一炮三检制，即装药前、放炮前、爆破后进行瓦斯检查，若超过限制立即报警，并迅速执行超限处理措施。
6.3 钻爆作业
6.3.1 钻孔
瓦斯段钻孔作业必须符合下列规定：
⑴.开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%；
⑵.必须采用湿式钻孔；
⑶.炮眼深度不应小于0.6m。
6.3.2 装药与爆破
瓦斯段装药与爆破作业应符合下列规定：
⑴.爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%；
⑵.爆破地点20m内，机械设备、洞碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3；
⑶.通风应风量足、风向稳，无循环风；
⑷.炮眼内煤、岩粉必须清除干净；
⑸.炮眼封泥不足或不严不应进行爆破；
⑹.瓦斯段爆破作业必须使用煤矿许用炸药；
⑺.瓦斯段必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管。严禁使用半秒，秒级电雷管。使用煤矿许用毫秒延期雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个开挖作业面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。
⑻.瓦斯段采用电雷管起爆时，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。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的1/2；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。所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵，炮泥应用水炮泥和黏土炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥填满封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。
⑼.洞内爆破时，人员应撤至洞外。当隧道太长时，单线必须撤至300m以外，双线必须撤至500m以外。
6.4 施工通风
瓦斯隧道通风机必须由专人管理，施工通风必须符合下列规定：
⑴.瓦斯段施工通风采用压入式，压入式通风机必须安装在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯段的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置，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。
⑵.瓦斯隧道各开挖面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。洞内供风量每人每分钟不得少于4m3。
⑶.瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。
⑷.瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于积聚的空间和晨起模板台车附近的区域，可采用气动风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。
⑸.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。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及及其开关地点附近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。
⑹.瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管，风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。
6.5 电气设备与作业机械
隧道非瓦斯段和低瓦斯段的电气设备与作业机械可使用非防爆型，行走机械严禁驶入高瓦斯段和瓦斯突出段。隧道内如出现高瓦斯段和瓦斯突出段的电气设备与作业机械必须使用防爆型。
6.5.1 电缆
⑴.瓦斯段内高压电缆的选用应符合下列规定：
①.移动变电站应采用监视型屏蔽橡套电缆。
②.电缆应采用铜芯。
⑵.瓦斯段内低压动力电缆的选用应符合下列规定：
①.固定敷设的电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆。
②.移动或手持式电气设备的电缆，应采用专用的不延燃橡套电缆。
③.开挖面的电缆必须使用铜芯。
⑶.电缆的敷设应符合下列规定：
①.电缆应悬挂，悬挂点间的距离在正洞和横洞内不得大于3m。
②电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制需敷设在同一侧时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3m。
③.高、低压电力电缆敷设在同一侧时，其间距应大于0.1m。高压与高压、低压与低压电缆间的距离不得小于0.05m。
⑷.电缆的连接应符合下列要求：
①.电缆与电气设备连接，必须使用与电气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气设备连接。
②.在高瓦斯段和瓦斯突出段内，电缆之间若采用接线盒连接时，其接线盒必须是防爆型的。高压纸绝缘电缆接线盒内必须灌注绝缘充填物。
6.5.2 电器与保护
⑴.瓦斯段内的电气设备不应大于额定值运行。
⑵.瓦斯段内的电压电气设备，严禁使用油断电路器、带油的起动器和一次线圈为低压油浸变压器。
⑶.瓦斯段照明灯具的选用，应符合下列规定：
①.已衬砌地段的规定照明灯具，可采用EXd Ⅱ型防爆照明灯。
②.开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用EXd Ⅰ型矿用防爆照明灯。
③.移动照明灯必须使用矿灯。
⑷.隧道内高压电网的单相接地电容电流不得大于20A。
⑸.瓦斯段内禁止高压馈电线路相接地运行，当发生单向接地时，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。
⑹.高瓦斯段和瓦斯突出段内的局部通风机和开挖工作面的电气设备，必须装设风电闭锁装置。当局部通风机停止运转时，应立即自动切断局部通风机供风段的一切电源。
⑺.为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，必须遵守下列规定：
①.经由地面架空线路进入隧道内的供电线路，必须在隧道洞口处装设避雷装置。
②.由地面直接进入隧道内的轨道和露天架空引入（出）的管道，必须在隧道洞口附近将金属体进行不少于2处的集中接地。
③.通信线路必须在隧道洞口处装设熔断器和避雷装置。
⑻.隧道内36V 以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地，其接地电阻值应满足下列要求：
①.接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω。
②.每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地，所用的电缆芯线的电阻不得大于1Ω。
7．质量控制要点
7.1地质核查
进场后做好地质核查工作，核查的重点是岩溶发育地段的隧道围岩；线路通过暗河相当发育的地区；可能对线路产生影响的采空区及滑坡体地形地质条件；沿线地形起伏很大，悬崖峭壁甚多，危岩落石可能影响威胁铁路、公路与工程安全的地带等困难复杂地段进行地质核查，并将核查结果及时反馈给监理和设计单位。
7.2耐久性混凝土施工
（1）严格控制原材料质量。加强砂、石等原材料检验，严格控制原材料进场质量。尤其要强化砂、石料较为缺乏的原材料进场质量控制。
（2）规范拌合站建设和管理。建立自动计量拌合站，设备配置、场地布置和工艺流程应满足耐久性混凝土施工所需的用量和质量控制要求。
7.3隧道施工
（1）开挖。加强超前地质预报，坚持先预报后开挖的施工原则；强化爆破设计，严格控制超欠挖；将变形观测纳入工序管理，及时进行量测分析，指导施工。
（2）支护喷锚。严格按设计要求布设支护杆件；保证喷射混凝土强度和厚度；二次衬砌及时跟进。
（3）防水层。采用双缝焊接工艺，保证焊缝密实和宽度，对焊缝进行渗水试验；防水板按断面横向一次整体铺设、纵向搭接密贴；采用无钉挂设方式与围岩或喷锚混凝土层连接，禁止采用“射钉”挂设，保证防水板铺设平顺、不渗不漏。
（4）混凝土衬砌。采用整体台车或大型模板，减少模板拼装次数和接缝，提高衬砌混凝土整体性能；按规范工艺进行混凝土灌注，落实侵蚀地段混凝土防侵蚀措施；采用雷达检测仪器对衬砌混凝土进行无损检测，保证衬砌厚度、密实度和耐久性达到设计要求；精确定位接触网槽道；做好隧道综合接地埋设工作，确保接地性能满足设计要求。
8．常见的问题及处理措施
8.1防止瓦斯突然涌出措施
为了防止瓦斯突然大量涌出造成瓦斯爆炸事故和发生涌水事故，在隧道施工中采取边掘边探措施，以便有针对性地提前采取防治措施。本方案采用物探和钻探相结合的超前探测方法。
8.1.1物探
采用KDL－3型地质雷达探测仪进行探测。，该仪器可以探测到瓦斯储气构造和岩溶水，探测距离可达60m以上。 采用该仪器探测，预计可取得较好的探测结果。
8.1.2钻探
由于物探只能探明储气构造，对有无瓦斯涌出只能定性，不能具体定量和定点。所以，还必须辅之以钻探的方法，本方案在每个探测点向隧道两侧各打两个超前探孔，钻孔设计深度为30m。钻机采用ZYY-150型地质钻机。
8.2施工爆破要求
在瓦斯煤层中爆破只能采用煤矿许用的安全炸药和电雷管，若用毫秒电雷管时，总延期时间不得超过130ms，并且不准跳段使用。除炸药、雷管外，为防止炸药爆破时还可能产生的火焰，应按规定作好炮眼的封堵，并保证封孔的质量。
8.3瓦斯设防地段的确定
本线隧道为高瓦斯隧道，高瓦斯设防地段按高瓦斯段管理，移动设备可采用防爆型，在施工中应加强瓦斯检测工作。
8.4防尘措施
为了防止煤尘爆炸，应采取必要的防尘措施。主要是在穿越煤系地层段，应坚持湿式打钻作业，坚持洒水降尘，防止煤尘飞扬。同时应进行定期清扫和清洗隧道内积存的煤尘。喷射混凝土作业采用湿喷机。
8.5隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施
隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施见表3。
表3 隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施
序号
地点
限值
超限处理措施
1
低瓦斯段任意处
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
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
8.6含煤地层段施工
（1）含煤地层地段应采用地震波、反射法等物探手段进行前方岩层界面预报定位，并采用3个φ89超前水平钻孔（1～3#孔）并取芯进行验证，验证孔每25m一循环，每孔长30m，搭接5m。
（2）当超前物探及验证孔确认有煤时，增加不少于3个φ89超前孔（4～6#孔），进一步确认煤层厚度，煤层位置、岩体破碎程度，每25m一循环，每孔长30m，搭接5m。
（3）当超前水平钻孔确认煤层厚度、位置后，根据探测情况，若煤层厚度大于0.3m或有瓦斯益处时，则应按瓦斯防治措施的要求开展以下工作：
距煤层垂距10m处，施作超前探孔，并详细记录岩芯资料，确定煤层厚度、倾角、走向及于隧道的关系，并分析煤层定、底板岩性。距煤层垂距5m时施作一组预测孔（每组不少于5孔），进行煤与瓦斯突出危险性预测，以修正设计和调整施工方案。
（4）加强施工通风和瓦斯的监测，并采用喷雾洒水等防尘措施。
（5）施工期间建立瓦斯监测、报警和施工通风系统，稀释和排出洞内瓦斯，防止瓦斯积聚。
（6）辅助坑道穿越煤系地层时参考隧道施工。
8.7瓦斯安全检查组织机构
为保证上述措施的严格执行，隧道施工时，建立专职瓦斯、天然气安全检查、监测管理机构，并成立瓦斯专项监测小组。负责瓦斯安全检查、通风管理、瓦斯检测仪表管理和瓦斯监测等工作，负责监督和管理施工作业班的瓦斯检查员的业务工作，并定期对瓦检员进行培训。
根据隧道的实际情况，各分部成立瓦斯监测组，配专职管理人员3人，技术主管1人。
9．安全及环保要求
9.1施工安全措施
（1）开工前必须对施工及管理人员进行安全技术培训，经考核合格后方可允许上岗。爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持证上岗。
（2）洞口安排值班人员24h值班，严禁火源进洞。在瓦斯段作业地段严禁使用手机。
（3）瓦斯段必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中应经常保持不小于200m3储水量，保持一定的水压。瓦斯段内必须设置消防管路系统，并每隔100m设置一个阀门（消火栓）。作业区内应设置灭火器及消防设施，并经常保持良好状态。
（4）瓦斯段应建立专门机构进行通风、防突、防爆及瓦斯监测工作，设置消防设施。高瓦斯段及瓦斯突出段应配备救护队。
（5）在瓦斯隧道顶部进行作业时，应随时检测作业范围的瓦斯浓度，尤其应注意检测塌空区、拱顶、开挖凹凸处、台车顶部等易于形成瓦斯积聚且风流不易到达的地方。
（6）瓦斯段内不得存放各种油类，废油应及时运出洞外，不得洒在洞内。
（7）瓦斯段内待用或使用过的棉纱、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。
（8）各种电器设备和施工机械的防爆性能，必须经转职人员检查，确认合格后方可进洞使用。在使用期间，除日常检查外，尚应按规定的周期进行检查，起检查周期应符合表8-1。
（9）瓦斯段进洞人员必须遵守下列规定：
①.进入瓦斯隧道的人员必须在洞口进行登记；
②.严禁穿着易于产生静电的服装（化纤衣物）进入瓦斯段；
③.进入瓦斯突出段的作业人员必须携带个人自救器。
（10）临时停工地点不得停风，否则必须切断电源，设置栅栏和警示，恢复通风后，经瓦检人员进行检测，达到允许浓度后，方可复工。
表4机电设备和电缆的检查周期
序号
检查项目
周期
备 注
1
使用中的防爆机电设备的防爆性能
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缘检查
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

投入运行前测定
9
瓦斯检测仪器仪表
10d一次

9.2环境保护
环境污染控制有效，土地资源节约利用，水保措施落实到位，工程绿化完善美观，确保生态平衡不破坏、工程所处的环境不受污染和破坏，努力造成一流的资源节约型、环境友好型铁路。
在施工现场必须对生产用水的排放进行控制，达到铁道部有关要求。
施工过程中正确处置施工建筑垃圾等。
在施工场地不得堆放物料、废料。
为防止进出现场的车辆轮胎夹带物等污染周边公共道路，故在出口处设立冲洗刷池，清除车轮携土。
保持施工现场内无废弃砂浆和砼等，运输道路和操作面落实料及时清运。
教育工人养成良好的卫生习惯，不随地乱丢垃圾、杂物，保持工作和生活环境的整洁。