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沪昆客专刘家庄瓦斯隧道施工技术二〇一四年六月主要内容：一、刘家庄瓦斯隧道工程概况二、瓦斯突出、爆炸带来的危害三、瓦斯隧道揭煤防突施工技术四、瓦斯监控与检测技术五、瓦斯隧道爆破施工技术六、瓦斯隧道施工供电技术七、瓦斯隧道机械设备防爆改装技术八、瓦斯隧道通风技术九、瓦斯隧道的安全措施一、工程概况新建铁路沪昆客专贵州段CKGZTJ-11标段四项目部刘家庄隧道全长7583m，起讫桩号为DK916+557～DK924+140。隧道出口DK923+237～DK924+510段（1273m）穿过二叠系上统长兴–大隆组含2层薄煤，属低瓦斯地层；DK923+510～DK924+140段（370m）为二叠系上统龙潭组泥岩、砂岩、页岩夹煤层。龙潭组中含多层煤，易发生瓦斯突出，属高瓦斯煤层煤线，围岩稳定性差，隧道出口工区为高瓦斯施工工区。根据隧址附近煤矿收集的资料，该区龙潭组中煤层位于地层底部，绝对瓦斯涌出量为3.06m3∕min,相对瓦斯涌出量为5.49m3∕t；二氧化碳绝对涌出量0.34m3∕min,二氧化碳相对涌出量为0.61m3∕t。根据地质勘察资料显示综合分析隧道区的瓦斯地质条件，本区共含煤层20余层。煤层真厚度在0.70—5.86米不等，其中M1、M17等7层煤，有遭受煤层瓦斯突出和有毒、有害气体危害的危险。二、瓦斯突出、爆炸带来的危害瓦斯突出极易引起瓦斯爆炸，瓦斯爆炸时产生的高温高压，促使爆炸附近的气体和爆炸火焰以极高的速度向外冲击，产生极大危害，造成人员伤亡，损坏设施，扬起的煤尘亦参与爆炸，并产生更大的危害；瓦斯爆炸的另一个危害是爆炸后气体中氧气含量大为减少，并出现大量一氧化碳，特别是当有煤尘参与爆炸时，一氧化碳的生成量更大，使人窒息，造成人员伤亡。1.揭煤作业流程2.煤层基础数据的搜集及整理3.揭煤前煤层预测4.揭煤前煤层突出危险性预测5.瓦斯排放6.防突措施效果检查7.揭煤施工及技术要求三、瓦斯隧道揭煤防突施工技术1.揭煤作业流程为了更好、更加精确的进行瓦斯隧道的揭煤施工，首先应制定出揭煤防突的作业流程，施工时严格按照流程中的环节顺序施作。“详见揭煤防突作业流程图”2.煤层基础数据的搜集整理搜集并整理地勘资料，大致确定该区段所含煤层的数量、厚度、倾角、里程等基础数据，并推断具有瓦斯突出危险的数个煤层作为施工的重、难点工程。根据基础数据推断本隧道出口区段共有七层煤具瓦斯突出危险性。刘家庄隧道正洞于DK923+547.96～DK924+055.53段穿越龙潭组及长兴-大隆组煤系地层，其中龙潭组厚约430m，穿煤（线）20余层，其中易发生瓦斯突出与爆炸的有7层煤。3.揭煤前煤层预探（1）综合超前地质预报煤系地层段开展以物探、超前钻孔、地质法等手段的综合超前地质预报，以预测煤层位置、产状（走向、倾向、倾角）、煤层厚度等，同时对是否存在采空区及采空区规模、性质等进行预报。物探：主要实现对煤层位置、采空区位置及规模的宏观预报。预测距离不得少于150m，每隔100m预报一次。（2）超前钻孔在综合超前地质预报结合物探工作基础上，必须施作地质超前钻孔予以验证，超前钻孔直径为Φ108毫米。（3）地质调查法根据开挖揭示地层岩性，产状及超前探孔资料对煤层位置进行预测。4.揭煤前煤层突出危险性预测（1）确定煤层层位（探测孔）当超前地质综合预报前方有煤层时，掌子面距推测煤层10m垂距处，施作3孔ф108探测孔穿透煤层全厚，详细记录岩芯资料，以掌握煤层位置，走向，倾角，煤层厚度及瓦斯富存情况。（2）煤与瓦斯突出危险性预测（预测孔）掌子面距煤层5m垂距处，施作3孔ф89穿透煤层全厚的预测孔，测定煤层瓦斯压力，煤的瓦斯放散初速度与坚固性系数、钻屑瓦斯指标等。为准确测定煤层原始瓦斯参数。预测孔与超前钻孔、探测孔见煤点的间距不小于5m。5.瓦斯排放（排放孔）（1）瓦斯排放的技术要求①当预测煤与瓦斯有突出危险时，揭煤前应采取瓦斯排放或瓦斯抽放等措施。②正洞瓦斯排放孔布置，瓦斯排放范围为衬砌开挖外轮廓向外5m范围。（2）瓦斯排放施工的注意事项瓦斯排放结束前至少打1个检验孔，进行煤与瓦斯突出危险性检查，当仍有突出危险性时，应采取延长排放时间，增加排放钻孔或采取瓦斯抽放等补救措施，当无突出危险后，方可进行揭煤作业。6.防突措施效果检查瓦斯排放措施实施后应进行瓦斯排放效果检验，以确认是否有效，当检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，则认为措施有效，否则认为措施无效，应采取延长排放时间，增加排放孔数量、瓦斯抽放等补救措施。效果检验方法及要求同煤与瓦斯突出性预测。7.揭煤施工及技术要求（1）正洞采用分部逐层揭煤，辅助坑道、正洞不得同时揭煤。其中，石门工作面距煤层的垂距不得小于2m，当石门揭穿后，在半岩半煤中掘进，各掘进工作面应始终保持前方安全区不得小于5m。揭煤前应设置钢架、超前支护等防护措施。（2）进入煤系地层段后，必须采用湿式钻孔。（3）做好揭煤过程中的强支护、强支撑、快锚喷工作，防止片邦、冒顶落煤引起突出。（4）严格瓦斯浓度控制，严禁超限作用。（5）做好四防工作(防电器设备失爆、防施工人员穿化纤衣服和携带烟火进洞、防杂散电流进洞、防施工作业引起火花)，防止瓦斯燃烧爆炸。四、瓦斯的监控与检测技术瓦斯突出后引起瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定浓度的甲烷，一定温度的引火源，足够的氧气，缺一不可，因此必须从上述三个方面入手，加强对其的监控和检测，严格管理，是防止瓦斯突出和爆炸的唯一手段。因此必须形成一套完整可行的瓦斯监控和检测系统。刘家庄隧道监控与检测系统是由隧道瓦斯监控子系统、瓦斯隧道安全检测子系统、隧道人员定位子系统及隧道有线视频监控子系统等系统构成。刘家庄瓦斯隧道监控与检测系统将要达成的安全目的：全天候监控隧道内瓦斯浓度，并根据瓦斯浓度变化警示安全人员采取对应措施；严禁隧道内工作人员携带违禁物品进入隧道；实时监控进出隧道人员、掌子面工作人员的数量及工作状态等。1.隧道瓦斯监控子系统在隧道内掌子面处安装1台监控分站，分站分别连接2台甲烷传感器、1台一氧化碳传感器、1台风速传感器及1台温度传感器，在隧道洞口附近的安全监控值班室内安装1台监控计算机、1台数据传输接口及1套声光报警器，通过电缆将洞内监控分站与监控计算机相连。瓦斯监测探头数据接收器配备便携式甲烷-氧气测定器和便携式一氧化碳测定器，以供安全管理人员或巡检人员定期进入隧道检测。便携式瓦斯检测仪2.瓦斯隧道安全检测子系统在隧道洞口处，设置入洞工作人员安全检测环节，设备包括安全检测门、手持式金属探测设备等。辅助安全管理人员进行进入隧道人员安全检查。防止工作人员携带违禁物品进入隧道，避免个人违章行为而引起的安全隐患。安全检测门手持式金属探测器3.瓦斯隧道人员定位子系统隧道人员定位子系统选用TSAQ-1铁路隧道人员安全监控系统。LED显示大屏人员定位芯片4.瓦斯隧道有线视频监控子系统隧道视频监控子系统采用分布在隧道内掌子面和隧道入口的多个位置的动态摄像机，对隧道的施工工作面和重要的人员出入口进行全面的监视。它能够将所发生事件的全过程以视频记录方式进行备份记录，为处理事故现场提供了确实可靠的法规依据。视频监控头五、瓦斯隧道爆破施工技术瓦斯隧道爆破施工不同于一般隧道爆破施工，必须预防爆破作业引发瓦斯爆炸，严格按瓦斯隧道施工规程执行，选用安全性能高的矿用爆破器材，采用合理的瓦斯隧道爆破工艺。1.爆破器材的选用（1）爆破器材必须使用矿用安全电雷管，按照《铁路瓦斯隧道技术规范》规定：瓦斯工区必须采用电力起爆，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。（2）炸药必须采用煤矿许用炸药，宜选2号或3号煤矿许用炸药，有瓦斯突出危险的地段，必须使用3号矿用炸药，矿用水胶炸药、煤矿乳化油炸药、被筒炸药、当量炸药、离子交换型炸药。不得使用硬化或水份超过0.5%的铵梯炸药。（3）起爆器材必须采用防爆型的电容发爆器。（4）母线必须用紫铜或铝制的电阻小的导线，并有良好的绝缘层。使用时必须悬空、悬挂，不得同任何导体相接触和靠近。（5）炮泥应用水炮泥，水炮泥外剩余炮眼部分，应用粘土填满封实，也可使用不燃性、可塑性松散材料，如沙子、粘土和砂子的混和物等制成的粘土炮泥。2.爆破工艺及注意事项（1）爆破工艺采用电雷管半断面正向爆破。（2）爆破作业时坚持“一炮三检”：钻眼前、装药前、起爆前三次检查瓦斯浓度。瓦斯浓度低于限值方可进行作业。（3）在低瓦斯工区和高瓦斯工区进行爆破作业时，爆破15min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。六、瓦斯隧道施工供电技术本隧道采用单回路电源线路配套发电机组。对瓦斯隧道的施工用电，根据《煤矿安全规程》应设有双回路电源线路，当一路电源发生故障停止供电时，另一回路仍能负担隧道施工用电的全部负荷。但根据铁路隧道的具体情况，本隧道架设双回路线路有困难，因此采用单回路电源线路配套发电机组。七、瓦斯隧道机械设备防爆改装技术为保证施工安全需要对隧道内机械设备进行改装，主要改装项目有：机械进气系统、排气系统、电气系统、仪表系统、控制系统等装载机防爆改装挖掘机防爆改装八、瓦斯隧道通风技术刘家庄隧道全长7583m。刘家庄隧道出口工区采用DK923+237-DK924+140段采用巷道式通风，主风机布置于正洞及辅助坑道洞口外侧30m处。施工煤系地层瓦斯段时，横通道及时贯通，便于形成巷道式通风条件。施工期间应加强通风管理及通风效果检测，放炮地点20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮，开挖风流和电动机及其开关附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作和电机运转，撤出人员、切断电源，进行处理。九、瓦斯隧道的安全措施1.瓦斯隧道施工管理,要坚决贯彻“安全第一，预防为主，综合管理”的方针，结合隧道的实际情况，制定详细的瓦斯隧道施工安全管理办法和应急救援预案.2.建立安全管理网络，对瓦斯的管理实行三级管理制：建立局集团公司瓦斯检测中心,负责检查监督瓦斯检测,煤层突出危险性预测和防突措施效果检查以及瓦检仪的定期鉴定工作;建立处通风防爆科,组织各施工单位的瓦斯检测工作;建立队通风防爆室,设专人日夜实施瓦斯检测和通风防爆工作。3.加强对通风系统的设计、计算和管理，配备抗静电、抗燃烧的风机供风；加强施工机械和供配电系统管理，确保高瓦斯工区施工防爆设备且防爆性能良好。4.加强施工人员岗前培训、安全技术交底及业务考核，测风工、通风管理员、瓦斯检测员、爆破工、电工等特种作业人员必须经过考试合格后持证上岗。5.加强爆破管理，严格按规定使用雷管、炸药并按规程操作。6.加强应急演练，配足应急队伍和应急设备，保证在瓦斯突出或浓度超标时，人员迅速、有序安全撤离施工现场。谢谢！