黄毛岭隧道煤层段施工方案.doc

黄毛岭煤层瓦斯隧道施工方案编 制：审 核：中铁十七局集团汝郴高速公路第11合同段项目部二九年一月九日黄毛岭煤层瓦斯隧道施工方案一、工程概况黄毛岭隧道郴州端左洞洞口段地处上部覆盖层薄，为亚粘土，含碎石亚粘土，下伏基岩为震旦系中粗变质砂岩，局部夹板岩，强分化为主，少量弱分化，属较软岩类，围岩历经年代久远，受多次构造运动影响，陡节理裂隙发育，岩石破碎，成碎块状，该段有F14断层带及构造破碎带，岩石极破碎，呈摩棱碎块状，设计为级围岩。黄毛岭隧道郴州端左右洞间距较小，为小净距隧道，设计采用S5c复合式衬砌，设计后行洞（左洞）开挖采用侧壁导坑法。在洞口超前长管棚支护套拱基础开挖时发现有黑色物质出露、块碎状结构，左黑色岩体用火烧后有煤气味，初步判断为煤层。二、煤层瓦斯隧道施工方案（一）地质超前探钻孔，超前钻孔及预测孔为了探明隧道设防段的瓦斯赋存情况及了解地质状况，确切掌握煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性，地质构造等煤层赋存情况，避免误穿煤层，为安全揭煤提供可靠的基础资料。通过地质探测初步探明煤层位置，在初步探明的煤层位置10m处，再施做探测孔，向煤层打探钻孔穿透煤层全厚。并进入岩层不小于0.5m，还应经常保持超前工作面5m，孔长不小于8m，以便确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情况。揭开煤层前，掘进工作面到煤层之间，必须保持一定岩性，倾斜岩层为2m，缓倾斜及倾斜煤层为1.5m。对于煤层隧道上半断面至少打2个超前钻孔，下半断面至少打3个超前钻孔，对煤层位置做进一步探测，探明煤层的倾角、走向、厚度、里程等参数。1、测定煤层（瓦斯）的有关参数：（1）、测孔的布置与参数的测定。在距煤层5m处设置探测孔（个数、孔眼布置、方向等根据煤层形式而定），详细记录岩芯资料，包括钻屑瓦斯解析指标、钻孔瓦斯涌出初速度、煤的瓦斯放散初速度、煤层瓦斯压力、煤的坚固性系数和每吨煤瓦斯可解吸量。各钻孔以能探测开挖周边23m范围内的地质情况为原则进行布置，并穿透煤层进入煤底板0.5m以上，其见煤点与原探孔见煤点的距离不宜小于5m，以免所测参数失真。在施钻过程中要仔细观察是否有卡钻、顶钻、瓦斯喷孔等现象，为综合评定煤层突出的危险程度提供依据。（2）、预测瓦斯参数临界值和煤层突出危险程度的判定。穿越煤层施工时，将防治煤与瓦斯突出细则规定的相关预测参数的临界值作为判断煤层突出危险程度的主要依据。煤层突出危险性单项指标临界值为：煤层破坏烈性：、；煤的瓦斯放散初速度：10煤的坚固性系数：0.5；煤层瓦斯压力：0.74MPa钻屑解析指标：h2/Pa 166/200，k/l0.4/0.5钻孔瓦斯涌出初速度：45L/min施工中当所测参数大于上述临界值时，即可判断煤层有突出危险，应采取相应的施工措施。（二）、揭煤段长度与开挖断面选择 1、揭煤段长度 根据其它瓦斯隧道经验，选择在遇到煤层前10m到揭开煤层后10m为揭煤段长度，按照揭煤方案进行。 2、揭煤段的开挖断面 瓦斯超限积聚的地点一般为隧道拱顶、掌子面、开挖周边凹陷处、侧洞等。因此在施工中，拱顶必须采用光面爆破技术。 规范规定，在有瓦斯和煤尘爆炸危险的隧道所使用的雷管为煤矿许用毫秒延期电雷管，总延期时间不得超过130ms。由此限定了爆破雷管段数只能选用到5段，周边眼必须采用药卷密接、顶装雷管、正向起爆方法。根据探测到的煤层具体倾角、走向、厚度等参数决定揭煤过石门方法，如果煤层与隧道纵向夹角比较大，煤层较薄可采用震动放炮全断面一次揭开石门并穿过煤层，在进行震动放炮时需增加炮眼，增加药量。这也限定了隧道开挖断面，为此施工中采用台阶法。隧道瓦斯煤层地带施工中考虑采用中长台阶法施工，即在隧道距煤层至少20m时分为上、下断面开挖，待上半断面穿过煤层底板10m以上时，下半断面再揭开煤层。（三）、揭煤作业流程 1、工艺流程 第一步：超前探测。从煤系地层从掌子面底部向前方打地质钻孔，孔长不小于8m，煤层拉通，探测煤层厚度，走向，倾角；探测瓦斯、煤突出危险程度；探测是否涌突水； 第二步：上半断面瓦斯排放。各层煤位置及其他参数确定后，沿煤层打一组（3孔）预测孔（正洞拱部以外7m），对各层煤与瓦斯的突出危险性进行预测，如有突出危险，则打排放孔（排放范围正洞拱外7m），在排放一定时间（1530）天后，由隧洞的上半断面或掌子面打检验孔，检验孔孔底应位于排放瓦斯范围内，在排放钻孔之间（最少应打2个）采用石门钻屑指标法检验排放措施的结果，如检验结果的各项指标都在判定该煤层有突出危险的临界值以下，可认为措施有效，反之认为措施无效。排放范围为上部7m，左右两侧各5m，下部3m；孔径0.75m；排放时间715d。 第三步：超前支护，42超前小导管双液注浆。 第四步：上半断面开挖。采用短台阶法施工，严格揭煤爆破工艺。预留变形量。 第五步：及时按设计图进行上半断面初期支护。 第六步：下半断面瓦斯排放。排放范围为左右两侧各5m。孔径0.75m；排放时间57d。 第七步：下半断面分步开挖。分步开挖、分步接长钢架，支护封闭。 第八步：下半断面支护。钢架接长，喷砼或模注砼封闭，包括仰拱封闭。 2、工艺要点 （1）、超前钻孔探测 进入煤层前10m要进行超前钻孔预测。如遇地质岩性明显变黑或随着掘进瓦斯浓度呈高梯度变大时，不论是否为煤层段，均应加强超前钻孔探测。 利用超前钻孔确切了解煤层层位、厚度、煤质、顶底板岩性，在钻孔没有探测到煤层时，应确保工作面到钻孔探测范围边缘的距离20m，否则，应停止开挖，再打一次钻孔探测煤层。在掘进工作面距煤层顶板垂距10m以远处，打一组3个穿透煤层全厚的超前钻孔(75)，详细记录岩芯资料，在距煤层顶板垂距5m以远处，打3个穿透煤层全厚的预测孔(50)，见煤后，改用电煤钻，同时实施监测预报，判定突出危险程度、瓦斯溢出浓度等。在距煤层顶板垂距5m以远处，打3个超前钻孔，探清距煤层2.5m岩柱准确位置，防止误穿煤层。 （2）、上半断面瓦斯排放 采用钻孔排放作为防突的主要手段，在施工中，选择瓦斯排放参数为： 排放瓦斯工作面与煤层之间必须有一个安全岩柱，煤炭部门防突细节规定，对于坚硬岩层其厚度3.5m，松软岩层5.0m。 排放范围为开挖线上方7m，两侧5m，上半断面开挖时其底部以下为3m，下半断面开挖时其底部以下为2m。 （四）、揭煤段爆破技术1、爆破器材的选择规定矿用安全电雷管延期时间限制在130ms以内，使用毫秒延期电雷管，不会引爆瓦斯煤尘。不准使用秒或半秒延期电雷管。由于秒延期雷管或半秒延期雷管各段的间隔时间，长达1秒和半秒，容易引爆瓦斯煤尘。煤矿安全炸药不得使用硬化或水份超过0.5%的铵梯炸药。硬化的铵梯炸药，在使用前应用手揉松，使其不能成块，但不能将药包纸损坏。严禁使用硬化到不能用手揉松的铵梯炸药。起爆器材在有瓦斯煤尘爆炸危险的矿井，应采用防爆型的电容放炮器。这种放炮器有高强度的防爆外壳，电能输出有时间限制，在6毫秒之内能将足够电流输送到爆破网路后面自动停止供电，防止网路炸开瞬间产生的电火花放电，使安全得到保证。放炮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。炮泥应用水炮泥，水炮泥外剩余炮眼的部分，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粘土炮泥。采用水炮泥比单纯使用粘土炮泥时，可减少放炮产生的有害气体，使煤层浓度降低2050%，并能产生水雾，防止放炮引爆瓦斯煤尘。严禁使用煤粉、块状材料等其它可燃性材料作炮泥。要杜绝用纸等可燃性材料作为堵塞材料。炮眼深度0.6m时，不得装药，放炮；炮眼深度为0.6m1.0m时，炮泥长度炮眼深度的二分之一；炮眼长度1.0m时，炮泥长度都不得0.5m；炮眼深度2.5m时，炮泥1长度m；光面爆破时，周边光爆破眼应用炮泥封实，且封泥长度0.3m。2、爆破方式必须采用正向爆破，严禁反向爆破。施工中采用串联网络。因为采用非串联网络时，由于雷管电流分配不均，毫秒电雷管的秒量就会发生混乱。装炮前，在洞外最好对每发电雷管进行检查。3、起爆方式将起爆线引至掌子面外500m处，在此处开挖一避人洞，同时设一高压风阀，起爆前，打开高压风风阀，冲淡此处瓦斯浓度，然后起爆。4、合理设计炮眼炮眼深浅、抵抗线太小、间距大小、装药量多少、封堵质量好坏等，都要适中，并且不与煤岩裂缝或其它眼打通。规程规定，炮眼深度0.6m，工作面有两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线0.5m，在岩层中0.3m，浅孔崩大岩块时，也0.3m。炮眼间距0.4m。5、禁止放“连珠炮” 用四芯电缆联两组炮眼，第一组炮眼放后，紧接着放第二组炮眼。在两次放炮间隙中，既不能检查瓦斯，又不能洒水防尘。由于第一次放炮后，涌出的大量瓦斯和飞扬起的大量煤尘，往往都能达到爆炸下限浓度，在第二次放炮时，就会造成瓦斯煤尘爆炸。所以，在有瓦斯煤尘爆炸的采掘面，进行爆破作业时，绝对禁止放“连珠炮”，也不允许一次装药分次放炮。6、严防放炮器和放炮母线发生短路火花检查放炮母线是否断通，要用导通表测量。如果两根母线联起来，用放炮器做电源 ，来检查母线是否断通，极易在放炮器接线柱处或在母线上产生火花；放炮母线或辅助母线有破皮、裸露接头，必须作绝缘处理，否则，放炮时或意外导入杂散电流时，也往往会产生短路火花，这些在有瓦斯煤尘爆炸危险的环境中，是很不安全的，必须严格防止。（五）、揭煤段通风技术揭煤施工时，由于此时是洞内瓦斯浓度瞬间最高时间，除启动常规的通风系统外，在揭煤地段施炮前，应及时打开高压风，增加新鲜风量，提高洞内风速。（六）、揭煤段施工监测1、监测的内容与目的防止在施工过程中，有害气体浓度超限造成灾害，以确保施工安全和施工的正常进行；根据监测的洞内有害气体的浓度大小，及时采取相应的技术措施。检验排瓦斯技术措施效果，正确指导隧道施工，为科学组织施工提供依据。2、瓦斯检测程序项目部成立专门的瓦斯安全检查机构，负责对隧道瓦斯进行检查和监督安检员的工作，巡回检查隧道内的瓦斯情况，并对所使用的仪器进行日常的保养、调校、维修。隧道内设专职安全员3名，24h不间断进行瓦斯浓度检测。在钻孔前、装药前、起爆前均进行检查。当发现隧道内瓦斯浓度超标时，安全检查员和瓦斯安全检查机构人员均有权命令施工人员停止工作，撤离到安全地段，并按照有关规定采取处理措施，逐级上报现场情况。3、瓦斯检测步骤仪器检查调整检测数据记录处理。建立监测体系，设专职瓦斯检测员，同时配备瓦斯检测仪和便携式瓦斯自动报警仪，加强瓦斯监测，及时提供瓦斯讯息，以资防范决策。4、瓦斯的防爆限值及处理瓦斯浓度防爆限值标准如下：瓦斯浓度达到1.5%时开挖面自动发出报警，撤出人员，停止一切作业，加速通风，同时打开高压风。瓦斯浓度1.0%时为警戒预防，指挥员、安全员随时监测，禁止放炮，切断掌子面电源，加速通风。瓦斯浓度0.5%时采用矿用防爆型设备，发出第一次报警，加强监测，通风。瓦斯浓度0.25%时停止洞内焊接作业。瓦斯浓度0.25%时正常作业，采用通用设备。三、安全防护措施瓦斯隧道施工安全是重中之重，为防止因突出检验失误、防突措施失效或煤尘、瓦斯爆炸而导致发生安全事故，在隧道煤系地层施工的全过程中，都必须严格遵守煤矿安全规程、防止煤与瓦斯突出细则、铁路瓦斯隧道技术暂行规定等有关规定，采取安全防护措施。针对新石垭口隧道煤层特点，为确保施工安全，特制定如下安全防护措施：1、成立防瓦斯突出领导小组 加强组织管理，强化防瓦斯意识，特别是领导应引起足够重视，项目成立了防瓦斯领导小组，组织机构见下图。2、加强隧道施工防瓦斯安全教育。任何人员必须经过防瓦斯安全教育后才能进洞作业。保证所有施工人员都熟悉瓦斯性质，懂得防范措施，自觉遵守操作规程，杜绝违章作业。不论因瓦斯或放炮停工，人员都必须撤至洞外或安全地段。停工或放炮时的工作面应切断电源，设立标志，禁止人员进入，上班时（或复工前），必须检查瓦斯含量，确知低于规定含量时才准进洞作业；严禁携带任何火种易燃物进洞。3、建立安全可靠的瓦斯检查制度。施工队配备经专门培训并取得瓦斯检测合格证的人员，每班洞内值班。每人配备便携式和光干涉式瓦斯检测器各一台，按煤矿安全规程要求进行洞内各部位瓦斯浓度检测，作好记录并在洞内瓦斯公告牌上公布，整理后填送瓦斯检测日、旬、月报表报至上级领导，以上人员、设备固定不得随意更换。4、洞内爆破严格执行“一炮三检”(炮前、炮中、炮后)和“三人连锁放炮”制度，瓦电闭锁做到三专两闭锁（专用变压器，专用开关，专用供电线路和瓦斯浓度超标时与供电的闭锁，局扇通风与供电的闭锁），以保证瓦斯隧道安全施工。防瓦斯领导小组组长：王海平副组长：耿建国副组长：邱维军瓦斯安全培训组组长：姜妙花组员：刘芳汝瓦斯检测组组长：张军军组员：杨开溢、原红详超前预报组长：林希建组员：开挖班安全值班检查组：段 雄组员：翟启云、高选义应急救护组：催建俊组员：项目全体员工对外联络组：朱传忠组员：李媛医 院队、班组安 全 员工 地 义 务消防队各队抢险救 援 队 5、建立稳妥可靠的通风系统，揭煤施工前，全面检查风管、风机及电源等，保证风机的正常运转，备用风机保持良好状态。所有洞内设备不论移动、固定式都必须采用安全防爆品种。6、揭煤前，工作面与煤层之间要留足够的安全岩柱，其最小垂直距离不小于3.5m，若围岩松散破碎，还要留适当距离。隧道上、下断面尽量一次揭开煤层，不能一次揭开煤层全厚时，在施工剩余部分时，也必须采取防突措施及安全措施。不论煤层预测突出与否，均采用震动放炮揭煤，震动放炮参数及作业要求，需根据具体情况，参照防止煤与瓦斯突出细则办理。7、揭煤以及在煤层中掘进时，放炮地点应设在洞外，放炮时，洞内应停电，全部人员撤至洞外，人员及机电设备不要正对洞门