低瓦斯隧道施工技术及防治措施.doc

低瓦斯隧道施工技术及防治措施建筑工程低瓦斯隧道施工技术及防治措施赵明中铁二十一局集团三公司陕西成阳712000【摘要】狮子寨隧道围岩级别主要为级和V级,其结构松散破碎,并有涌水发生I加之该隧道为低瓦斯隧道周而施工难度大,通过对谊隧道施工过程的综合防治,瓦斯控制效果良好.【关键词】隧道施工低瓦斯施工技术防治措施本文针对达陕高速公路狮子寨特长隧道地质条件相对复杂.就低瓦斯隧道施工技术及防治措施进行阐述.一,隧道概述狮子寨隧道为万源(陕川界)至达州(徐家坝)高速公路中的特长隧道之一.该隧道主洞建筑限界宽1O.25米,高5.0米,采用三心圆曲边墙结构.为分离式隧道.右线全长3391米.左线全长351O米,设计最大纵坡为3.地质勘探资料显示.隧道洞身围岩主要为长石石英砂岩夹粉砂岩,粉砂质泥岩及薄煤层,砾岩,含砾砂岩夹薄煤层.隧道围岩级别主要为级,V级.隧址区钻L接露了数层多为厚度小于0.60m的薄煤及煤线,煤层层位及厚度均不稳定,属含煤性差的地区.经瓦斯含量测定.吨煤瓦斯含量为5.61m0/t,属低瓦斯隧道.二,隧道支护设计狮子寨隧道进口采用环框式洞门,出口左洞采用端墙式洞门,右洞采用环框式洞门.衬砌采用复合衬砌.初期支护由喷射混凝土,系统锚杆,钢筋网,钢架组成.并辅以大管棚,超前小导管和周边注浆等支护措施;二次衬砌根据围岩级别不同分别采用钢筋混凝土或混凝土衬砌.三,隧道施工技术狮子寨隧道根据所处岩层的性质及工程特点.洞身按新奥法施工.洞身开挖时,级围岩采用台阶法开挖.仰拱应先施工,采取先墙后拱法进行施工衬砌.V级围岩地段采用短台阶拱部环形开挖预留核心土法.该法简单明了,施工易行.当地质条件好时可以方便地转换为台阶法施工.环形开挖预留核心土法施工分布示意见图1.其麓工方法和步骤如下:(1)开挖前对掌子面进行超前支护:(2)开挖时首先开挖环形部分,人工沿拱弧轮廓线修整,预留核心土,循环进尺0.75米:(3)环形台阶开挖后立即组织喷混凝土封闭岩面.然后再进行安装钢支撑,挂钢筋网,复喷混凝土工序;(4)挖核心土:(5)下台阶分布开挖(左右错开,短进尺):(6)下断面初次支护.施工工艺同上半断面.(7)仰拱支护紧跟拱墙支护及时进行施图1狮子寨V级围岩地段环形开挖预留核心土法施工分步示意图说明:I.超前支护:2.上半断面环向开挖:111.上半断面初期支护;4.上半断面核心土开挖:5.下半断面左侧壁开挖:.下半断面左侧壁初期支护:7.下半断面右侧壁开挖.下半断面右侧壁初期支护:9.下半断面核心土开挖(含仰拱开挖):X.仰拱初期支护:.仰拱砼施工:.拱墙二次衬砌施工.四,隧道瓦斯防治技术及措施根据狮子寨隧道的实际情况,施工单位成立了以项目经理为第责任人的瓦斯防治领导小组,根据瓦斯隧道菔工相关的规程规范如(煤矿安全规程,(铁路瓦斯隧道技术规范>等.制定了狮子寨隧道施工瓦斯防治方案和瓦斯事故预案与抢险措施).并采取以下手段确保施工安全:(1)加强施工通风通风是排烟除尘和稀释瓦斯的主要手段.狮子寨隧道采用8台(风管直径1.5m)功率1l0kw轴流式通风机.分别设置在距离隧道左,右线的进出口20m处,风管口到开挖工作面的距离应不小于5m,进行不间断的通风.保证隧道内任一处瓦斯浓度不大于0.5%.以达到安全施工的目的.风筒要求吊挂平直,发现破损及时粘补或更换.风机采用双风机,双电源.在一台通风机因故停止运转时.备用风机能在15m1n内启动.对瓦斯积聚的地方(如防水板背后,模板台车附件,断面变化处等),可采用增大通风量,分支风管,安装局扇增风等措施实施局部通风以消除积聚.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.并在压八式局部通风机及其开工地点附件1Om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.(2)封闭开挖飘采用气密性喷射混凝土尽快对开挖掌子面进行封闭.以减少瓦斯的溢出量.喷射混凝土的透气系数不应大于l01Ocm/s.f3)勤于检测采用人工监测(使用便携式瓦斯检测报警仪)与自动遥测(瓦斯自动探头与瓦斯测报中心)相结合的方式.在进出口洞外设置瓦斯监测中心.在洞内布置远距离瓦斯探头【在开挖工作面,二衬工作面,回风流中各布设一个).进行连续监测.每个洞口配备4名专职瓦斯监测员手持便携式CJG10型光波干涉式甲烷测定器检查瓦斯.瓦斯检查必须符合有关规章制度规定.并做到持证上岗.对掌子面,回风的巡回瓦斯检查为3次/8/h时:瓦斯异常涌出点由现场负责人根据情况确定:超前钻探时每节钻杆检查一次.对隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施应严格按照下表执行.(如表1)(4)超前地质预报在掌子面设置超前探孔提前了解前方的地质状况.同时对每节钻杆深度进行孔内瓦斯浓度检测,从而修订瓦斯的防治措施.每循环施工3个超前探孔(直径65mm,孔深为5080m).(5)防水板封闭设计采用了HDPE复合自粘防水板对初期支护表层进行封闭.(6)二次混凝土衬砌封闭设计采用气密性混凝土对全隧道进行衬砌.其透气系数不大干1O一11cm/s.气密剂的掺量根据现场试验确定.施工缝采用膨胀止水条,背贴式橡胶止水带等进行气密性封闭.防止瓦斯从缝隙中溢出.(7)电气设备要求隧道的照明器材应采用防爆型,移动照明必须使用矿灯.隧道内各级配电电压和各种机电设备的额定电压应满足:高压不应大于1O000V;<压不应大于l140V;照明,手持式电气设备的额定电压不应大于i27V.隧道内的电缆应采用铠装电缆或不延燃橡套电缆.电缆应采用铜芯:电缆与电气设备的连接,电缆问的连接必须使用防爆型接(下转第l19页)2011.5117建筑工程动向洞内供风.必须执行风电闭锁.4.2.2局部通风机通风,局部通风机的主要作用是减少瓦斯聚集,吹散洞内局部聚集的瓦斯混合气体.一般采用小功率的风机并安设在瓦斯容易聚集的部位或地方.龙溪隧道采用的是5.5KW局部通风机.局部通风机的开启前必须检查其周围lO米范围内的瓦斯浓度,当瓦斯浓度低于0.5%时方可开启,否则应采取措施进行处理后在开启,根据瓦斯的性质,局部通风机应尽可能的安设在隧道下侧.4.3超前钻探超前钻探是为了准确掌握煤层的位置,产状,厚度和瓦斯储存状况.根据(铁路瓦斯隧道技术规范要求.要用地质钻机进行超前钻探.并在距煤层10米,5米(垂距)时分别进行钻探.具体施工中,风钻同样可以起到相同作用.在进入煤系地层后.每次都用5米钻杆打23个超前钻孔.放炮进尺控制在3米以内,使工作面始终保持距煤层2米以上安全距离.根据打眼时的钻进速度,岩屑性质及浆液颜色,很容易对煤层作出判断.采用5米超前钻探工艺,避免了钻机的频繁移动,不中断隧道的正常掘进.简便易行,事半功倍.4.4电器设备,作业机械的防爆改装<铁路瓦斯隧道技术规范>规定.隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的电器设备和作业机械.必须采用矿用防爆型.其实,瓦斯隧道内对固定敷设的电缆,照明,通信,信号采用防爆型的.但移动电器设备,作业机械仍可采用非防爆型的.这是因为瓦斯隧道内瓦斯浓度增加最快时候为打眼过程中和放炮后,在此过程中,通过通风,瓦斯浓度均被稀释至O.5以下,故非防爆型移动电器设备,作业机械即可进洞作业.即便是通风中断,因瓦斯浓度升高需要一个过程,此时,非防爆型移动电器设备,作业机械也可采用就地熄火,开出洞外等措施,此方式需要有一个严格的制度进行管理.4.5钻爆作业因为瓦斯隧道内瓦斯浓度增加最快时候为打眼过程中和放炮后,故钻眼过程中必须采用湿式钻孔.爆破必须采用煤矿许用安全炸药.起爆必须采用电力起爆,电力起爆必须使用防爆型起搏器作为电源.并使用煤矿许用毫秒延期电雷管,且最后段的延期时间不得大于130ms.爆破前后必须实行严格的一炮三检制度:所有炮眼必须采用水炮泥与黏土炮泥封堵:爆破网路和连线必须采用串联连接方式.线路所有连接接头应相互扭紧,明线部分应包覆绝缘层并悬空.4.6隧道火源管理措施明火是引起瓦斯隧道内瓦斯爆炸的主要因素,所有瓦斯隧道施工必须严格控制火源,控制一切可能产生的火花的作业行为.洞口设立安全检查岗,检查所有进洞人员设备,不得携带香烟,打火机,电子通信设备,不得穿化纤衣物等.如果洞内必须进行动火作业或进行可能产生火花行为的作业,必须采用严格的动火作业制度.首先必须经过严格的检查,审批,条件适可时.发给动火作业证,进行作业,作业过程中必须有安全员,瓦斯检测员跟班作业.并配备适当的灭火器材,救生设备(如干粉灭火器,呼吸自救器等).作业完成后,必须经两人检查现场无残火方可结束.动火作业证,必须一事一证,并填写时间,过期作废.4.7瓦斯救护铁路瓦斯隧道技术规范规定,高瓦斯工区及瓦斯突出工区应配备救护队.瓦斯隧道施工,不可预见性和不可抗因素多,施工任何瓦斯隧道均不可能保证绝对不发生瓦斯事故,配备救护队的目的就是为了及时,有效的对瓦斯事故进行救护.进行瓦斯隧道施工的项目必须配备一支专业性队伍,并配备相应的医疗设备,器材.同时必须与当地的矿山救护队,医院建立协作关系,借助于矿山救护队,医院这两支援军作为自己的预备队,这样才能行之有效的运转瓦斯救护体系,解除后顾之忧,集中精力抓旋工.5,结束语瓦斯隧道施工,必须严格遵守铁路瓦斯隧道技术规范及设计图纸要求.施工过程中可参考煤矿安全规程>,瓦斯检查工>等煤矿技术规程,但要注意隧道与煤矿的区别.切记生搬硬套,避免产生不必要的经济费用.参考文献铁路瓦斯隧道技术规范TB10120-20023160-2002f2】瓦斯检查工中国矿业大学出版社31煤矿安全规程(上接第117页)表1序号地点限值超限处理措施l瓦斯工区任意处0.5鬈超限处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2.O鬈超限处附近20m停工,断电,撤人,进行处理,加强通风1.0茗停止电钻钻孔3开挖工作面风流中1.5茗超限处停工,撤人,切断电源,查明原因,加强通风等丑回风巷或工作面回风流中1.O茗停工,撤人,处理5放炮地点附件20m风流中1.O茗严禁装药放炮6煤层放炮后工作面风流中l:o%继续通风,不得进入7局扇及电气开关10m范围内0.5茗停机,通风,处理8电动机及开关附近20m范围内1.5茗停止运转,撤出人员,切断电源,进行处理9竣工后洞内任何处0.5名查明渗漏点,进行整治线盒.(8l其它安全措施凡进洞作业的有关人员和管理人员,必须预先进行瓦斯安全作业知识培训,爆破,电工,瓦斯等作业人员必须持证上岗.洞内进行电焊,氧焊,切割等作业前必须进行严格审批.必须设置工地救护组,进行专门的抢救训练演习,备齐急救和抢险设备,并由专人保管,经常保持其良好状态.做好防范瓦斯的各种预案以备不测.五,围岩的监控量测狮子寨隧道地质条件复杂,麓工中会遇到断层,突泥,涌水,软弱破碎带,瓦斯等不良地质条件.因而在隧道施工过程中采用动态设计和信息化施工,实施地质超前预报.加强对围岩变形和支护结构受力状态的监测,及时获取围岩稳定状态和支护结构可靠性的信息,不断修正支护参数,调整了施工方法,及时将地质灾害消