隧道超前地质预报施工方案

隧道超前地质预报施工方案隧道超前地质预报施工方案 1 1 编制依据编制依据 1)高速铁路隧道工程施工技术指南 （铁建设【2010】241 号） 2） 关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定 的通知铁建设（2010）120 号； 3） 时速 250 公里铁路双线隧道复合式衬砌图号：西成贰隧参 03； 4） 隧道施工工法图号：西成贰隧参 09； 5）施工图纸、设计要求和环境、地质条件。 6）隧道超前地质预报管理办法（西成铁路客运专线四川有限公司） 7） 铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设【2008】105 号本 2 2 工程概况工程概况 新建西安至成都客运专线位于陕西省和四川省境内，川陕界至江油线路长 165.836Km。西成客专设计为双线客运专线，设计时速：250km/h；最小曲线半 径：3200m；正线线间距：4.6m；最大坡度：一般 20，困难山区不大于 25。本标段第一项目部管段位于剑阁县、青川县境内，起讫里程： DK431+660(黄家梁隧道进口)DK446+500（岩边里隧道） ，全长 14.84km，主要 工程数量为：桥梁 135.35m/1 座，占正线总长的 0.9%，隧道双线 14702m/1.5 座，占线路总长的 99.1%。 3 3 工程地质概况工程地质概况 3.13.1地质构造地质构造 我管段位于四川龙门山东北向褶皱带之东翼与四川盆地边缘弧形（华夏式） 构造带交界处，龙门山褶皱带的褶皱发育、断裂密布，岩层多陡顷，直立或倒 转，地质构造较为复杂。测段属于扬子准地台西北边缘地带，位于川西北台陷 次级构造与龙门山构造带边缘区。隧区为单斜构造，岩层产状 N4764E/3445SE,受区域构造影响，节理多为闭合或微张型，其延伸较远， ，泥岩风化节理普遍发育，裂隙多而细小。 3.23.2 水文地质特征水文地质特征 沿线河流较多、灌溉网密布。沿线基本为山区，山谷河流较多，主要有回 精选文档 2 龙河、清江河，属于嘉陵江水系。管段内第四系黏性土中含少量孔隙水，河床 及低阶地砂砾石层含丰富孔隙水。基岩中泥页岩、泥岩夹砂岩为弱富水岩组， 含少量的裂隙水和风化裂隙水；厚层砂岩、砾岩为中等强富水岩组，含较丰 富的基岩裂隙水，多位潜水，部分为承压水；灰岩等可溶岩为强富水岩组，含 丰富的裂隙水和岩溶水。断裂构造多为压性断裂，地下水一般含量较少；褶曲 构造核部为可溶岩及砂岩地段含丰富地下水。经沿线取表水和地下水试验，水 质类型以 HCO3.SO42-Ca2+、HCO3-Ca2+型、HCO3.SO42-Na+型为主，对钢筋 混凝土一般无侵蚀性，但三叠系须家河组含煤段地层、嘉陵江组、雷口坡组盐 溶角砾岩、侏罗系油砂岩地段地下水以及城市周边受污染表水多具硫酸盐侵蚀 性或酸性侵蚀性。 3.33.3隧道涌水量预测隧道涌水量预测 根据各岩组地层出露位置、岩性、地质构造、节理裂隙发育情况，地貌形 态及在本水文地质单元中的径流条件，黄家梁隧道预计正常涌水量为 7093m3/d, 考虑在隧道勘察中较多钻孔揭示承压水，雨季最大涌水量为 14186m3/d,岩边里 隧道预计正常涌水量为 2071m3/d,雨季最大涌水量为 3107m3/d。 3.43.4 不良地质及特殊岩土不良地质及特殊岩土 3.4.13.4.1 油砂岩、有害气体及原油油砂岩、有害气体及原油 黄家梁隧道根据钻探揭示在钻井过程中循环水中有大量气泡逸出，天然气 最大为 28450ppm，有 2 层油砂岩，有较多稠油流出，同时根据原油样品测量分 析，隧道内可能存在硫化氢及二氧化硫对隧道工程及隧道施工的危害，对钻孔 采气分析时，测式结果显示 CH4的含量最高为 5.7143%。根据油气专题报告及评 审结论，黄家梁隧道为高瓦斯隧道，其中 DK434+500DK439+500 段为高瓦斯区 段，其余为低瓦斯区段，同时为原油危害隧道。 岩边里隧道根据前后工点（黄家梁隧道及庙子梁隧道）钻孔均揭示油砂岩 分布，虽本隧道钻探未揭示油砂岩，但根据专题研究结论，本隧道可能受油气 浸较严重，属低瓦斯隧道和可能原油浸染隧道。 3.4.23.4.2 顺层顺层 黄家梁隧道根据地形地貌及勘探，在 DK431+660DK432+000, DK438+910DK439+150, DK440+150DK440+220, DK440+955DK441+160, 精选文档 3 DK442+250DK442+520, DK443+090DK443+292 段埋深小于 50m，岩层倾角 3444，DK437+800DK437+950 段隧道埋深大于 250m，岩层倾角 3444。所有辅助坑道的进口仰坡均存在顺层。 岩边里隧道穿越地层为泥岩夹砂岩，岩层走向与隧道轴线基本一致，倾向 线路左侧，我管段 DK443+428DK443+600 段埋深小于 50m，右侧存在顺层偏压， 隧道进口边仰坡隧道的横洞仰坡均存在顺层。 3.4.33.4.3 滑坡、岩堆、危落石滑坡、岩堆、危落石 黄家梁隧道洞口或洞身经过滑坡堆积体或滑坡群，堆积体主要由碎石土、 块石土组成，其间充填粉质黏土，总厚度 520m，530m 不等，经过长期的发 展，目前自然条件下处于稳定状态。岩堆主要物质为块石土，其间充填粉质黏 土。在隧道进口及 1#、2#辅助坑道出口坡面较陡，软硬岩相间分布，易形面危 岩落石区。隧道进口及出口多形成悬崖陡壁，节理裂隙发育，多形成大范围危 岩落石区。 岩边里隧道进口右侧多形成悬崖陡壁，节理裂隙发育，多形成危石。坡脚 多见崩塌形成的块石，直径较大。 4 4 地质复杂程度分级地质复杂程度分级 4.14.1隧道洞身及洞口工程地质评价隧道洞身及洞口工程地质评价 4.1.14.1.1 隧道洞身隧道洞身 隧道区主要不良地质为油砂岩、有害气体及原油、顺层及滑坡、岩堆、危 落石。在黄家梁隧道表现尤为突出，洞身地质较为复杂。黄家梁隧道 DK434+500DK439+500 段为高瓦斯区段，同时有原油危害。顺层在洞身多见为 DK438+910DK439+150, DK440+150DK440+220, DK440+955DK441+160, DK442+250DK442+520, DK437+800DK437+950 段，滑坡多见于洞身 DK431+763DK431+793，DK432+090DK432+286，DK432+541DK433+543 段， 岩堆多见于 DK438+681DK439+114 段。 4.1.24.1.2 隧道洞口隧道洞口 隧道区进洞条件均较困难，洞口主要不良地质为危落石，主要表现为黄家 梁隧道进口、出口及 1#、2#斜井辅助坑道，岩边里隧道进口进洞极为困难，下 方为绵广高速公路匝道口，有落石的危险。 精选文档 4 4.24.2 地质复杂程度分级地质复杂程度分级 超前地质预报的重点段落及内容主要对隧道开挖前方一定距离的突水突泥、 断层破碎带、浅埋段和瓦斯（天然报） 、原油等有气体的灾害地质的施工探测。 对照勘测阶段的地质数据、预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。根据 我管段水文及工程地质条件及可能存在的风险因素，按铁路隧道超前地质预 报技术指南铁建设【2008】105 号本，将我管段的黄家梁隧道定为“复杂” 级别，超前地质预报由设计院主持来完成，岩边里隧道定为“中等复杂”级别， 超前地质预报由施工单位超前地质预报组来完成。 5 5 实施超前地质预报的目的实施超前地质预报的目的 为保证隧道施工安全、优化设计、实现信息化施工，通过隧道超前地质预报 工作，进一步查清隧道因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大 地质问题，及时掌握和回馈隧道地质条件信息，调整和优化隧道设计参数、防 护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案，控制工程变更设计提 供依据。 根据西成客专四川段隧道工程及水文地质条件，在认真分析前期勘察资料的 基础上，结合地表调查情况分析，隧道地质情况较为复杂，施工中可能遇含水 断层，不同程度的渗、流水、突水突泥、坍塌、瓦斯（天然气） 、原油溢出等地 质灾害，对隧道工程施工必须采取多种方法综合预报，查明隧道掌子面前方存 在的较大不良地质缺陷的规模、空间分布情况等，以便为施工、设计及时做出 正确的处理预案，确保工程施工顺利完成，避免安全事故发生或造成人员伤亡 事故。 通过超前地质预报，可以了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、 位置、宽度和影响隧道的长度，由此判断地下水、瓦斯、油层情况、围岩级别 和对施工的影响，进而达到以下目的： （1）为制定施工方案和措施提供可靠的参数，如地下水压力、水量、不良 地质的位置、大小及规模； （2）为隧道安全施工，避免或最大限度地降低施工过程中突水突泥、塌方、 瓦斯（原油）溢出等灾害，从而不受或少受损失奠定基础； （3）为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造了条件； 精选文档 5 （4）准确的地质预报可以减少施工中的盲目性，减少事故发生率，减少很 多不必要的安全措施，从而降低工程投资。 6 6 超前地质预报的方案超前地质预报的方案 6.16.1 分段预报内容及方法分段预报内容及方法 管段超前地质预报的重点段落为：黄家梁隧道 DK434+500DK439+500。 超前地质预报重点内容为： （1）不同岩性接触带的位置，接触带岩体破碎程度、地下水赋存情况； (2) 顺层及滑坡、岩堆、危落石； （3）油层位置及层厚，瓦斯及有害气体浓度； （4）隧道内围岩级别变化趋势。 6.1.16.1.1 黄家梁隧道分段预报内容及方法黄家梁隧道分段预报内容及方法 6.1.1.16.1.1.1 超前地质预报段落及内容超前地质预报段落及内容 为保证隧道施工安全、优化设计、实现信息化施工，施工期间施工单位应加 强施工地质工作，并实施全隧超前地质预测预报，将其纳入正常施工工序进行 管理。通过超前地质预测预报工作，核实和预测掌子面前方的地质条件，以便 及时调整工程措施，确保施工及结构安全。结合隧道工程特点以及工程地质、 水文地质条件，开展超前地质预测预报工作。全隧道采用以地质调查法为基础， 并采用综合物探手段及钻孔为主进行综合超前地质预报。 其重点预报的段落及内容如下表所示： 表表1 1 黄家梁隧道超前地质预报的重点段落及内容黄家梁隧道超前地质预报的重点段落及内容 序号重点段落预报的内容备注 1 DK431+671DK432+000 DK432+100DK432+250 DK438+900DK439+150 DK440+150DK440+220 DK440+955DK441+160 DK442+250DK442+450 DK443+220DK443+277 主要针对洞身浅埋段，预报 隧道中可能出现塌方的情况； 2 DK431+660DK443+292 主要针对有害气体, 预报隧 道中可能遇到瓦斯、天然气 等有害气体情况。探测开挖 面前方有害气体浓度及变化 精选文档 6 情况。 3 DK432+500 DK432+700 DK433+300 DK433+500 DK435+200 DK435+400 DK436+020 DK436+220 DK436+700 DK436+900 主要针对地下水含量丰富且 形成承压水地段，预报隧道 中可能出现突水突泥的情况。 6.1.1.26.1.1.2 超前地质预报选用方法超前地质预报选用方法 表表 2 2 黄家梁隧道超前地质预报选用方法对比表黄家梁隧道超前地质预报选用方法对比表 序号里程段长度选用方法备注 1 DK431+660DK431+671 11 地质调查法 2 DK431+671DK433+300 1629 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-2） 3 DK433+300DK433+500 200 地质调查法 物探法（WT-2） 超前钻探法（ZT-2） 4 DK433+500DK434+500 1000 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-2） 5 DK434+500DK436+700 2200 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-4） 6 DK436+700DK436+900 200 地质调查法 物探法（WT-2） 超前钻探法（ZT-4） 7 DK436+900DK439+500 2600 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-4） 8 DK439+500DK443+277 3777 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-2） 9 DK443+277DK443+292 15 地质调查法 6.1.1.36.1.1.3 超前地质预报类型超前地质预报类型 表表 3 3 超前地质预报类型表超前地质预报类型表 项目类型主要手段及方法 地质调查地质调查 地质素描地质素描地质调查法 地质作图地质作图 精选文档 7 WT-1 地震反射波法（TSP203） 物探法 WT-2 地震反射波法（TSP203）+红外探测 ZT-1 加深炮眼（5 孔） ZT-2 超前钻孔（2 孔）+加深炮眼（5 孔） ，1 孔取芯钻探类型 ZT-4 超前钻孔（5 孔）+加深炮眼（10 孔） 备注：超前钻孔采用孔径 108mm，长度 2030m，搭接长度 5m，加深炮眼 36m。 6.2.16.2.1 岩边里隧道分段预报内容及方法岩边里隧道分段预报内容及方法 6.2.1.16.2.1.1 超前地质预报段落及内容超前地质预报段落及内容 （1) DK445+056DK446+499段(我项目部管段)共1443m主要针对隧道内围岩 级别变化趋势显著地段，预报围岩分级变化的具体位置。 （2）DK443+430DK446+499段(我项目部管段)共3069m主要针对有害气体, 预 报隧道中可能遇到瓦斯、天然气、二氧化硫等有害气体情况。探测开挖面前方 有害气体浓度及变化情况。 6.2.1.26.2.1.2 超前地质预报选用方法超前地质预报选用方法 全隧采用以地质调查法为基础，并采用综合物探手段及钻孔为主进行综合超 前地质预报。 表表 4 4 岩边里隧道超前地质预报选用方法对比表岩边里隧道超前地质预报选用方法对比表 序号里程段长度选用方法备注 1 DK443+430DK446+499 3069 地质调查法 物探法（WT-1） 超前钻探法（ZT-1） 6.2.1.36.2.1.3 超前地质预报类型超前地质预报类型 表表 5 5 超前地质预报类型表超前地质预报类型表 项目类型主要手段及方法 地质调查地质调查 地质素描地质素描地质调查法 地质作图地质作图 物探法 WT-1 地震反射波法（TSP203） 钻探类型 ZT-1 加深炮眼（5 孔） 6.26.2 超前地质预报工作量超前地质预报工作量 精选文档 8 6.2.16.2.1 黄家梁隧道工作量黄家梁隧道工作量 黄家梁隧道超前地质预报工作量如下表： 表表 6 6 黄家梁隧道超前地质预报工作量黄家梁隧道超前地质预报工作量 项目类别工程数量 地质调查 m455 地质描述 m455 地质调查法 地质作图 m455 1#斜井 超前钻探法加深炮眼 m2265 地质调查 m325 地质描述 m325 地质调查法 地质作图 m325 2#斜井 超前钻探法加深炮眼 m1620 地质调查 m324 地质描述 m324 地质调查法 地质作图 m324 3#斜井 超前钻探法加深炮眼 m1620 地质调查 m371 地质描述 m371 地质调查法 地质作图 m371 横洞 超前钻探法加深炮眼 m1860 地质调查 m11632 地质描述 m11632 地质调查法 地制作图 m11632 加深炮眼 m82995 超前钻探法 超前钻孔 m50900 TPS203m11606 正洞 物探法 红外探测 m400 6.2.36.2.3 岩边里隧道工作量岩边里隧道工作量 岩边里隧道超前地质预报工作量如下表： 表表 7 7 岩边里隧道超前地质预报工作量岩边里隧道超前地质预报工作量 项目断面次数长度（m） 精选文档 9 加深炮眼 530345 TSP16069 地质调查 6069 7 7 超前地质预报工作流程及操作要点超前地质预报工作流程及操作要点 7.17.1 超前地质预报工程流程超前地质预报工程流程 超前地质预报工作程序流程图如下： 精选文档 10 图图 1 超前地质预报工作程序流程图超前地质预报工作程序流程图 7.27.2 超前地质预报操作要点超前地质预报操作要点 7.2.1 常规地质法常规地质法 隧道开挖爆破后通过地质素描手段，及时查看掌子面地质情况，修正设计 时间的地质信息，经工程地质模拟预测隧道前方小于 10m 的地质状况并为其它 超前地质预报方法提供基础数据。进行地质素描前，先搜集隧道前期的勘察设 计地质数据，初步了解区域地质和附近大地构造单元及其特征，以及工程范围 内的地层岩性、围岩类别、地下水发育特征等。地质素描，应在隧道作业每一 开挖循环后立即进行，观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施； 精选文档 11 观察后及时绘制开挖工作面地质素描图（附表 4） 。 地质素描的具体内容主要包括以下几个方面： （1）岩性 应根据隧道说明围岩岩石的名称、颜色、矿物成分、坚硬程度等，各类岩 脉也应对其岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎、风化程度进行描述。 （2）构造 隧道开挖段围岩受地质构造影响程度、延伸性、表面粗糙度、张开性、风 化、破碎程度等进行描述，特别是岩体范围内出现的断层、节理、裂隙、软弱 夹层等重点进行地质描述。断层应对其位置、产状、性质、破碎特性、宽度等 一一进行观测和描述；节理裂隙，特别是贯通性节理的产状密度、延伸情况、 节理面现状等也要仔细量测和统计。使用地质罗盘仪对岩层产状要素（包括岩 层的走向、倾向和倾角）的测量。 （3）地下水 围岩的含水状态、涌水部位、水量、水压、水温、水质等描述并长期跟踪 调查是否受季节性影响，特别是大、暴雨后观察涌水部位涌水量有无增减以及 该段地表一定范围内是否有水源补给情况并作好记录。 （4）围岩变形破坏情况 开挖段围岩发生坍方、掉块、岩爆等现象的位置、性质、形态、规模作详 细记录，必要时附上工程处理措施。 （5）有害气体及危害源存在情况 有条件时使用数码相机、摄影等工程地质数据采集和编录系统，做到图文 并茂。 不良地质体在被揭露之前往往表现一些明显或不明显前兆标志，预示着隧 洞即将临近不良地质体，因此，仔细观察、描述开挖石渣、洞壁结构面及岩层 形态、量测结构面及岩层特征参数，是正确进行超前地质预报的关键。 7.2.27.2.2 TSP203TSP203 超前地质预报系统超前地质预报系统 1）超前地质预报系统 TSP 与超前地质钻探（1 孔）组合：适用于在工程地质复杂地段，仅采用 TSP 超前地质预报系统不能满足需要时，用补充超前地质钻孔对 TSP 预报成果 精选文档 12 加以核查与确认。 2）施工流程 施工流程图如下所示 TSP203 系统在围岩较好的地段可测出前方 100200m 范围内的岩层分接口、 岩层的物理性质、断层破碎带、洞穴、隐伏含水体等；围岩完整性较差时，预 测范围在 50100m 之间，需连续预报时前后两次应重叠 10m 以上。根据局项目 部安排，此项物探方法委外，由专业探测人员现场具体操作，各作业队积极配 合。 原理：通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传 播，在不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其接口处被反射，并被高精度 的接收器接受。通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层 及含水状况等，最终显示屏上显示各种围岩结构面与隧道轴线相交所呈现的角 度及距掌子面的距离，并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以 供参考。但仪器在作业过程中对环境的要求较高，若噪声过大则会影响采集数 据的准确性。探测方法为： 钻孔：在距离掌子面 50m 处钻深度为 1.5m 的孔，布置传感器；自掌子面 起，每隔 1.5m 钻孔一个，钻孔深度为 1.5m，最后一个孔与传感器的距离大于 20m。所有钻孔的高度尽可能的在同一标高在线。钻孔完毕后，逐个测量孔的深 度和倾斜度，并作好记录。 埋设传感器杆：埋设传感器前，先清孔，清除孔底虚碴，放入环氧树脂 药卷，插入传感器套杆，用钻带动其钻动，保证环氧树脂药卷充分搅拌。待传 感器杆固定后，插入传感器，注意传感器方向朝向掌子面。 联机检查：把传感器、检波器（计算机） 、起爆器、同步器连接起来，并 检查其是否正常工作，注意此时起爆器不得与雷管相连。 施工开 始 超前地质预 报 信息综合处 理 是否与 设计一致 按设计施 工 调整施工 方法和支 护参数 图图 2 TSP 超前地质预报施工流程图超前地质预报施工流程图 精选文档 13 测量时间：测量时间选在施工交接班时间，要求工作面 800m 范围内不得 有机械作业和作业人员作业，作业前与现场施工员联系，以确定停工时间，此 时准备好爆破药卷、电雷管等。 装药爆破：由最里边炮孔开始，逐个依次装药联线，起爆器起爆，装药 量根据围岩情况，一般控制在 5080g 左右，围岩较差时，可加大，但不能超 过 100g。 恢复施工：爆破一结束，马上可以恢复施工，一般停工时间在 45min 左 右。 成果分析：采用 TSP203 自带的软件分析系统，剔除一些明显的干扰波， 软件自动分析，自动生成图表，反映前方围岩的物理特性，岩层分界线、软弱 带、断层的位置等信息。 7.2.37.2.3 红外探测红外探测 （1）红外探测系统的原理 红外探测是根据红外辐射原理，即一切物质都在向外辐射红外电磁波的原 理，通过接收和分析红外辐射信号进行超前地质预报的一种物探方法。适用于 定性判断探测点前方有无水体存在及其方位，不能定量给出水量大小等参数, 每 25m 一次，一次范围为 30m，两次重叠长度为 5m。 （2）技术要求和工作要求： 1）探测时间：应选在爆破及出碴完成后进行。 2）测线布置： 、全空间全方位探测地下水体时，需在拱顶、拱腰、边墙、隧底位置沿 隧道轴向布置测线，测点间距一般为 5m，发现异常时，应加密点距；测线布置 一般自开挖工作面往洞口方向布设，长度通常为 60m，不得少于 50m。 、开挖工作面测线布置，一般为 34 条，每条测线布 35 个测点。 、应做好数据记录，并绘制红外探测曲线图。 、有效预报距离应在 30m 以内，连续预报时前后两次重叠长度应大于 5m。 （3）探测数据和曲线的分析与判定： 、探测数据和曲线的分析与判定应以地质学为基础，并结合现场的工程 精选文档 14 地质和水文地质条件； 、通过探测与施工开挖验证，总结出正常场的特点，才能分辨出异常场； 、由探测数据绘制的探测曲线前，必须认真检查探测数据的可靠性；分 析解释时应先确定正常场，再确定异常场，由异常场判定地下水体的存在；在 分析单条曲线的同时，还应对所有探测曲线进行对比，比如两边墙探测曲线的 对比、顶底探测曲线的对比，依此确定隐蔽水体或含水构造相对隧道的所在空 间位置； 、沿隧道轴向的红外探测曲线和开挖工作面红外探测数据最大差值应结 合起来分析，在实践中不断总结经验，作出符合实际的分析判断。 、红外探测预报应编制探测报告，内容包括探测工作概况、地质解译结 果、开挖工作面探测数据图、左右边墙及拱顶等测线的探测曲线图等 7.2.47.2.4 地质钻探地质钻探 7.2.4.17.2.4.1、超前水平钻、超前水平钻 由于物理探测判释成果的多解性，需对重点怀疑地段，采用多种方法探测， 进行综合判释，就需用一定数量的地质钻孔验证。钻探法是最直观、可靠的超 前预报手段，通过对钻孔取样的分析，判断地层变化、岩性差异、地层含水量、 隧底岩溶等不良地质情况。根据需预报距离（深度）的远近可采用不同型号的 钻机，一般可探测前方（深度）2030m 范围内的地质情况，连续预报时前后 两循环钻孔应重叠 5m 左右。超前钻孔施工工艺流程图如下图所示。 图图 3 超前钻孔工艺流程图超前钻孔工艺流程图 超前探孔在低瓦斯地段工作面上超前钻 3 个孔。其中 1 个位于上部拱顶处， 另 2 个位于边墙部位。其中 1 孔取芯；高瓦斯地段预报超前钻探孔数 5 孔，拱 顶 1 孔，两侧拱腰处 2 孔，边墙 2 孔。 7.2.4.27.2.4.2、加深炮孔、加深炮孔 在施工中采用加深炮孔超前钻探，在每次开挖钻孔过程中，指定在拱顶 1 处，两侧拱腰各 1 处、两侧边墙脚各 1 处，共计 5 个辅助眼，对于黄家梁隧道 精选文档 15 高瓦斯地段 DK434+500DK439+500 共计 10 个辅助眼，孔深 36m，依靠对 钻进速度的变化以及钻孔地下水涌水状况、水压、水量、颜色、水质等预测前 方围岩、地下水的变化。它具有设备简单、操作方便、费用低、占用隧道施工 时间短的特点，因此将加深炮孔钻探作为日常的预测、预报手段；充分利用隧 道超前支护、初期支护体系中长管棚、超前小导管、超前锚杆、径向锚杆的钻 孔作为探测隧道前方、环向四周围岩状况的辅助手段，依靠对钻孔速度变化的 直觉以及钻孔地下水涌水状况、水压、水量、颜色、水质等预测前方围岩、地 下水的变化。 在综合地质超前预报中的各种方法中，TSP203 及红外探测作业快，测距长， 干扰相对少，可以与多种预测法结合应用，但精度不高，解释难度大，适于作 长距离预测；地质钻探基本可以揭示地下水及围岩物理力学性能，但干扰大， 用时长，费用高。而加长炮孔钻探设备简单、操作方便、费用低、占用隧道施 工时间短，在涌水地段效果较好。因此施工中应采取多种预报手段综合运用， 取长补短，相互补充和印证，确保地质预测、预报的准确性。 7.37.3、瓦斯地段超前预报、瓦斯地段超前预报 经地质勘测钻探揭示，黄家梁隧道 DK434+500DK439+500 在钻井过程中 循环水中有大量气泡逸出，天然气最大为 28450ppm，有 2 层油砂岩，有较多稠 油流出，同时根据原油样品测量分析，隧道内可能存在硫化氢及二氧化硫对隧 道工程及隧道施工的危害，对钻孔采气分析时，测式结果显示 CH4的含量最高 为 5.7143%。根据油气专题报告及评审结论，黄家梁隧道为高瓦斯隧道，其中 DK434+500DK439+500 段为高瓦斯区段，其余为低瓦斯区段，同时为原油危害 隧道。 隧道施工中将采取定性预测（地质调查）和洞内超前钻孔预测预报，并采 用相关仪器进行预测预报，以防止瓦斯突出、原油及有害气体溢出等不良地质 灾害的发生。 7.3.17.3.1、定性预测方法、定性预测方法 采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。收集区域 地形、地质、水文地质资料以及铁路地质资料，通过这些资料分析区域岩溶地 貌特征。对隧道所处地区地质构造和岩性的调查，调查分析隧道所在地区的瓦 精选文档 16 斯（天然气）、原油及有害气体等。 7.3.27.3.2、洞内超前钻孔预报预探、洞内超前钻孔预报预探 在隧道开挖面布置超前钻孔，对前方及隧道周边短距离的地质进行预探， 弥补了地面钻孔对规模较小裂隙岩溶位置、形态探查的不足。钻孔方向呈放射 状延伸到隧道周边外，若遇瓦斯、原油及有害气体溢出段，则应加强对各项施 工措施的施工准备工作。 隧道开挖进入高瓦斯地层后，在掌子面施做一组（5 孔，拱顶 1 孔，两侧 拱腰处 2 孔，边墙 2 孔）超前钻孔孔深不少于 30m，详细记录岩芯资料，查明 油砂岩位置，并测瓦斯压力浓度。如遇地质岩性明显变化，或随着向前掘进瓦 斯浓度升高梯度变大时，不论是否为设计高瓦斯地段，均应加强超前钻孔探测。 以防瓦斯突出及大量原油及有害气体冒出。 同时对于高瓦斯地层加深炮眼也应加密，由低瓦斯地段每断面 5 个孔，增 加至 10 个孔，每孔长 36m，以加强瓦斯的探测及瓦斯的排出。 如具有煤与瓦斯突出危险性应及时提出，以修正和调整施工方案，可采用 钻孔排放，抽放瓦斯，强力通风，水力冲孔、钢架支护等技术措施，将突出危 险性降至安全指标内。 7.3.37.3.3、监测依据、监测依据 隧道瓦斯的监测，主要以煤矿安全规程 、 防治煤矿瓦斯突出细则 、 铁路瓦斯隧道技术规范为主要依据，并参照现行高速铁路隧道工程施工 技术指南 ，根据上述规程进行有害气体的监测、控制。 7.3.47.3.4、瓦斯限值与处理、瓦斯限值与处理 隧道岩层中瓦斯涌出浓度的大小是危险程度的标志，施工中必须将瓦斯浓 度控制在安全的限值以内。隧道施工控制瓦斯限值及超限处理措施见表 8。 表表 8 隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施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瓦斯工区任意处0.5 超限处 20m 范围内立即停电，查明原因，加强通 风监测 2 局部瓦斯积聚(体积大于 0.5 m3) 2.0 超限处附近 20m 停工,断电、撤人，进行处理， 加强通风 1.0停止钻孔 3开挖工作面风流中 1.5 超限处停工，撤人，切断电源，查明原因，加强 通风 4回风巷或工作面回风流中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 精选文档 17 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 8、超前地质预报组织机构及人员、设备、超前地质预报组织机构及人员、设备 根据超前地质预报实施方案，成立超前预报组织机构，配备专业预报人员 和预报仪器设备，预报仪器设备的性能、精度及效率应能满足预报和工期的要 求。 8.18.1、组织机构及人员、组织机构及人员 8.1.18.1.1、超前地质预报组织机构、超前地质预报组织机构 成立以施工超前地质预报组长为责任人的超前地质预报工作机构，该组织 机构在项目部的直接领导下，切实抓好施工超前地质预报工作。 超前地质预报组织机构图如下图所示：超前地质预报组织机构图如下图所示： 图图 4 超前地质预报组织机构图超前地质预报组织机构图 8.1.28.1.2、超前地质预报主要人员配置、超前地质预报主要人员配置 组 长：杨锡斌 副组长：吕彦伟 组 员：李 星、刘屹峰、项目部地质工程师及各队技术负责人、技术主管 8.28.2、设备及仪器配置设备及仪器配置 黄家梁隧道和岩边里隧道超前地质预报设备及仪器配置如下表： 表表 9 9 超前地质预报设备仪器配置表超前地质预报设备仪器配置表 序号仪器设备数量方法备注 地表监测 TSP 预 测 红外探水 洞内监测 地质复查和素描 预地质雷达报 工程技术部 地质组 超前钻孔 精选文档 18 1 地质罗盘仪7 台 2 数码相机7 台 地质素描、观察可形成隧道地质基础数据 2TSP203 1 台 3 红外探测仪1 台 外委 可远距离探测破碎带、岩层 分接口、隧道涌水突泥 4 地质钻机1 台超前水平钻探 诊断隧道断层、涌水、瓦斯、 重大物探异常段等 5 YT-28 风钻45 台加深炮孔可探测前方地质情况，瓦斯 9 9、超前地质预报质量、安全要求、超前地质预报质量、安全要求 9.19.1、质量要求、质量要求 （1）现场严格按各预报方法要求进行超前预报，保证各方法操作的准确性。 （2）资料整理规范、齐全、及时、准确。 （3）注意各预报段落的前后搭接过渡长度。 9.29.2、安全要求、安全要求 （1）超前地质预报人员应认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人 员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员（含临时工）上岗 前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的知识，并应在班长或技术熟练人 员的指导下工作。 （2）隧道超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全危险源，保障人员 和机械设备的安全。 （3）进入隧道工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘（防毒） 口罩等防护用品。 （4）严禁上班前和工作中饮酒。 （5）地质预报工作必须在现场找顶作业结束（必要时初期支护）后进行， 开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面 附近是否还有危石存在，确保预报人员的安全。 （6）高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，凡患有 高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业。 （7）当隧道岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物时，必须严格 精选文档 19 执行国家现行的煤矿安全规程 、 铁路瓦斯隧道技术规范等的有关规定。 超前地质预报工作应采用防爆型的仪器、设备。当采用非防爆型时，在仪器设 备及操作空间 20m 范围内瓦斯浓度必须小于 0.5%。超前钻探必须采用水循环钻 或湿式钻孔，严禁携带火源进洞。 （8）弹性波反射法超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持 有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破工操作。非专业人员严禁从事 爆破作业。 （9）钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压配 件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂高压风、 水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。 （10）钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻 具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。 （11）为便于控制超前