关于大断面复杂地层瓦斯隧道施工技术研究

关于大断面复杂地层瓦斯隧道施工技术研究摘要：现实社会中，随着经济平稳发展，铁路项目不断增多。在铁路项目建设期间，有些路段的铺设需要穿越瓦斯层，因此瓦斯隧道施工也逐渐变多。瓦斯隧道施工危险性较大，一旦存在操作失误，将会造成重大隐患。特别是复杂地层的瓦斯隧道，在具体施工中，需要寻求一定的技术支撑，确保施工质量和工程的安全性。本文将以真实案例为例，重点阐述瓦斯隧道的施工技术,多方面探讨瓦斯隧道施工注意事项，以期为今后的瓦斯隧道施工提供借鉴。关键词：瓦斯隧道；技术应用；大断面复杂地层引言：研究发现，地下空气的有害气体，囊括了CO和NO2等。在矿井中，这些有害气体总称为瓦斯。当项目穿越瓦斯层时，需要应用到瓦斯隧道施工技术，借此保障施工的品质。结合现实可知，瓦斯隧道施工技术困难较大，稍有不慎，便会诱发瓦斯爆炸危险，所以需要合理应用防突及支护、瓦斯监测等技术，确保瓦斯隧道施工顺畅，消除施工的风险隐患。1工程概况项目工程情况如表1所示。表1项目工程详细信息断号结构位置洞段长度基本地质条件围岩稳定性评价1进口段、洞身段右段长340m;左段长120m为白云岩，岩质较硬,但总体岩质易破碎，现实施工中钻进较慢,埋深浅。通过研究发现，围岩稳定性一般，存在局部坍塌隐患。2洞身段120m总体岩质易破碎存在局部坍塌隐患，围岩稳定性一般，容易掉块。3洞身段右段长230m;左段长780m为白云岩，岩质较硬,但总体岩质易破碎，现实施工中钻进较慢,埋深浅。存在局部坍塌隐患，围岩稳定性一般，容易掉块。4出口段右段长295m;左段长484m总体岩质易破碎,埋深浅。存在局部坍塌隐患，围岩稳定性一般，容易掉块。2瓦斯隧道施工的注意事项从以往经验了解到，瓦斯地层中修建隧道风险隐患较大，其中施工技术难度高，可以总结为以下几点。第一，存在瓦斯爆炸危险。如果未经瓦斯检测等便强行施工，极易诱发安全事故。第二，有瓦斯突出可能。现实施工中，地应力和瓦斯通力配合下，会有瓦斯突然喷出，从而演变成瓦斯灾害[1]。第三，在瓦斯隧道施工中，围岩稳定性评价十分重要，属于基础性保障，不容忽视。通过研究发现，瓦斯地层性能不稳定，一般为软弱围岩,在整体结构中，瓦斯层中的软分层，只需稍加用力，便可以用手捻成粉碎状，所以支护施工要求高。3合理的施工技术措施从上文分析了解到，瓦斯隧道施工存在很大隐患，不稳定性较高。在整体施工中，对支护方案和施工技术要求高，同时还需要完善机制的支撑，只有这样，才能降低施工风险，提高瓦斯隧道施工科学性。结合本文案例中的实际工况，合理的施工技术措施，主要包括以下内容。3.1完善安全施工机制在现实作业中，面对高难度的施工，需要寻求机制方面的保障。首先，结合项目真实情况，成立瓦斯监控小组，最好可以成立两级。一级领导小组以公司副总经理为首，主要任务是制定瓦斯监控方案，在此基础上，进行方案的实施，确保施工方案安全、可靠。二级领导小组，需要以现场项目经理为代表，核心工作是负责方案的实施。在领导组织确认后，成立钻探检测组，在正式施工前，配齐瓦斯检测设备,并对设备性能进行检验。在具体任务执行期间，二级领导小组还要结合现实需求，落实好超前探孔及配套设备的管理，在工作中，结合真实的钻探数据，完成钻探结果的分析，以便为后期的瓦斯段施工提供指导[2]。为了确保施工安全，发挥施工安全机制作用，需要开展人员的系统培训，全面进行瓦斯施工技术交底，培训专职瓦检员等，确保相关人员具备可以证明能力的上岗资格证书，从源头保障人力配置及施工达到理想水平，合理满足施工安全需要。工作中，还需要建立质量保证体系，严格落实灌浆质量控制，按事前、事中、事后贯彻落实，做到事前有指导以及事后有验收等，在此基础上实施全面安全管理，彻底、全面控制隧道施工，降低施工风险，保证施工顺畅。3.2开挖与衬砌在项目实施阶段，针对不同的区域，需要采取不同施工手段。正洞围岩一般情况下，需采用正台阶法；而特殊区域，例如瓦斯地段等，需要辅助上、下导坑法完成施工。另外，其他地段无特殊情况存在，均采用有轨运输方式。并在全段，采用整体式模注衬砌，将大小模板衬砌台车结台。为了保证混凝土质量，需要使其在自动计量拌合站完成拌和，确保拌和的均匀。采用轨行式混凝土输送方式，辅助振捣棒振捣密实。针对隧道围岩稳定性不足的鲜明特征，进洞段通常对安全性标准高，在施工过程中，最常见的方法就是三台阶法，见图1。三台阶法是重要施工保障，不容忽视。在具体操作中，正确的步骤是：首先，利用先进技术对掌子面进行填筑，最终的效果是形成一个斜坡道，在此前提下，整理出操作平台，提高操作的有效性。其次，利用挖掘机优先完成上台阶的施工。在具体操作中，应控制好每次开挖进尺，理想标准是100cm以内，千万不能使其超过拱架距离，否则，将会影响施工效果。需要强调的是，为了让施工顺序顺畅，此处也可以利用其他方法，例如松动爆破技术完成开挖，用其代替挖掘机[3]。再次，支立拱架。支立拱架属于核心环节，不容忽视。操作中，建立小型简易台架，并在其辅助下，设立短的固定锚杆（在拱部），起到固定拱架的作用。对两侧拱脚，借助注浆小导管科学、合理锁定，为了持续强化固定效果，可插入电22螺纹钢（在导管内）。在上述步骤完成后，对上台阶逐项施工，同样需要控制好上台阶进尺，只有当进尺达到设计标准5m后，中台开挖步骤才可实施。在具体开挖阶段，施工顺序至关重要，先左侧后右侧，并保持左右两侧距离。最后，三台阶开挖法的关键以及难度在于正台阶与三台阶完整的过渡地带。在施工操作时，需要合理完成上台阶开始段的开挖，同时保障拱脚能够落底，借此提升施工质量。图1三台阶法立体效果图3.3瓦斯检测在现实工作中，瓦斯检测至关重要，可以保障施工安全。具体操作如下：第一，积极控制好导坑内瓦斯浓度，通常标准含量在0.5%内。为了保证安全性，1小时至少检查1次。当浓度指标超出0.5%，应随时检查,但最好不要离开掌子面,在检查阶段，一旦发现异常，需要高度重视，及时报告，以防危险事故发生。第二，瓦斯体积分数是重要参照，当体积大于2%时，在一定范围内的作业需要立即停止，同时让人员撤离。进行危险解除时，需要切断电源。第三，瓦斯检查员职责重要，应具备特殊操作证，确保经验丰富。第四，要加强通风。在特殊地段作业时，通风机不能停风，以防瓦斯超标。为了安全起见，要合理配备瓦检员,检测瓦斯体积分数，借此保障施工合理性。第五，在工作区域，需要配置瓦斯断电仪，当瓦斯浓度超标，达到0.75%以上，该设备会自动报警。此时工人需有效撤离，同时将设备断电，杜绝设备产生火花，诱发严重爆炸事故。3.4防突及支护前文已经提到了，在隧道项目实施阶段，高标准的支护至关重要，属于核心保障，应高度重视。工作中，需将钻孔排放、真空抽放结合，保障好水力冲孔效果，并辅助深孔松动爆破等措施，实现防突与支护。上述种种措施，说白了都是为了降低瓦斯含量（煤层中的）。排放瓦斯作业，需要讲究原则和方法。当瓦斯含量不大时,最理想方案是自然排放。也可以选用效率更高的风筒进行瓦斯排放。当瓦斯量过大，自然排放没有效果时，可插管排放。插管排放不仅效率高，而且效果可以有效保障。为防止瓦斯溢出（仰拱底部）影响施工和运营,在仰拱开挖后,应在最短时间内喷射C20混凝土，对开挖面进行封闭。然后铺设专用的瓦斯隔离防水板,并及时填充。需要强调的是，防水板想要发挥作用，必须促使其与瓦斯隔离板连接，借此形成高密度封闭环，防止气体溢入洞身。3.5钻眼在实际操作中，钻眼属于特殊工序，在施工体系中，这项工作危险性最大。特别是在有突出危险的地带，瓦斯层中钻炮眼需要考虑众多因素，稍有不慎，便会诱发事故。在施工阶段，一定要让排放充分,借此降低施工风险。施工人员施工时，需要参照爆破图表，清楚、明确炮眼位置，另外调整好打眼的角度、深度等。结合以往经验可知，为了保证安全性，工作面钻机要合理控制，不得超过2台。除此之外，如发现钻孔中返水，并出现了顶钻等异常情况，人员应立即撤离。3.6平行导坑在一些长瓦斯隧道中，通常有辅助导坑，在众多辅助导坑中，又以平行导坑居多。结合现实可知，平行导坑设置的目的如果单纯为了改善正洞通风，一般会建议将平行导坑设置取消。其原因是：经研究发现，平行导坑断面小,在使用中，其高度远低于正洞。再加上瓦斯比空气轻，因为这样的质地，很容易聚集在正洞顶部，在这样的前提下，采取巷道式通风，将导坑作为回风巷道，会让正洞顶部的瓦斯难以排除，从而增加施工风险。另外，平行导坑设置对正洞的排烟降尘效果影响较大,正洞容易出现循环风，这实际上也增添了不安全因素。结论：通过上述施工分析可知，瓦斯隧道施工往往风险性较高，在具体施工环节，需要考虑多项因素。在现阶段，瓦斯隧道施工逐渐增多，想要控制住施工风险，提高施工的可行性，就要结合工程实际，掌握合理的技术措施，例如：钻眼技术、防突及支护、瓦斯检测等，在此基础上，提