中部引黄工程穿越煤系地层施工技术与安全措施培训

中部引黄工程穿越煤系地层施工技术与安全措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01工程概况与战略意义02煤系地层地质特征与施工挑战03穿越煤系地层关键施工技术04煤层采空区处理技术方案CONTENTS目录05施工安全保障措施06技术创新与管理优化01工程概况与战略意义工程战略定位工程基本信息与建设背景中部引黄工程是山西省“十二五”大水网建设的四大骨干工程之一，纳入山西省“三纵九横”现代水网体系第二纵干线，与万家寨引黄工程形成南北呼应的水资源调配网络，是黄河流域生态保护和高质量发展战略惠民工程。工程布局概况工程取水枢纽设置于保德县黄河天桥水电站库区，总干线向北延伸至兴县，分设东、西两条供水干线，支线系统覆盖忻州、吕梁、临汾、晋中4市16县。输水系统包含3座泵站和7座调蓄水库，最大提水高度达336米，输水干线总长384.5公里。建设历程与进展工程于2012年5月开工，2024年4月总干线实现向保德苏晋电厂商业供水，标志着工程进入运营阶段。2025年12月31日，西干线最后一段隧洞顺利贯通，历经13年建设，关键组成部分实现全线贯通。工程核心效益工程设计年引水量6.02亿立方米，建成后将新增和改善灌溉面积150万亩，解决沿线320万居民饮水难题，恢复汾河流域地下水超采区面积1800平方公里，从根本上缓解沿线工业、农业和生态用水紧缺矛盾。

工程布局与供水范围01取水枢纽与干线分布工程取水枢纽设置于保德县黄河天桥水电站库区，总干线向北延伸至兴县，分设东、西两条供水干线。东干线经临汾隰县至汾西，西干线通达吕梁汾阳，支线系统覆盖晋中介休、灵石等区域。

02输水系统组成输水系统包含3座泵站和7座调蓄水库，最大提水高度达336米，有效保障了输水过程中的水压和水量稳定。

03供水范围覆盖区域供水范围包括忻州市的保德县，吕梁市的兴县、临县、离石、柳林、中阳、石楼、交口、孝义、汾阳，临汾市的隰县、蒲县、大宁、汾西，晋中市的灵石县和介休市，共4市16个县（市区）。

04工程规模与设计引水量中部引黄工程是山西省“十二五”规划大水网建设中的重要工程，输水干线总长384.5公里，设计年引水量6亿立方米，重点解决吕梁山区工农业生产用水与320万居民饮水难题。工程建设进展与重要节点工程开工与早期建设中部引黄工程于2012年5月正式开工，作为山西省“十二五”大水网建设的四大骨干工程之一，开启了历时十余年的建设征程。隧洞掘进关键进展2015年底前隧洞掘进量突破总任务量的74%；2016年完成隧洞掘进111公里，衬砌100公里，地下泵站开挖完成70%；2020年12月，总干线保德至兴县段24.33公里隧洞贯通，占干线总长度的10%。商业供水与攻坚阶段2024年1月东、西干线进入衬砌攻坚阶段；同年4月10日实现首次商业供水，向保德苏晋电厂年供水200万立方米；2025年4月，24标段9.5公里隧洞提前贯通。西干线全线贯通2025年12月31日21时58分，山西中部引黄工程西干线最后一段隧洞顺利贯通，标志着这项历经13年的重大水利工程关键组成部分实现全线贯通，为工程整体投产达效奠定坚实基础。

工程战略定位与综合效益山西大水网核心骨干工程作为山西省“十二五”大水网建设四大骨干工程之一，是“三纵九横”现代水网体系的第二纵干线，与万家寨引黄工程形成南北呼应的水资源调配网络。

区域发展与民生保障作用作为吕梁山区脱贫攻坚配套工程，解决了14个贫困县产业发展用水瓶颈，从根本上缓解沿线4市16县工业、农业和生态用水紧缺矛盾。

显著的供水效益规划年供水6.02亿立方米，2024年4月起向保德苏晋电厂年供水200万立方米，降低企业用水成本500万元/年；全面运营后可恢复汾河流域地下水超采区面积1800平方公里，改善6县区75万亩耕地灌溉条件，新增和改善灌溉面积150万亩。02煤系地层地质特征与施工挑战工程区域地质概况工程地理位置与水系分布工程区位于黄河流域，以吕梁山脉中脊为界，西部为入黄支流水系，东部为汾河水系，除东干尾部及其支流外，均处于入黄支流水系。地貌单元特征工程跨越多个地貌单元，包括偏关临县峁状黄土丘陵区、黑陀山黑茶山西麓梁状黄土丘陵区、云中山芦芽山褶皱断裂高中山区等。主要地质挑战工程穿越复杂地质条件，包括9条断层带、岩溶发育区、含瓦斯煤系地层、遇水即崩解的泥灰岩极软岩地层，隧洞内V类围岩占比超80%。

煤系地层的组成与性质特点煤系地层的主要组成煤系地层主要由泥岩、砂岩、煤岩等多种岩石类型组成，形成复杂的地质构造。

低强度特性煤系地层的强度较低，抗压承载力较弱，给隧道施工带来挑战。

高含水量特性煤系地层中通常含有大量水分，对施工会造成较大影响，如增加渗水风险等。

易塌方特性由于煤系地层本身的物理特点，其在施工过程中易发生塌方，增加了施工的难度和安全风险。穿越煤系地层面临的主要施工难题

地层强度低与易塌方风险煤系地层由泥岩、砂岩、煤岩组成，其抗压承载力较弱，物理性质导致易发生塌方，给隧道施工安全和进度带来极大挑战。

高含水量与涌水问题煤系地层通常含有大量水分，施工中可能遭遇突发涌水，如西干线施工中曾面临最大涌水量达1500立方米/天的地质风险，常规灌浆手段有时完全失效。

瓦斯等有害气体溢出风险工程穿越含瓦斯煤系地层，存在瓦斯等有毒有害气体溢出风险，对施工人员生命安全构成严重威胁，需特殊防护措施。

复杂地质构造与断层破碎带施工区域如西干线需穿越3条断层破碎带，水文地质条件复杂程度高，被业内专家称为“天然地质博物馆”，突发状况频发。

极软岩地层施工困难工程途经遇水即崩解的泥灰岩等极软岩地层，隧洞内V类围岩占比超80%，出渣作业有时只能依靠人工装袋搬运，极大影响施工效率。01西干线工程地质挑战实例分析高埋深与大纵坡施工难题西干线工程平均埋深300米，最大埋深达694米；9号、10号支洞纵坡分别为30.07％、40.65％，施工人员进出一次相当于上下300余层楼梯，通行与物料运输难度极大。02复杂地层与瓦斯风险工程穿越3条断层破碎带与含瓦斯煤系地层，被业内专家称为“天然地质博物馆”，瓦斯溢出风险高，需采取专项封堵与检测措施。03极软岩与施工技术限制途经遇水即崩解的泥灰岩极软岩地层，常规灌浆手段完全失效，出渣作业只能依靠人工装袋搬运，显著影响施工效率。04高风险围岩占比与突发状况隧洞内V类围岩占比超80％，地质条件复杂多变，突发涌水、塌方等状况频发，给施工安全和进度带来巨大挑战。03穿越煤系地层关键施工技术预留隧道施工技术预留隧道的施工目的为避免煤层塌方对主隧道施工造成影响，并有效提高整体施工进度，在主隧道开挖前预先施工预留隧道。预留隧道的施工步骤首先考虑人工放爆的方式，精确测量洞眼位置并钻孔放爆，开出预留隧道的洞眼；然后进行预留隧道的开挖，使其长度覆盖主要均质地层。预留隧道的作用通过预留隧道的施工，能够提前处理不良地质段，有效避免主隧道施工中可能发生的塌方和渗水等问题，为后续主隧道开挖创造安全稳定的作业环境。

顺层采掘法应用定位与危险源分析顺层采掘法实施前，需依据详细的地层探勘结果，精确确定施工位置，并全面分析煤系地层中可能存在的瓦斯、涌水、塌方等危险源，为后续施工提供安全基础。

地层预处理措施针对煤系地层低强度、高含水量等特点，在正式采掘前，对地层进行加固、灌浆等预处理，以提高地层稳定性，减少施工过程中的安全风险。

规范化采掘作业按照设计要求进行采掘作业，严格控制开挖参数和进度，确保施工质量。在中部引黄工程煤系地层穿越施工中，该方法有效保持了施工的连续性和安全性，保障了工程进度。

超重透水预报技术技术应用背景煤系地层含水量较高，对施工造成极大困扰，为保障施工安全与进度，需对地下水位变化和渗水量进行实时监测和预报。

水位监测井布设建立水位监测井，用于监控隧洞周围的地下水位变化，为透水预报提供基础数据来源。

实时数据记录分析对地下水位的数据进行实时检测和记录，通过对数据的持续分析，掌握水位动态变化情况。

水位趋势预报预警根据实时监测数据对地下水位的走势进行分析，对水位波动的趋势进行预报，提前预警透水风险，为施工决策提供支持。技术定义与作用微震控制技术

微震控制技术是通过对煤系地层在地下变形、运动引发的地壳微震进行实时监测和分析，以实现有效控制，保障地下施工环境安全和工程正常进行的技术手段。监测系统布设

在施工区域内布设微震传感器，对施工过程中的微震活动进行全天候、实时监测，及时捕捉地下岩体的微小震动信息。数据处理与响应机制

当监测到地下产生微震时，立即对数据进行分析处理，判断微震来源、强度及可能影响，迅速采取相应措施，确保施工安全。钻孔爆破技术技术应用背景钻孔爆破技术是中部引黄工程穿越煤系地层施工中的关键技术手段之一，通过对煤系地层进行爆破处理，实现地层分离，为隧道掘进创造条件。施工前期准备施工前需进行详细的地质勘查和预处理工作，以确定地下地质情况，为爆破参数设计和施工安全奠定基础。爆破器材选择采用高性能的爆破器材，如高压炸药等，确保爆破效果和施工安全。施工过程控制在施工过程中，对钻孔位置、深度、装药量等进行严格控制，并对爆破过程进行实时监测，确保施工安全和工程质量。

隧道掘进技术TBM掘进机与钻爆法结合工艺针对隧洞穿越9条断层带和岩溶发育区，施工采用TBM掘进机与钻爆法结合工艺，2015年底前隧洞掘进量突破总任务量的74%。

预留隧道施工方案为避免煤层塌方和渗水影响，采用预留隧道方案，先通过人工放爆测量洞眼位置、钻孔放爆开出洞眼，开挖长度覆盖主要均质地层后再进行主隧道开挖。

顺层采掘法应用根据地层探勘结果定位并分析危险源，对地层进行加固、灌浆等预处理后，按照设计要求进行采掘作业，保障施工质量和进度。04煤层采空区处理技术方案

煤层采空区位于隧道下部的处理方案整体支护与环境改善首先需将隧道围岩加固为具有一定支护强度的整体，改变隧道施工及支护环境，然后进行临时及永久支护。

顶板完整且两侧空间较大时的处理若顶板未冒落比较完整且两侧空间较大，隧道两侧应先用料石砌墙支护顶板，再进行锚网喷（或加锚索）临时支护。

顶板完整且两侧空间较小时的处理若顶板未冒落比较完整但两侧空间较小时，隧道两侧及顶板可直接进行锚网喷（或加锚索）临时支护，在确保安全的情况下进行永久支护，最后在中间进行注浆充填。

煤层采空区位于隧道中部的处理方案01整体支护与环境改造首先需将隧道围岩加固为具有一定支护强度的整体，改变隧道施工及支护环境，然后进行临时及永久支护。

02顶板完整且两侧空间较大时的处理若顶板未冒落比较完整且两侧空间较大，隧道两侧应先用料石砌墙支护顶板，再进行锚网喷（或加锚索）临时支护。

03顶板完整且两侧空间较小时的处理若顶板未冒落比较完整但两侧空间较小时，隧道两侧及顶板可直接进行锚网喷（或加锚索）临时支护，在确保安全的情况下进行永久支护，最后在中间进行注浆充填。

煤层采空区位于隧道顶部的处理方案采空区积水排空处理首先需排空上部采空区积水，消除水体对隧道施工可能产生的突水、突泥等安全隐患，为后续施工创造安全环境。

临时与永久支护加强加强临时支护及永久支护，确保隧道结构在施工及运营期间的稳定性，抵御采空区可能带来的荷载及变形影响。

采空区注浆充填判断标准若采空区距隧道周边距离小于10m时，建议对采空区进行注浆充填；大于10m时可不进行充填，但必须保证临时支护的锚杆、锚索具有一定的固定强度。05施工安全保障措施隧洞定期检修制度检修周期与频率建立定期检修机制，根据隧洞地质条件和施工进度，设定合理的检修周期，确保对隧洞结构及设施进行常态化检查与维护。洞壁结构隐患排查重点检查洞壁是否存在开裂、起伏、沉陷等现象，评估其对隧洞构造承载能力的影响，及时发现并处理潜在结构风险。内部设施状况检查对隧洞内的支护系统、通风设备、照明设施、排水系统等进行全面检查，确保各类设施正常运转，保障施工环境安全。检修结果记录与反馈详细记录每次检修的内容、发现的问题及处理措施，建立检修档案，为后续施工安全管理和技术优化提供数据支持。

施工人员安全培训通风系统安全操作培训针对煤系地层可能存在的瓦斯等有害气体，对施工人员进行通风设备操作规程培训，确保能正确使用和维护通风系统，保障洞内空气流通。

进出洞口安全规范培训培训施工人员进出洞口时的安全注意事项，包括个人防护装备的正确穿戴、进出登记制度、以及应对洞口可能出现的落石等风险的应急措施。

可燃性气体处理知识培训讲解煤系地层中可燃性气体的特性、检测方法及安全处理流程，使施工人员掌握瓦斯等气体泄漏时的应急处置办法，如使用马丽散等新型材料进行封堵的操作要点。

隧洞内作业设施工具使用培训对隧洞内作业所需的设施和工具，如掘进机械、支护设备等的安全使用方法进行培训，强调操作规程和注意事项，避免因操作不当引发安全事故。

实战演习提升应急能力组织施工人员进行针对性的实战演习，模拟瓦斯泄漏、涌水、塌方等突发情况，让施工人员熟悉紧急疏散预案和应急处理流程，提高应对突发事件的能力。

紧急疏散预案

预案制定依据与适用范围依据中部引黄工程穿越煤系地层施工中可能面临的突发事故、地下水破泄、地质灾害等风险制定，适用于隧洞施工区域所有人员及作业面。

组织机构与职责分工明确应急指挥部、抢险救援组、疏散引导组、医疗救护组等职责，建立“小时—日—周—月”四级清单递进落实机制，确保责任到人。

疏散路线规划与标识设置根据隧洞布局规划多条安全疏散通道，设置清晰的指示标识，确保施工人员在紧急情况下能快速识别路线，9号、10号支洞等特殊区域需单独制定垂直疏散方案。

应急演练与效果评估定期组织针对瓦斯溢出、涌水、塌方等场景的实战演习，检验预案可行性，提升工人应急响应能力，演练结果纳入安全检查制度闭环管理。瓦斯等有害气体防控措施

瓦斯风险监测系统布设在穿越含瓦斯煤系地层施工中，全方位布设有毒有害气体检测设备，实时监测瓦斯浓度等关键指标，为施工安全提供数据支持。

新型材料精准封堵技术针对煤系地层可能出现的瓦斯溢出风险，采用马丽散等新型材料进行精准封堵，有效阻止瓦斯等有害气体泄漏。

强化通风系统保障同步强化通风系统，确保隧洞内空气流通，降低瓦斯等有害气体浓度，为施工人员营造安全的作业环境。

应急救援预案预案制定背景与目标针对中部引黄工程穿越煤系地层施工中可能面临的突发事故、地下水破泄、地质灾害等风险，为确保施工人员安全、减少损失，制定本应急救援预案。

应急组织机构与职责成立专项应急工作专班，明确各级人员职责，负责事故响应、指挥协调、资源调配、医疗救护、后勤保障等工作，确保应急救援高效有序进行。

突发情况应急处置措施针对瓦斯溢出，立即启动通风系统，使用马丽散等新型材料封堵，撤离人员并进行气体检测；针对涌水，实行“一涌水点一方案”，采取超前预注浆等措施控制险情；针对塌方，立即停止施工，组织人员疏散，评估险情后制定支护加固方案。

应急演练与培训定期组织应急演练，模拟各类突发场景，提高施工人员应急反应能力和协同配合能力。同时，加强安全培训，确保施工人员熟悉应急预案流程和自救互救技能。

安全检查制度检查范围与内容覆盖施工设备运行状况、工作人员安全防护措施配备与使用情况、地下环境（如瓦斯浓度、地下水位）监测数据、临时及永久支护结构稳定性等多个方面。

检查频率与机制建立“小时—日—周—月”四级清单递进落实机制，工作专班每日调度施工进展并复盘安全情况，确保安全措施的有效实施与问题的及时发现。

专项整治行动针对不良地质洞段开展安全专项整治，如全线安装地质雷达检测系统，对隧洞施工中的潜在风险进行持续监控与排查。

隐患处理流程对检查中发现的安全隐患，实行“一隐患一方案”，明确整改责任、整改时限和验收标准，确保隐患得到及时、有效的处理。06技术创新与管理优化

全链条技术体系构建精准探测技术应用借助超前地质预报、超前钻探等技术手段，对施工区域地质情况进行全面精准探测，为后续施工提供准确的地质数据支持。