黄瓜山隧道瓦斯段指导性施工方案

摘 要：文章论述了黄瓜山隧道出口施工中防治瓦斯的措施，安全的揭穿和通过穿煤段地层的施工技术。 黄瓜山隧道左线K9+372～K9+431和K11+289～K11+420共有59m、131m的穿煤段落，右线YK9+393～YK9+456和YK11+294～YK11+412 共有63m、118m穿煤段落。根据设计院提供的地质钻探资料表述，均为低瓦斯含量，左右线均未穿过原煤矿采空区，因此低瓦斯段施工成为制约隧道施工安全的主要因素之一。据此公司工程部根据现有设计技术资料编制黄瓜山隧道瓦斯段指导性施工工法方案如下：

关键词：瓦斯隧道施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1煤层瓦斯段建议施工方案

1．1施工模式的选择

根据设计图纸地质资料表述，本工程建议采取瓦斯浓度限值防爆施工模式组织施工。在施工中可将进出口端按照瓦斯里程分为瓦斯工区和正常工区，进口在掘进二百多米后即穿过煤层低瓦斯区，在确认瓦斯已完全封闭的情况下可以按正常隧道进行施工。出口在揭煤前有近九百米正常施工区域可按照普通模式正常施工。

1．2瓦斯浓度限值

根据隧道施工经验并借鉴同类隧道的施工方法，拟定了四种不同的施工状态。

1.2.1 瓦斯浓度< 0.25 %为正常作业状态，在此限值内宜采用通用设备；

1.2.2 瓦斯浓度在0.25 %～0.50%时为防爆作业状态，在此限值内宜采用“矿用一般型”设备；

1.2.3 瓦斯浓度在0.50% ～1．0 %时为警戒防爆作业状态，在此限值内应选用“矿用防爆型”设备；

1.2.4 瓦斯浓度在1.0%～1．5%时为警戒防爆监视作业状态，在此限值内应选用“矿用防爆型”设备，指挥员和瓦斯检测安全员必须在现场随时进行检(监)测，以掌握瓦斯变化状态，及时报警并进行处理。

黄瓜山隧道的瓦斯浓度根据设计资料表述为低浓度，但是由于设计探孔较少，据了解地方存在未知的偷采坑口，极有可能存在未知的煤矿采空区，如果在施工中不做专项预案防范，极其容易发生瓦斯和有害气体从采空区向施工作业面突出，危害施工作业人员安全。

2瓦斯防治方法

对于黄瓜山隧道低瓦斯段施工，必须采取综合治理措施，既要有一套完整的技术措施，又要有科学先进的规章制度。洞内施工要严格落实以下几项措施：

2．1 通风

排放和稀释瓦斯最有效的方法就是施工通风，压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路应在15分钟内接通，保证风机正常运转。在瓦斯段施工，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。

隧道通风是按照下列四种方法分别计算，取其最大值设计通风量：

a.按隧道内同时工作最多人数，以每人每分钟供给新鲜空气≥3m3计算隧道供风量；

b.按隧道内同时放炮使用最多炸药量计算风量；

c.按隧道内各工作面瓦斯涌出量计算风量；

d.按瓦斯隧道所需最小风速计算风量。

通风是瓦斯隧道施工的首要环节，参照《公路隧道施工技术规范》的施工通风参数和《铁路瓦斯隧道技术规范》中要求，全断面开挖时风速≥0.15m／s，坑道内风速≥0.2m／s。根据黄瓜山隧道煤层位置和开挖断面情况，通风风机建议安装如下两个型号（任选一种）：

隧道单洞通风机风量应不小于2000m3 ／min，主风机采用燥音低、节能、变速的压入式射流风机。隧道的低瓦斯段的安全施工，通风条件的好坏是先决条件，在揭煤时工作面供风量不得小于1500m3／min（因随风管的延长风压和风量衰减较大），工作面瓦斯浓度不得超过0.5% ，工作面后方30m 回风范围内瓦斯浓度不得超过0.3%，并不得有局部瓦斯积聚存在，防止瓦斯积聚的风速不宜小于1 m/s。隧道内任意工作面瓦斯浓度控制在0.01%～0.04%。瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃风管，风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。

2．2 加强瓦斯监测

施工中严格瓦斯监测，随时掌握洞内瓦斯浓度情况，以便及时采取相应措施，确保洞内施工安全，具体做法如下：

隧道瓦斯监测部位图

2.2.1隧道瓦斯检测采用人工检测和自动监测两种手段，自动KGJ4型煤矿用甲烷自动检测仪设于洞内工作面附近。瓦斯专职检测人员配备便携式JCB-2型甲烷测定报警器或GWJ-IA型光干涉型甲烷测定器AQ，对整个隧道(特别是揭煤工作面)进行瓦斯、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氢气(H2)、氧气(O2)全面监控。当瓦斯超限时可立即声光报警，并立即切断洞内电源。实践说明，做好瓦斯及有害气体的监测、监控是瓦斯隧道安全施工的重要手段，切不可轻视。

2.2.2当瓦斯自动监控系统报警时，瓦检员要迅速通知通风人员将风机转速提高，加大风机供风量；同时瓦检员加强对报警点及附近20m 的瓦斯浓度检测，当瓦斯浓度继续增大并不大于1.0%时，瓦检员通知瓦斯报警点的施工负责人安排该工作面工作人员将洞内施工机具整理好，并迅速的撤出洞外。

2.2.3若是局部瓦斯积聚的地点瓦斯检测报警，瓦斯浓度未达到1.0%，瓦斯检测员通知通风人员对该地点加强通风，并继续加强瓦斯浓度检测，该地点可继续施工，但应绝对避免火源的产生。在加强通风的同时，增加瓦斯浓度的检测频率，为施工提共可靠的信息参数。

2.2.4为防止瓦斯局部聚集必须采用光面爆破技术，避免开挖面出现凹陷聚集瓦斯。如果洞顶、车及人行横洞、二衬台车附近有瓦斯积聚，一般采用增挂风障的措施加以处理，也可采用空气引射器、气动风机等设备实施局部通风来消除。严禁使用火雷管爆破，当瓦斯浓度超过1.0%时，要停止放炮，超过1.5%时要停止施工，加强通风待浓度降至到标准以下，才能恢复施工。

2.2.5当煤层段排放瓦斯时，瓦检员应通知施工队在洞口30m范围设岗。严禁烟火，除特许的人员外，其它任何人员不得接近该地。

2.2.6瓦斯监测必须制度化，设立《瓦斯班(日)报表》、《瓦斯记录簿》，坚持“一炮三检制” （装药前、放炮前、放炮后都必须检查爆破地点附近的瓦斯，且放炮员、班组长、瓦检员都必须检查，当瓦斯浓度超过1％，不准爆破）、“三人连锁放炮制”（爆破前，放炮员将警戒牌交给班组长，由班组长派人警戒，并检查顶板与支架情况，将自己携带的放炮命令牌交给瓦斯检测工，瓦斯检测工经检查瓦斯浓度合格后，将自己携带的放炮牌交给放炮员，放炮员发出爆破口哨进行爆破，爆破后三牌各归原主）。在现场及时公布瓦斯记录，瓦检员必须随时掌握瓦斯变化情况，发现问题及时处理。

2.2.7 发现瓦斯超限时，按下表列出办法处理；

3超前探测防止瓦斯喷出

3.1瓦斯隧道施工中应进行超前探测，探明前方瓦斯情况，做到事前预测、预报，及时采取相应措施，杜绝事故发生。在接近揭煤工作面时，提前10-20米在掘进工作面的前方或两侧钻孔，探明是否有断层、裂缝、溶洞和废弃矿井，探明分布位置、瓦斯贮存情况，以便采取相应措施。钻孔过程中出现顶钻、夹钻、喷孔等动力现象时，应视该开挖工作面为突出危险工作面。也可使钻孔控制范围内的煤层瓦斯提前排放出来，从而在一定范围内消除或降低瓦斯突出的危险，具体做法是用HY一2PC钻机配以 42钻杆、钻头实施超前水平钻探，孔深一般在20m～30m。每次超前钻探搭接距离应≥5m ，即每次掘进均能保留≥5m 的经过瓦斯排放和应力转移的安全距离。在钻进的过程中，瓦检员应连续检测孔口空气中的瓦斯浓度，当工作面瓦斯浓度>1.0 %时必须停止钻孔，待其浓度降至允许范围后再继续作业。

3.2加强机电管理

3.2.1 为防止产生静电火花，低瓦斯段施工人员严禁穿戴化纤衣物进洞；不得使用各种塑料管材。

3.2.2 为防止产生撞击火花，低瓦斯段装碴前将石碴洒水润湿；拆卸钢模板和铺设轨道时，均使用木锤。

3.2.3 洞内穿越煤层低瓦斯段禁止进行电焊、气焊作业，特殊的不可避免的焊接，在焊接过程中要有检测人员旁站检测，瓦斯浓度须

3.2.4 通风、排水设备及通讯、信号、安全等设备的电源均应形成回路。

3.2.5 洞内防爆区使用的机械，如通风机、装碴机、混凝土输送车、混凝土衬砌台车等，均应经常进行检修，保持机械设备能够正常运转。

3.2.6 洞内穿越煤层段的水管均增设阀门以兼作消防水管。

3.2.7 洞内穿越煤层段照明采用防爆灯具。

4 锚喷支护

爆破后应以喷锚支护，及时封闭瓦斯，喷锚厚度应满足设计要求。4.1 锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等必须满足设计要求。

4.2 打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将岩面活石处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。

4.3 使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。

4.4 软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。

4.5必须采用湿喷技术，严禁干喷或所谓，喷射后应有养护措施，作业人员必须按规定佩戴劳动保护用品。

4.6锚杆必须按规定做拉力试验，对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。

4.7锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴岩壁。

4.8处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。

4.9钢架的架设应密贴岩面，不留空洞，喷混凝土表面要平整，严禁凹凸不平，防治空隙积聚瓦斯。

4.10 钢架之间的连接筋的焊接施工时，焊接部位前后20m的瓦斯浓度必须低于0.5%，且必须配备有瓦检员实时检测。

5.及时施做二次衬砌

二次衬砌的及时施作不仅可以较大程度的减少瓦斯溢出量，还能防止因岩层不稳造成的局部坍塌和瓦斯突出造成的塌方，而且因为二衬表面比初支更加光滑，也能防止瓦斯在局部凹陷处的聚集。

6.严格规章制度

6.1 制定针对性强、细致的预案，建立瓦斯检测及监测制度；

6.2 建立通风监测制度；

6.3 建立爆破、装碴、运输、机电等各项安全操作细则；

6.4 成立救护队，实行防灾自救。建立洞口检身制度，严防火种进洞；

6.5 放炮前工作面不装药的探测孔(超前炮孔)应用黄泥堵塞。

黄瓜山隧道施工只要我们在施工中严格落实上述防治措施，在揭煤前后加强通风，严密监测，把瓦斯浓度降到0．25 以下，并严格执行规章制度，加强施工现场管理，完全可以顺利的通过煤层地段。

另外，按照现行的公路隧道施工技术规范的要求，瓦斯隧道施工应参照《煤矿安全规程》办理，隧道施工与煤矿生产有着显著的差别。矿井施工使用长达几十年的防爆型机电设备均较固定。公路隧道施工工期较短，所用机械、设备在没有发现超过0.5%瓦斯含量的情况下，不必要采取煤矿那种安全保护模式。如果教条的套搬《煤规》，必将增大华祥一标工程投资，所以，黄瓜山隧道施工理应结合工程实际和现场瓦斯含量采取瓦斯浓度限值防爆施工模式组织施工，则更有利于施工单位。

附：瓦斯段隧道施工作业流程图

参考文献

【1】公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009)

【2】重庆三环高速公路永川双石至江津塘河段第一合同段隧道施工图纸

【3】公路隧道设计规范（JTG D70-2004)

【4】煤炭工业部. 煤矿安全规程. 北京: 煤炭工业出版社,1986. 4

【5】交通部重庆公路科研所. 公路隧道施工技术规范,北京:人民交通出版社,1995.7