浅谈瓦斯隧道揭煤施工技术

摘要：随着基础建设的发展，隧道工程建设方兴未艾，穿越煤系地层和赋存高压力的煤层瓦斯隧道也越来越常见。目前国内尚无成熟的瓦斯隧道揭煤施工技术和经验，如何安全进行瓦斯隧道揭煤施工，以确保顺利通过瓦斯地段，已成为一项关键施工技术。本文根据花嘎寨瓦斯隧道的瓦斯特性及分布情况，从实际出发，浅谈瓦斯隧道揭煤施工技术，为瓦斯隧道穿越煤系地层时揭煤施工提供一些参考。

关键词：隧道；瓦斯；揭煤

中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

新建林歹至织金（新店）铁路花嘎寨隧道位于贵州省毕节地区织金县自强乡境内，为单线隧道。隧道中心里程ZDK28+058，起讫里程为：ZDK26+455～ZDK29+661，全长3206m。进口设置一平导，平导全长1584m。

隧道在里程ZDK26+792～ZDK26+962穿越龙潭组（P[2]l）含煤地层，该地层有煤层瓦斯分布。该段地层含煤层11～17层，一般12层，其中23、27、30煤层为可采层和局部可采煤层，最大可开采厚度1.8m。该地层煤的坚固系数为0.9，瓦斯散放浓度初速度2.22，煤的破坏类型Ⅱ。隧道开挖时，该地层瓦斯溢出最大浓度可达10%。

2、揭煤施工技术

2.1超前预测

（1）通过地震波进行超前地质预测，掌握掌子面前方地质状况，探明前方是否过煤层、采空区及其大致位置。并且至少设置一个超前钻孔（取芯）加以验证，若钻孔验证有煤，则应增加不少于3个钻孔进行探测验证。

（2）当地质超前探测隧道会遇煤，且煤层厚度大于30cm时，开挖工作面距推测煤层位置垂距为10m时，必须掌握层位、倾角、厚度、顶（底）板岩柱、地质构造等煤层赋予情况，为安全揭煤提供有依据的基础资料，当隧道掘进至煤系地层时打至少4个超前探孔，钻孔直径为φ76mm，务必穿透煤层全厚，并且进入底板岩层不小于0.5m，其终孔位置应控制在开挖轮廓线外5m左右。

（3）开挖面掘进至已定位煤层顶板垂距为5m时，首次揭煤必须打至少5个穿透煤层全厚的预测钻孔，钻孔直径为φ50mm；其他部分开挖至距煤层顶板垂距5m处，至少各打一个预测孔，对煤层与瓦斯赋存条件、突出可能性进行预测。

2.2揭煤施工

（1）揭煤方法

揭煤前，先做好已开挖部位的系统锚杆、钢架、喷射砼等初期支护及待开挖部位的超前支护等措施。要求平导与正洞不得同时揭煤。煤系地层段施工，必须采用湿式钻孔，煤破作业采用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。

平导、正洞均采用震动放炮一次揭煤，每次揭一层煤，不得同时多层揭煤。正洞采用分部揭煤，各部逐一揭煤，当一层煤揭完后方可准备下一层煤揭煤工作。揭煤前，工作面与煤层之间要留足安全岩柱，石门工作面距煤层的垂距不得小于2m，若围岩松散破碎，还应适当增加。当石门揭穿后，在半岩半煤中掘进，各掘进工作面始终保持前方安全区不得小于5m。正洞各分部断面应尽量一次揭开煤层，不能一次揭开煤层全厚时，在施工剩余部分时，必须采取防突措施。

石门开挖工作面距煤层的最小垂距是：急倾斜煤层2m，倾斜和缓倾斜煤层1.5m，如果岩层松软、破碎，再适当增加垂距。

不同倾角、厚度的煤层揭煤方法：

倾斜和倾斜的薄煤层，一次揭穿煤层全厚。

急倾斜和倾斜的中厚、厚煤层，一次全断面揭入煤层深度0.8～1.2m。

③ 缓倾斜煤层，一次揭开岩柱。当倾角小于12°，岩柱水平长度大时，刷斜面揭开煤层。每次石门开挖进尺为0.8～1.0m，开挖高度以拱部距煤层1.2～1.5m（垂距）厚度为准，直至开挖到工作面距煤层1.5～1.8m（水平距）时再揭开煤层。在每次开挖过程中加强拱部临时支护，确保1.2～1.5m厚度拱部不坍落。

（2）石门震动放炮

平导及正洞石门均采用震动放炮一次揭煤。具体实施方法：震动放炮的炮眼数目按照每平方米石门断面4～5个确定，单位炸药消耗量按照正常掘进量的2～3倍确定，根据断面和岩性确定炮眼布置。起爆前撤出人员，用远距离或洞外起爆放炮，利用爆破时强大的震动力，一次揭开煤层。

按《煤矿安全规程》规定，石门位置不宜选在地质变化区，掘进到距煤层10m以外，就开始向煤层打超前钻，超前工作面5m，以了解煤层及瓦斯赋存条件。揭开煤层前掘进工作面到煤层之间必须留有一定厚度的岩墙,缓倾斜煤层2m, 急倾斜煤层1.5m。当煤层瓦斯压力小于1Mpa时，采用震动放炮。（如果大于1Mpa时应采取降压）。

放炮前，将掘进面排放瓦斯的孔用炮眼堵塞，岩眼与煤眼交错相间排列，岩眼深度应使孔底距煤层10～20cm，不得透煤（若钻到煤层再回填10～20cm）。

（3）揭煤安全措施

①隧道的施工人员必须进行岗前培训，考核合格后，方准上岗。项目部与就近的矿山救护队保持联系，以防万一。正洞和平导安装移动瓦斯监测设备，值班室设置瓦斯监测室，配备专职瓦斯监测员，经常检查、监测瓦斯浓度。

②建立稳妥可靠的通风系统。按通风方案配备防爆通风机，除此外，并配置有同型号备用通风机，并配置独立的双向回路电源。项目部成立专门的通风小组，小组人数5人，全面负责瓦斯隧道施工的通风管理。揭煤前，通风小组人员全面检查风门、风管、风机及电源等，保证风机的正常运转，备用风机必须保持良好状态。

③不管煤层预测突出与否，均可采用震动放炮揭煤。震动放炮参数及作业要求，根据煤层具体情况，参照《防治煤与瓦斯突出细则》办理。

④煤以及在煤层中掘进时，放炮点应设在洞外，放炮时，隧道必须停电，全部人员撤至洞外，人员及机电设备不要正对洞门，洞门附近20m范围内灭绝火源。

⑤瓦斯地段施工时，应按设计要求及时施作初期支护，包括加强支护和超前支护；煤层地段掘进工作面，须设置喷雾装置，浮煤必须浇水并及时运出洞外，防止煤尘爆炸。

⑥揭煤时，应设压风自救系统，第一组压风自救器距工作面的距离一般为30～50m，以后每隔50m设一组，每组压风自救器的数目根据工作面最多施工人数确定，每人供风量不小于10m3/min。

⑦进入掘进工作面的人员，须佩戴化学氧自救器。临时停工的地点不得停风。否则，必须切断电源，设置栅栏和警标。恢复通风后，需经瓦检人员进行检测，达到允许浓度后，方可复工，否则施工人员不得进入。

3、安全技术措施

（1）加强通风管理，成立专门通风管理小组，全面负责瓦斯隧道通风管理，确保隧道工作面供风量。

（2）成立专业的瓦斯检测组，加强瓦斯检测，确保工作面瓦斯浓度低于允许值，无瓦斯集聚，并指导和审批洞内动火作业。

（3）施工瓦斯排放孔时，各种设备必须完好达标，每次开钻前瓦检员必须严格认真检查工作面和回风流中的瓦斯浓度，若瓦斯浓度含量超标或有瓦斯喷孔现象时，不可拔出钻杆，马上停电撤人，待喷孔完毕，瓦斯含量降到安全施工条件时方可复钻。

（4）通过检验瓦斯三项指标均合格后开始刷斜面工作。打炮眼前，首先用风钻钎子在隧洞顶部和中间各打1个打探眼，方向尽量与岩层面垂直，眼深3m。进而探明离煤层距离，然后在保证2m岩柱的情况下刷出斜面。刷斜面采取打浅眼、少装药、放小炮往前推进。

（5）根据爆破图纸的炮眼位置、角度、深度等进行打眼。工作面不得超过2台风钻，作业时瓦检员经常检查瓦斯浓度。若发现钻孔中返水、夹带煤粉、卡钻等异常情况应立即组织人员撤到安全地带，及时向揭煤施工领导小组办公室汇报，待研究措施后进行处理。

（6）爆破作业时的安全技术措施

加强揭煤地段的爆破作业安全管理，实行一炮三检制。专职炸药领运员领用和运输炸药雷管，专业爆破员装药起爆。放炮前停掉回风洞内一切电源，撤离人员，局扇正常通风，洞外起爆放炮，放炮地点配备自救器。炮响后大概30min，救护队员、瓦检员、安全员带好自救器，边走边检查瓦斯，按照检查结果，确定恢复送电、通风、排除瓦斯等具体工作。

（7）加强隧道内所有机械、设备、照明线路的管理，必须采用矿用安全防爆电器设备，并安装瓦斯风电闭锁设施，并指派专人检查维修。

4、结束语

在瓦斯隧道煤系地层施工时，加强超前探测，坚持“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的技术要领，必须成立专门的通风小组，并采取动态设计和施工管理，严格执行瓦斯隧道揭煤施工、浓度监测的有关规定，可安全通过煤系地层地段。

参考文献：

[1]《铁路隧道施工技术规范》TB10204-2002/J163-2002

[2]《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120-2002/J160-2002

[3]《煤矿安全规程》

[4]《防治煤与瓦斯突出规定》

[5]《瓦斯隧道建设关键技术》丁睿 2010.5

作者简介： 陈浪，男 ， 2008年6月毕业于西南交通大学 ， 土木工程学士学位 ，现任林织铁路项目技术主管，工程师，主要从事隧道及地下工程 。