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1、<p> 坪子上隧道瓦斯突出綜合防治設(shè)計(jì)淺析</p><p> 摘要:林歹南~織金鐵路控制工程坪子上隧道施工期間,出現(xiàn)瓦斯異常跡象,進(jìn)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作,該隧道最終判定為瓦斯突出隧道,根據(jù)以往鐵路瓦斯隧道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),并借鑒了煤礦產(chǎn)業(yè)的相關(guān)成果,坪子上隧道首次將區(qū)域防突的概念引入鐵路建設(shè)中來(lái),采取了“區(qū)域防突為主,局部防突為輔”的措施,確保了隧道施工的安全,對(duì)同類型鐵路隧道瓦斯突出的防治具有很大的借鑒作用
2、。 </p><p> 關(guān)鍵詞:鐵路隧道;瓦斯突出;綜合處理;區(qū)域防突;局部防突;施工安全 </p><p> 中圖分類號(hào):U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A </p><p><b> 1工程概況 </b></p><p> 坪子上隧道位于織金縣化起鎮(zhèn)境內(nèi),進(jìn)口里程ZD1K34+650、出口里程ZDK40+946,全長(zhǎng)6
3、296m,設(shè)計(jì)行車速度120km/h,為電力牽引單線隧道。 </p><p> 該隧道出口工區(qū)穿越龍?zhí)督M(P2l)含煤地層,該段地層含煤層11~17層,部分為可采煤層,為高瓦斯隧道。施工組織將隧道劃分為“進(jìn)口ZD1K34+650~ZDK38+550段為非瓦斯工區(qū)”、“出口ZD1K38+550~ZDK40+946段為高瓦斯工區(qū)”,設(shè)計(jì)文件強(qiáng)調(diào)嚴(yán)禁越區(qū)施工,并要求施工階段進(jìn)一步開(kāi)展煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。2012年
4、2月,坪子上隧道出口平導(dǎo)施工至PZDK40+362里程,發(fā)現(xiàn)瓦斯動(dòng)力跡象(鉆孔頂鉆、瓦斯噴孔)。 </p><p> 圖1 掌子面瓦斯噴孔圖 </p><p> 2隧道瓦斯突出防治措施 </p><p> 由于自編1號(hào)、自編2號(hào)煤層經(jīng)鑒定為突出煤層,坪子上隧道成為近年來(lái)鐵路建設(shè)較少遇見(jiàn)的瓦斯突出隧道。相對(duì)于煤礦瓦斯突出防治技術(shù)的發(fā)展,鐵路在相關(guān)領(lǐng)域相對(duì)滯后,因
5、此在坪子上隧道的瓦斯防治中,我院首先將煤礦的區(qū)域“四位一體”的綜合防突措施首次引入到鐵路隧道的設(shè)計(jì)中,在坪子上隧道的瓦斯突出防治中采取了“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充”[1]的原則,立足于依靠區(qū)域防突措施來(lái)達(dá)到隧道施工的防突目標(biāo),而局部防突措施作為補(bǔ)充、輔助措施[2]。并根據(jù)該原則制定了坪子上隧道的防突作業(yè)流程: </p><p> 圖2 防突作業(yè)流程圖 </p><p> 2.
6、1 坪子上隧道區(qū)域綜合防突措施 </p><p> 2.1.1區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) </p><p> 根據(jù)坪子上隧道的施工圖設(shè)計(jì),施工中認(rèn)真的進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作,當(dāng)超前地質(zhì)綜合預(yù)報(bào)前方有煤層時(shí),掌子面在距推測(cè)煤層10m垂距處,施作φ89探測(cè)孔和驗(yàn)證孔。探測(cè)孔及驗(yàn)證孔穿透煤層全厚且進(jìn)入頂(底)板不小于0.5m,以掌握煤層位置、走向、傾向、傾角、煤層厚度、瓦斯賦存情況。當(dāng)瓦斯壓力大于0.
7、74MPa或瓦斯含量大于8m3/t時(shí)判定為突出煤層,應(yīng)采取區(qū)域防突措施,如果上述指標(biāo)沒(méi)有超限,掌子面在施工到推測(cè)煤層7m垂距處仍需再次進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)預(yù)測(cè),坪子上隧道施工中共發(fā)現(xiàn)5層突出煤層,由于提前進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了人員培訓(xùn)等工作,上述5層煤的產(chǎn)狀、厚度以及和瓦斯相關(guān)的參數(shù)均在保證安全距離的情況下成功獲得,為消除施工風(fēng)險(xiǎn)提供了保證,同時(shí)為消突提供了重要數(shù)據(jù)。 </p><p> 2.1.2區(qū)域防治煤與瓦斯
8、突出措施 </p><p> 經(jīng)歷2次預(yù)測(cè)(掌子面距推測(cè)煤層10m、7m垂距的預(yù)測(cè))后,任何一次區(qū)域預(yù)測(cè)測(cè)定瓦斯壓力或者瓦斯含量超限,隧道均應(yīng)對(duì)相應(yīng)煤層采取預(yù)抽煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。坪子上隧道區(qū)域防突措施經(jīng)過(guò)比選,最終采用瓦斯泵對(duì)瓦斯抽取,該方法加快瓦斯排放和煤體卸壓速度。 </p><p> 根據(jù)具體的地質(zhì)情況并結(jié)合施工單位現(xiàn)有的設(shè)備,瓦斯預(yù)抽鉆孔直徑為Φ89mm,孔底間距為4.0
9、m??刂品秶鸀椋洪_(kāi)挖斷面頂、底部分別為開(kāi)挖輪廓線外10m、6m,兩幫為開(kāi)挖輪廓線外14m,同時(shí)滿足控制邊緣到巷道輪廓線的最小距離為5m。隧道預(yù)抽鉆孔施工結(jié)束后,及時(shí)連接所有瓦斯抽放鉆孔進(jìn)行抽放,并按照規(guī)定的時(shí)間測(cè)定抽采瓦斯?jié)舛?、流量和抽采?fù)壓,計(jì)算該時(shí)間段的瓦斯抽采量,統(tǒng)計(jì)隧道預(yù)抽的瓦斯抽采量,瓦斯總體抽放濃度應(yīng)大于30%。 </p><p> 圖3 瓦斯抽放孔布置橫剖面示意圖 </p><
10、p> 2.1.3區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn) </p><p> 坪子上隧道區(qū)域效果檢驗(yàn)采用煤層瓦斯壓力和瓦斯含量作為檢驗(yàn)指標(biāo),對(duì)預(yù)抽瓦斯鉆孔完工和瓦斯抽采情況進(jìn)行評(píng)估,計(jì)算該區(qū)域的瓦斯抽采率。抽采率大于30%,并且瓦斯壓力P<0.74MPa且瓦斯含量Q<8m3/T,表示抽采有效。煤層瓦斯壓力大于等于0.74MPa或瓦斯含量大于8 m3/t時(shí),措施無(wú)效,區(qū)域仍為突出危險(xiǎn)區(qū),必須繼續(xù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行瓦斯抽放,直到措施
11、經(jīng)效果檢驗(yàn)有效方可進(jìn)行下一步施工,目前坪子上隧道均按上述參數(shù)指導(dǎo)施工,突出煤層經(jīng)過(guò)治理措施并經(jīng)檢驗(yàn)合格后,沒(méi)有再發(fā)生突出跡象。 </p><p> 2.2 坪子上隧道局部綜合防突措施 </p><p> 在區(qū)域防突措施的前提下,坪子上隧道堅(jiān)持局部防突措施作為補(bǔ)充,進(jìn)行了詳細(xì)的局部防突設(shè)計(jì),以便在需要進(jìn)行局部防突時(shí)采用。 </p><p> 2.2.1 工作面突
12、出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) </p><p> 區(qū)域防突措施經(jīng)效果檢驗(yàn)有效達(dá)標(biāo)后,掘進(jìn)至煤層與掌子面法向距離5m時(shí),施做鉆孔定位煤層,利用鉆孔實(shí)測(cè)瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、瓦斯放散初速度等基礎(chǔ)參數(shù),采用綜合指標(biāo)法和鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法對(duì)工作面進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。 </p><p> 2.2.2工作面防突措施 </p><p> 當(dāng)預(yù)測(cè)工作面具有突出危險(xiǎn)時(shí),采用工字鋼
13、(工16)形成網(wǎng)格骨架封閉工作面(間距等要考慮排放鉆孔的需要),骨架用錨桿等植入巖體中,在網(wǎng)格骨架后方設(shè)兩榀工字鋼架,完成上述工作后,工作面防突采用施工排放鉆孔、水力沖孔、煤體固化等措施。 </p><p> 2.2.3工作面措施效果檢驗(yàn) </p><p> 對(duì)工作面措施效果進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)工作面防突措施是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和滿足相關(guān)的規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn),各檢驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定和主要數(shù)據(jù)應(yīng)選擇在鉆孔密度
14、相對(duì)較小,孔間距相對(duì)較大的位置,并遠(yuǎn)離周圍各防突措施鉆孔或盡可能與周圍各防突措施鉆孔保持等距離,在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜段應(yīng)增加檢驗(yàn)孔。工作面防突采用鉆屑指標(biāo)對(duì)效果進(jìn)行檢驗(yàn)。 </p><p> 2.2.4揭煤前的準(zhǔn)備工作 </p><p> ?。?)負(fù)責(zé)防突措施檢驗(yàn)的防突預(yù)測(cè)人員下井前,必須認(rèn)真學(xué)習(xí)儀器使用說(shuō)明書,嚴(yán)格執(zhí)行《防突工操作規(guī)程》,并在地面進(jìn)行試操作,對(duì)各種儀器儀表做好全面檢查,滿足測(cè)
15、試要求方可下井。 </p><p> ?。?)揭煤前施工隊(duì)所有參與揭煤的人員要掌握突出征兆,同時(shí)技術(shù)人員對(duì)壓風(fēng)自救裝置的使用要進(jìn)行培訓(xùn),使作業(yè)人員熟練操作。 </p><p> ?。?)作業(yè)人員必須攜帶經(jīng)檢驗(yàn)合格的隔離式化學(xué)氧自救器和人員定位識(shí)別卡,經(jīng)檢身房檢查未攜帶或攜帶的自救器不合格,嚴(yán)禁入井作業(yè)。 </p><p> ?。?)距工作面25~40m的位置安設(shè)一組
16、壓風(fēng)自救系統(tǒng)。 </p><p> (6)正洞及平導(dǎo)放揭煤炮時(shí),按《煤礦救護(hù)規(guī)程》的規(guī)定,在炮后30分鐘后瓦檢員和班組長(zhǎng)進(jìn)入工作面,首先利用電話和監(jiān)控中心進(jìn)行聯(lián)系,只有在工作面瓦斯探頭T1、回風(fēng)流瓦斯探頭T2小于0.8%時(shí)方可進(jìn)入,確認(rèn)無(wú)隱患后通知施工單位。 </p><p> ?。?)揭煤時(shí),必須嚴(yán)格執(zhí)行遠(yuǎn)距離放炮安全防護(hù)措施,掘進(jìn)期間每次放炮前警戒位置及撤人地點(diǎn)必須按照放炮期間安全注
17、意事項(xiàng)執(zhí)行。 </p><p><b> 3結(jié)論 </b></p><p> 在坪子上鐵路隧道實(shí)行揭煤與防突處理措施后,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工反饋,得出以下結(jié)論: </p><p> ?。?)區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)可以較為準(zhǔn)確的對(duì)突出煤層進(jìn)行判斷,為區(qū)域防突提供了比較詳細(xì)的地質(zhì)情況和煤層突出參數(shù)。 </p><p> ?。?
18、)將區(qū)域防突的“四位一體”引入鐵路隧道瓦斯突出治理,充分吸收了煤礦產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),保證了施工安全,瓦斯區(qū)域抽放的效果較好。 </p><p> ?。?)經(jīng)過(guò)區(qū)域防突措施后,突出煤層的瓦斯壓力和含量大幅降低,大大減少了局部防突的工作量,除自編2號(hào)煤層外,其余煤層僅采用區(qū)域防突措施即滿足了相關(guān)要求。 </p><p> 目前該隧道已經(jīng)順利通過(guò)5層突出煤,由于措施得力,沒(méi)有發(fā)生任何安全事故,該
19、隧道瓦斯突出的綜合治理措施經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)效果顯著,其區(qū)域防突措施為首次在鐵路隧道采用,對(duì)其它鐵路隧道的瓦斯突出綜合治理具有一定的參考價(jià)值。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></p><p> [1] 《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》讀本 煤炭工業(yè)出版社, 2009. </p><p> [2] 姜德義 公路隧道全斷面揭煤防突技術(shù) 巖土
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