高瓦斯隧道施工技術研究

汪洋(中交二航局第二工程有限公司)

高瓦斯隧道施工技術研究

汪洋
(中交二航局第二工程有限公司)

摘要:在進行高瓦斯隧道施工時，一系列安全隱患如瓦斯突出和爆炸等極易發生，在很大程度上限制了先進的施工技術以及成熟的施工工藝的應用。所以，要加快研究高瓦斯隧道施工技術研究的步伐，為施工提供技術支持。文章以南充化學工業園區鐵路專用線高瓦斯隧道為例進行高瓦斯隧道施工技術的研究，希望為相關工程提供借鑒。

關鍵詞:高瓦斯;隧道技術;研究

中圖分類號:U445

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0126－01

1　工程概況

南充化學工業園區鐵路專用線粟家灣隧道、單碑石隧道隧區范圍內均無大的地表水系，主要為進出口地段的溝水，受大氣降雨補給，隧道不良地質為有毒有害氣體。據西南石油大學提供的蘭渝線《淺層天然氣分布特征咨詢研究》報告，隧道均位于川東北油氣田產區，油氣層一般埋深2 000～2 800 m。深層天然氣等有害氣體可能順著巖層構造裂隙上逸，并在隧道洞身范圍基巖裂隙或裂隙中局部游散富集，形成氣囊，具有隨機性和不均勻性，危及隧道施工。

2　初期支護及二次襯砌的施工技術研究

南充化工園區鐵路專用線上的粟家灣隧道和單碑石隧道采用五級圍巖全環四肢格柵鋼，采用Φ22組合中空錨桿進行拱部施工，噴護22 cm厚C25耐腐蝕性砼，邊墻采用Φ22砂漿錨桿;四級圍巖和三級圍巖拱部采用三肢格柵鋼，采用Φ22組合中空錨桿進行拱部施工，噴護15 cm厚C25耐腐蝕性混凝土，邊墻采用Φ22砂漿錨桿。進、出洞口段采用超前大管棚進洞，五級圍巖進洞后采用Φ42超前小導管進行超前支護，其余圍巖地段采用Φ22砂漿錨桿進行超前支護。

進行混凝土襯砌施工時，之前要在初期支護面依次鋪設閉孔型泡沫墊層和爬焊機熱熔焊接的EVA瓦斯隔離板。

由于單線隧道施工中施工相互干擾較大，需交叉進行隧道的混凝土襯砌施工和開挖施工。隧道開挖與襯砌施工應按照仰拱開挖超前于澆筑段30～50 m、仰拱混凝土施工、仰拱填充混凝土施工、拱墻混凝土施工、邊溝及電纜溝施工、仰拱二次填充施工的順序。為了不影響隧道掌子面開挖、出石碴及機械設備通行，在仰拱施工進行仰拱開挖時，要搭設可移動式鋼棧橋作為臨時通道。

3　瓦斯防控主要施工技術

3. 1地質超前預報技術

為了施工安全，要在施工前對隧道內賦存的天然氣進行地質超前預報。TSP超前地質預報、水平鉆探等手段是隧道超前地質預報的主要技術。為了確保施工的正常進行和人員、設備的安全，在進行地質預報時要注意對隧道圍巖進行綜合預報，以對工作面前方破碎帶或斷裂帶的位置、產狀、規模以及工作面前方天然氣賦存情況有預先的了解和把握，以便及早發現情況，采取有效的支護措施來確保工程施工安全。

3. 2隧道通風技術

在進行高瓦斯隧道施工時，施工中通風方式的選擇要根據鐵路瓦斯隧道技術規范規定來確定，其規定高瓦斯隧道工區和瓦斯突出工區宜采用巷道式的施工通風方式。

高瓦斯隧道的通風機應全部為防爆型，并保證24 h不間斷通風，全部采用專用的抗靜電、阻燃型的進洞風筒，同時必須考慮備用風機和電源，洞內最小風速控制在大于等于1 m/s的范圍內。粟家灣隧道進出口各安裝2臺軸流風機，其中各有一臺備用，各設置一根直徑1．8m的軟風管在進出口位置，接上、下各一根Φ1．1 m分岔軟風管在末端分別向上下臺階掌子面供風，供風風速保證在不小于1710 m3/min的范圍內，最小掌子面風速應為0．5 m/s。在平導處，采用一臺軸流風機通過φ1．5m雙抗主軟風管(抗阻燃、抗靜電)給掌子面送新鮮空氣，為了方便排風，各設一臺局扇在正洞、平導及回風巷處。吹出在掌子面至模板臺車地段的死角、洞室、超挖嚴重等部位用局扇將聚集的瓦斯，使之混合回風后排出。同時為了誘導風向，要為確保風流循環速度需設置隨模板臺車移動而相對移動的射流風機。

在所有的通風系統安裝完成后，要對通風效果是否與設計相符進行確認，這項工作要由項目分部及項目部組織有關專家實施。同時，其他的相關人員也要盡職盡責，對通風系統進行每月的定期檢查，項目分部要做好每天的測量風速并進行管路維修工作。在通風設施開始正常運轉工作時，要對通風設施進行每10 d 1次的全面測風檢查，如實記錄每次的測風結果并記錄在測風地點的牌上。一旦發現風速不能滿足規范要求的情況，就要積極采取適當措施來調節通風狀況。

3. 3瓦斯監控

進行瓦斯監控時，要采用人工監控與自動監控相結合的方法來保證施工安全。結合粟家灣隧道瓦斯自動監測系統特點，采用KJ90煤礦安全綜合監控系統。隧道內系統分站、地面中心站、傳感器及控制器三部分是KJ90監控系統結構監控系統的主要組成部分，其中的地面中心站是整個系統的大腦，用于隧道環境參數設置、實時顯示和存儲。

3. 4防爆設備改造關鍵技術

(1)動力系統

防爆柴油機、排氣連接管、排氣處理系統、水散熱器等是動力系統的主要由組成部分，動力系統的改造要點是防爆電起動柴油機的改造;排氣處理系統的水夾層由水夾層排氣管、水夾層波紋管、廢氣處理箱及補水箱等組成，排氣管、水夾層波紋管將柴油機排出的廢氣引至廢氣處理箱，有降低排氣溫度的作用，還可以保證排氣管表面溫度不超過150℃，水夾層波紋管同時可以補償廢氣處理箱的安裝誤差;從進氣口進入廢氣處理箱來處理柴油機排出的廢氣，然后經過層套式水冷卻下來，從而進一步冷卻和洗滌廢氣，將炭煙及溶解廢氣中的部分有害氣體清除，并將廢氣中的火焰經防爆柵欄熄滅，這樣可以使廢氣排放符合規定，保證施工安全。

(2)電氣系統

用蓄電池充電給隔爆發電機充電;用隔爆起動機給起動電機充電;要保證將防爆照明各設置在機車的前后，保證將防爆信號燈在車尾的設置;在專門設計的隔爆電池箱中設置機車使用的蓄電瓶，這樣就可以提供動力電源以保證柴油機、隔爆起動機、機車照明等的正常工作。

參考文獻:

［1］馬朝武．高瓦斯隧道施工技術［J］．中小企業管理與科技(下旬刊)，2014，(1) .

［2］劉云波．滬昆客專貴州段劉家莊高瓦斯隧道施工技術［J］．科技創新與生產力，2014，(2) .

收稿日期:2014－12－15