隧道施工瓦斯的防治措施

賈俊力

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

隧道施工瓦斯的防治措施

賈俊力

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

瓦斯隧道防爆、防突、防塌為安全施工的核心問題。為防止災害事故發生，必須認真做好超前地質預報、施工通風及相應的應急救援預案，確保安全方面的資源投入不打折扣。結合具體工程實例，重點就公路隧道施工瓦斯防治措施進行了研究。

公路隧道；瓦斯；防治措施

1 工程概況

六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段第五合同段高峰隧道位于六枝縣巖腳鎮高峰村至六枝縣巖腳鎮群峰村境內，該隧道屬于長隧道，為分離式隧道，采用電光照明，機械通風。隧道左線里程：ZK80+210～ZK81+481，全長1 271 m，六盤水端和六枝端洞門型式均為端墻式，路面縱向坡度-2.5%；右線里程：YK80+235～YK81+461，全長1 226 m，六盤水端和六枝端洞門型式均為端墻式，路面縱向坡度-2.5%。

隧道進口及淺埋二疊系上統龍潭組地層含煤層，煤層分布于該組地層的粉砂質泥巖中，呈層狀，根據附近黑糖煤礦資料，該地層含8層煤，在SDK47孔取得煤樣，測瓦斯濃度為0.14 m3/t,瓦斯壓力為0.01 MPa，由于鉆探揭露煤層地表，暴露時間長，氧化程度高，為三級瓦斯地段，參考黑糖煤礦煤樣試驗資料，為高瓦斯煤層。根據煤層分布、瓦斯濃度及壓力，進口至ZK80+732段、進口至YK80+781段位高瓦斯工區，按高瓦斯隧道設計。經現場實際檢測，瓦斯濃度最高達70%，瓦斯壓力達0.8 MPa，屬突出危險性隧道。

2 施工開挖方案的選擇

高峰隧道屬高瓦斯隧道，隧道穿越地層圍巖均為煤系地層或煤系地層和粉砂質泥巖互層，屬軟弱圍巖，遇水極易軟化，在高低應力的作用下，常常會出現隧道圍巖大變形的問題。設計開挖時，隧道采用CD法，普通隧道施工中，對于大跨度軟弱圍巖，其開挖效果較好，但是在瓦斯隧道中其開挖方法效果較差。瓦斯隧道以通風減排瓦斯為主，CD法開挖，在隧道全斷面中增設中隔壁，將一個隧道分成2個作業空間，其通風管道，懸掛至一側局掌子面5 m處，風速能有效的稀釋一側瓦斯濃度，而中隔壁的另一側因臨時中隔壁封堵，風速不能到達，致使風速不能到達側瓦斯無法排出，如在隧道另側增設排風管，不但成本增加，而且會出現風管占用空間太多影響施工工效。經過經濟比對、以往施工經驗和瓦斯比空氣輕的特性，項目部采用了三臺階七步開挖法。

三臺階七步開挖法不但能滿足軟弱圍巖的施工要求，快速開挖、快速成環，對于瓦斯隧道開挖，能全斷面的提供瓦斯釋放空間，瓦斯在上升拱頂后能及時的受通風系統系數，降低施工巷道瓦斯濃度，對于施工瓦斯抽放孔時能有效提供施工操作平臺。

3 公路隧道施工瓦斯的防治措施

3.1 煤層位置控制

由于設計地質資料提供隧道工程具體見煤里程點不夠詳細，在施工期間，必須采取先探后掘的措施，防止誤穿煤層，導致事故發生。(1)在隧道施工進入基巖后，用ZDY-1250型礦用液壓鉆機施工5個超前探孔100 m。(2)前探鉆孔施工完畢后，如未見到煤層，可在鉆孔控制長度(鉆孔在隧道軸向投影距離)內預留20 m超前保護距離的情況下正常掘進施工。(3)如前探鉆孔探到煤層，必須詳細記錄鉆孔資料，內容主要包括：煤層厚度、產狀、鉆孔瓦斯涌出情況及隧道風流中瓦斯濃度變化情況、鉆孔涌水情況，鉆孔巖層變化情況等。(4)鉆孔探到煤層后，根據鉆探資料確定煤層的位置并填繪到工程平面圖上。

3.2 瓦斯治理措施確定

公路隧道施工斷面大，施工巷道平直，隧道掘進與煤層均有夾角，煤層與巖層互層，接觸煤層小，屬小范圍突出。因此，高峰隧道選擇小間距、大直徑、深孔鉆孔排放瓦斯進行防突。防突分為2步，第一步為大孔徑深孔排放，第二步為工作面鉆孔排放。

3.3 大孔徑深孔排放孔布置

瓦斯排放采用ZDY-2300鉆機，鉆孔直徑為153 mm，要求穿透煤層進入巖層垂直距不少于0.5 m。根據開挖方式，在隧道全斷面布置，鉆孔布置方式，沿掌子面走向，垂直工作面每隔0.5～0.7 m布置1個深孔排放鉆孔，孔深為鉆探穿越煤層往前0.5 m。

3.4 工作面鉆孔排放

因前期的小間距、大孔徑深孔排放，已為前方煤層提供了釋放壓力和稀釋空間，在繼續掘進巖層時，給予了煤層相當的時間，從而大大的降低了前方瓦斯的含量，但也存在煤層賦存發生變化的地段，故在深孔排放后，仍有可能存在瓦斯突出的危險性。為保證施工安全，在巖層掘進至最近煤層垂距10 m時，在掌子面頂部和左右側打設3個檢驗孔，測定最近煤層參數。如無瓦斯突出危險，將進行揭煤施工，如仍存在瓦斯突出危險，將在掌子面周邊追加排放孔。

3.5 防突措施效果檢驗

通過以上方式排放瓦斯后，在接近煤層帶時，采用鉆屑指標檢驗措施效果，檢驗孔布置參照預測孔。在ZK80+320進行超前預探時測得前方最近煤層K1值為0.62，后在進行防突措施后，測定ZK80+344煤層K1值為0.2，工作面消突一次有效。

3.6 安全防護措施

(1)在實施方案前，必須對施工操作人員進行安全技術培訓。(2)洞內爆破時必須將洞內所有人員全部撤到洞口外并在洞口兩側不小于20 m。(3)在實施鉆孔前，一定要加強掌子面支護，防止洞內塌方。(4)嚴格按照通風方案進行管理通風系統，確保洞內風速和風量恒穩。(5)加強洞內監測監控。在洞口配備一套獨立的KJ90NB瓦斯監控系統，配置相應的瓦斯傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、開停傳感器外，還在洞內所以作業面配備便攜式瓦檢儀。當洞內瓦斯濃度大于0.75%時開始報警，當大于1%時斷電，停止洞內作業，撤出洞內人員。

3.7 加強洞內監測監控

在洞口配備一套獨立的KJ90NB瓦斯監控系統，配置相應的瓦斯傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、開停傳感器外，還在洞內所以作業面配備便攜式瓦檢儀。當洞內瓦斯濃度大于0.75%時開始報警，當大于1%時斷電，停止洞內作業，撤出洞內人員。

4 結束語

隧道的通風工作直接關系到隧道的安全、順利生產，需要依靠科學有效的通風技術來實現。目前，隧道的通風技術有不同種類，在隧道實際生產中應該根據生產需要和隧道的實際情況選擇合適的通風技術來實現隧道的經濟效益和社會效益的最大化。對于隧道企業而言，不僅要追求經濟效益，還需要強化對通風安全技術的開發和應用，以實現良好的社會效益，為我國的隧道生產做出重要貢獻。

[1] 楊運量.礦井通風系統網絡結構復雜程度的評價[J].隧道安全，2011，25(14):141-143.

[2] 張智成，等.礦井通風理論與技術發展評述[J].云南冶金，2011，36(6):145-146.

[3] 王建明，等.礦井通風系統安全可靠性綜合評價方法探討[J].煤炭科學技術，2013，1(11):201-202.

汽車機械

The tunnel construction of gas prevention and control measures

JIA Jun-li

(Guizhou Highway Group Co.,Ltd., Guiyang,Guizhou 550000,China)

Explosion-proof, outburst prevention, prevent gas tunnel collapse is the core issue of safety construction. In order to prevent the accident of a disaster, we must earnestly advance geological forecast, construction ventilation, and the corresponding contingency plan, to ensure the security of resources into no discounts. Combined with specific engineering example, mainly on highway tunnel construction of gas prevention and control measures were studied.

highway tunnel；the gas; prevention and control measures

2015-06-03

賈俊力(1984-)，男，山東人，工程師，主要從事工程管理工作。

U455

C

1008-3383(2016)02-0120-02