瓦斯隧道施工管理探析

于洪光

(中铁一局集团第四工程有限责任公司，陕西 咸阳 712000)



瓦斯隧道施工管理探析

于洪光

(中铁一局集团第四工程有限责任公司，陕西 咸阳 712000)

瓦斯隧道施工中存在着很多的安全隐患，如何保证在瓦斯隧道中安全施工是必须考虑的关键问题。在施工中做好安全保障措施、过程受控、最终质量达标是重中之重，做到以预防为主、安全第一、零风险。文章结合成贵10标高瓦斯隧道施工管理研究和总结，为以后高瓦斯隧道施工管理提供参考和改进。

瓦斯；隧道；施工管理；检测；分析

1　瓦斯隧道分类

根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120—2002)，瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道3种。瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定，瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共4类。

当全工区的瓦斯涌出量<0.5m3/min时，为低瓦斯工区；≥0.5m3/min时，为高瓦斯工区；瓦斯隧道内只要有一处有突出危险，该处所在工区即为瓦斯突出工区。

判定瓦斯突出必须同时满足下列4个指标：①瓦斯压力P≥0.74MPa；②瓦斯放散初速度ΔP≥10mmHg；③煤的坚固性系数f≤0.5；④煤的破坏类型为Ⅲ类及以上。

2　瓦斯隧道揭煤管理及实例

根据设计文件及超前地质预报情况，对于厚度>0.3m的煤层应在距离煤层法向距离20m时停止掘进，聘请相关单位专家严格按《防治煤与瓦斯突出规定》的要求进行突出性鉴定。鉴定为瓦斯突出煤层时，聘请专家及专业队伍指导实施，对瓦斯进行预抽或预排处理，按照“预测、防突措施、效果检验、安全防护”四位一体的综合防突措施揭煤[1]。

2.1基本情况

中铁一局承建的成贵铁路10标途经云南省威信县及镇雄县两个县区，全长26.65km。其中：路基1.407km，桥梁14座-4.344km，隧道8.5座-20.899km，车站1座(威信车站)。

10标共计4座隧道存在瓦斯区段，涉及隧道长度7.105km。其中大地坎1号隧道为铁路双线隧道，位于云南省镇雄县大湾镇，隧道起讫里程为D1K308+092～D3K309+664长1572m。D3K308+092～D3K308+378段落为低瓦斯段落长度286m，D3K308+378～D3K309+014段落为高瓦斯段落长度636m。其中不良地质主要有瓦斯、岩溶、采空区、煤系地层泥岩、铝土岩类(膨胀岩)。

隧道洞身里程D3K308+378～D3K309+014段穿越二叠系煤系地层，据钻探揭露及收集煤矿资料：该地层煤层层数多，有11～31层，层薄不一，其主要可采煤层为2层C5a、C5b，均位于龙潭组含煤地层上部，煤层含硫量高，其他部位煤层为不可采或局部可采煤层。岩层走向与隧道关系平面图见图1，岩层倾角与隧道关系剖面图见图2。

图1　岩层走向与隧道关系平面图

图2　岩层倾角与隧道关系剖面图

根据设计图纸象限角描述，岩层产状为N62°E/21°NW，岩层走向和线路夹角为77～21～48视倾角为20°倾向小里程。

2.2超前探测

正洞超前预测孔纵断布置见图3，正洞超前预测孔平面布置见图4，正洞超前预测孔正面布置见图5。

图3　正洞超前预测孔布置纵断面图

图4　正洞超前预测孔布置平面图

图5　正洞超前预测孔布置正面图

根据前期钻孔探测结果，距最小煤层法距10m前，按照技术服务单位根据上次钻探成果所提供布孔图布孔。在距离煤层最小法距10m时，组织技术咨询服务单位提报针对该煤层的探煤钻孔布置图，经审批后组织探煤和进行瓦斯突出危险性预测工作。如遇地质明显变黑或随着掘进瓦斯浓度升高梯度变大时，无论设计是否为煤层段，均应加强超强钻孔探测。正洞掌子面距煤层10m垂距处，施作3孔φ89穿透煤层全厚的预测孔，并详细记录岩芯资料；在距煤层顶板垂距5m处，打3个穿透煤层全厚的预测孔(Φ75)，见煤后技术服务单位判定是否有瓦斯突出性、瓦斯溢出浓度等；在距煤层顶板垂距2.5m处，打3个超前钻孔，探清距煤层1.5m岩柱准确位置，防止误穿煤层。测定煤层瓦斯压力、煤的瓦斯放散初速度与坚固性系数、钻屑瓦斯指标等，为准确测定煤层原始瓦斯参数。预测孔与超前钻孔、探测孔见煤点的间距≥5m[2]。

2.3混凝土气密性

经过开挖、爆破后，安装锚杆、钢拱架和喷设混凝土。瓦斯隧道喷设混凝土及模筑混凝土均采用气密性混凝土，混凝土透气系数采用混凝土透气系数测定仪进行检测。测试及计算结果如下：从每组6块试件的透气量测试中，舍去最大值和最小值，取中间4块试件的透气量平均值作为该组试件的透气量，并按下式计算其透气系数：

K=2QLP2γa(P12-P22)/A×10-2

(1)

式中：K为透气系数，cm/s；L为试件厚度，cm；P1为施压一侧气体压力，MPa；P2为测流一侧气体压力，MPa；A为透气面积，cm2；Q为平均单位时间透气量，cm3/s；γa为空气单位容积重量，N/cm3，取1.205×10-5N/cm3。

表1　初期支护及衬砌混凝土配合比检测结果

从表1可以看出，测试值均满足设计要求。

3　瓦斯隧道管理总结

本文结合成贵10标高瓦斯隧道施工中遇到的具体问题，通过科学的施工方法分析了煤层走向及并对瓦斯浓度进行探测，为安全施工提供前期保障。并对瓦斯隧道施工中所喷射混凝土的密闭性进行检测，得出满足设计要求的有益结论。为以后高瓦斯隧道施工管理提供了参考依据。

[1]于秀珍.基于系统动力学的隧道施工风险管理研究[D].成都：西南交通大学，2015.

[2]常广建.大跨度公路隧道施工过程安全控制与管理实践研究[D].济南：山东大学,2015.

1007-7596(2016)05-0074-02

2016-03-22

于洪光(1983-)，男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师。

U455.1

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