分区管理在天坪瓦斯隧道中的应用

刘伟帮

(中铁隧道集团一处有限公司， 重庆 401122)



分区管理在天坪瓦斯隧道中的应用

刘伟帮

(中铁隧道集团一处有限公司， 重庆 401122)

依据瓦斯浓度标准对隧道瓦斯工区进行分区管理，对施工通风、机械、监测及应急救援设施按不同区段实施管理，以实现瓦斯隧道风险管理与资源的合理匹配。

瓦斯隧道；管理等级；浓度标准；分区管理

TB 10120—2002《铁路瓦斯隧道技术规范》[1]对瓦斯隧道的界定为“铁路隧道穿越或邻近含煤地层及含瓦斯地层时，洞内发现瓦斯即界定为瓦斯隧道，类型按瓦斯工区最高级别界定 。”因瓦斯隧道具有特殊性，穿越瓦斯段落一般都较短，即整个隧道只有穿越瓦斯段落存在危险，若均按界定的瓦斯隧道最高级别并遵守《煤矿安全规程》[2]的有关规定施工，势必会增加投资费用，延长工期。

本文以渝黔铁路天坪瓦斯突出隧道工程为例，对该隧道瓦斯工区煤系地层不同施工阶段管理等级进行分析，并通过调整通风方式、加强瓦斯浓度检测等，将不同施工阶段的煤系地层段依据瓦斯浓度标准对瓦斯工区进行分区管理，其可有效降低管理风险，减少投资，保证工期。

1 隧道瓦斯工区管理等级划分

TB 10120—2002对瓦斯隧道和瓦斯隧道工区概念作了明确规定，瓦斯隧道工区的性质及等级决定整个隧道的瓦斯性质及等级[3]。 瓦斯隧道的类型按照该隧道瓦斯区段的最高级别确定，而每个施工工区存在的瓦斯区段的级别就是该施工工区的级别[4]。

瓦斯隧道工区内，瓦斯爆炸危险性与隧道风路中回风道断面大小、工区进风段落长度、瓦斯涌出量、通风方式有关[5]。因此，瓦斯隧道在煤系地层段施工时应根据TB 10120—2002并参考《瓦斯隧道等级划分新证》且结合隧道自身状况和施工通风布置形式来设置隧道的不同防爆设备，制定瓦斯管理制度。隧道瓦斯工区管理等级划分如表1所示。

2 瓦斯隧道分区管理在天坪隧道中的应用

2.1 工程概况

天坪隧道全长13.978 km。该隧道地质条件复杂，集岩溶、瓦斯突出、有害气体、高地温、高地应力、突泥涌水等不良地质于一体。

天坪隧道横洞工区承担横洞主井1 050 m、横洞副井1 061 m、平行导洞3 600 m及双线正洞4 137 m的施工任务。天坪隧道横洞工区DK127+710～DK127+850段为龙潭组煤系地层，隧道连续穿越C6、C5、C3煤层，层厚分别为1.33、2.45、2.6 m，实测最大瓦斯含量达13.91 m3/t，压力达1.342 MPa。根据《防治煤与瓦斯突出规定》，界定天坪隧道横洞工区为瓦斯突出工区。天坪隧道横洞瓦斯工区施工布置如图1所示。

表1 隧道瓦斯工区管理等级划分[6]

图1 天坪隧道横洞瓦斯工区施工布置示意

2.2 天坪隧道横洞工区第1阶段瓦斯分区管理等级

横洞工区进入煤系地层之前的横洞施工阶段为瓦斯分区管理第1阶段，此阶段横洞主、副井施工作业面在接近煤层前属于常规工区，施工进度和施工方法与瓦斯无关，只是根据前期地勘对煤系地层的预测，对横洞内施工通风和洞内固定设备进行前期布置，避免后期长距离更换通风及固定设备。但考虑到瓦斯赋存的特殊性，为安全起见，按低瓦斯区段管理，即Ⅲ级风险管理。具体分区如图2所示。

图2 第1阶段瓦斯分区管理示意

2.3 天坪隧道横洞工区第2阶段瓦斯分区管理等级

副井开挖至平行导洞，主井开挖至正洞时为瓦斯分区管理第2阶段，此阶段只有平行导洞和正洞2个开挖工作面。为避免横洞平行导洞、正洞揭煤和抽放瓦斯相互干扰带来安全隐患，主、副井井底之间暂不贯通，仍采用独头压入式通风。主、副井井口各安装2台性能相同的通风机(132 kW×2)，一台通风，一台备用，且主通风机和备用通风机的电源均取自同时带电的相互独立的电源，当主通风机出现故障时，须保证备用通风机正常工作[9]。

该阶段副井开挖至平行导洞时，向煤系地层开挖，并进行瓦斯抽放和揭煤施工。根据施工组织安排，平行导洞先行揭煤，待其揭煤完成后，再进行正洞揭煤。

瓦斯超前探测及日常检测表明，瓦斯浓度均小于0.3%。根据表1，平行导洞进入煤系地层前，采用Ⅱ级风险管理；进入煤系地层后采用Ⅰ级风险管理。此阶段正洞工作面距煤层较远，应按低瓦斯区段管理，即Ⅲ级风险管理。具体分区如图3所示。

图3 第2阶段瓦斯分区管理示意

2.4 天坪隧道横洞工区第3阶段瓦斯分区管理等级

平行导洞通过煤系地层，正洞开始揭煤时为瓦斯分区管理第3阶段。此阶段横洞主井和天坪隧道出口之间的正洞贯通，同时平行导洞工作面已穿过煤层，进口方向正洞进入煤系地层段。

瓦斯超前探测及日常检测表明，瓦斯浓度低于0.4%(正洞揭开煤层瞬时瓦斯浓度高达3.9%，经45 min通风后浓度逐渐降至0.5%以下)。根据表1，平行导洞已通过煤系地层，按Ⅱ级风险管理；正洞进入煤系地层后按Ⅰ级风险管理；正洞在横洞主井井底利用风墙将横洞工区与出口工区隔离，出口端按Ⅳ级风险管理。具体分区如图4所示。

图4 第3阶段瓦斯分区管理示意

从图4可以看出，通风机全部置于主井正洞出口方向，风机与风门的距离大于20 m，且2道风门间设置了出风口。正洞和平行导洞之间的25#通道贯通，25#通道内设置2道风墙，风墙上预留正反2道风门，以供人通行。

2.5 天坪隧道横洞工区第4阶段瓦斯分区管理等级

正洞煤系地层安全通过，并已完成煤系地层段的全封闭2次衬砌后为瓦斯分区管理第4阶段。此阶段23#和25#通道之间的正洞已贯通，向平行导洞方向供风的风机安装在平行导洞大里程端距23#通道50 m处；正洞供风的风机安装在24#通道内，且在23#和24#通道之间安装1台55 kW射流风机，横洞副井进口处安装1台55 kW射流风机作为备用风机，平行导洞及正洞工作面最远通风距离按1 200 m考虑，以满足通风要求。

瓦斯超前探测及日常检测表明，瓦斯浓度均低于0.2%。根据表1，平行导洞已通过煤系地层，故应按Ⅲ级风险管理；正洞通过煤系地层后按Ⅲ级风险管理；正洞出口方向风墙不拆除，出口端仍按Ⅳ级风险管理。具体分区如图5所示。

图5 第4阶段瓦斯分区管理示意

3 结束语

本文介绍了天坪隧道横洞工区瓦斯分区管理模式。该隧道施工过程中，遵循“前提是地质预报、基础是浓度检测、关键是加强通风、重点是设备防爆、补救是超前探测”的原则，依据瓦斯浓度标准合理按阶段布设通风系统，安全有效地完成了各阶段施工通风、机械、监测及应急救援设施的不同等级配置，实现了瓦斯隧道各区段风险管理与资源的合理匹配，降低了管理风险，减少了资源投入，并节省了工期。而如果按TB 10120—2002规定，天坪隧道横洞工区均按界定的瓦斯突出工区级别并遵守《煤矿安全规程》的有关规定施工，势必会增加投资费用，延长工期。

瓦斯隧道穿越煤系地层时，瓦斯隧道管理等级与隧道自身断面、长度等状况有很大关系，与施工通风能力、布设密不可分，是一个多元素主导的控制体系。天坪隧道横洞工区通过采用分区管理模式，实现了经济投入有依据、设备配置有根据、安全责任有落实的目标。

[1] 中华人民共和国铁道部.铁路瓦斯隧道技术规范:TB 10120—2002[S].北京：中国铁道出版社，2002

[2] 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[3] 张贵铜.铁路隧道瓦斯等级划分的探讨[J].铁道工程学报，2010(10)：78.

[4] 赵阶勇.铁路瓦斯隧道施工特点及问题探讨[J].隧道建设，2011(1)：82.

[5] 雷升祥.瓦斯隧道施工技术与管理[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[6] 苑郁林.瓦斯隧道等级划分新证[J].铁道工程学报，2012(9)：65-70.

[7] 杨立新.现代隧道施工通风技术[M].北京：人民交通出版社，2012.

[8] 国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：国家安全生产监督管理总局，2009.

[9] 中华人民共和国铁道部.铁路隧道工程施工安全技术规程:TB 10304—2009[S].北京：中国铁道出版社，2009.

Application of Partition Management in Tianping Gas Tunnel

LIU Weibang

This paper introduces partition management of gas zone of tunnel according to different gas concentration standard, to carry out management to different partitions and segments regarding construction ventilation, machines, supervision and emergency facilities, so to realize gas tunnel risk management and rational matching of resources.

gas tunnel; management grade; concentration standard; partition management

10.13607/j.cnki.gljt.2016.05.022

中铁隧道集团科技创新项目(隧研合2013-01)

2016-06-07

刘伟帮(1972-)，男，甘肃省白银市人，本科，高工。

1009-6477(2016)05-0096-04

U459.2

B