瓦斯隧道施工管理及技术要点

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标准类别:铁路运输标准
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瓦斯隧道施工管理及技术要点

瓦斯隧道施工管理及技术要点简介如下:<*p>

瓦斯隧道施工具有高风险性,必须严格遵循“先探后掘、有疑必探、风流控制、防爆防突”的原则。施工前应开展详细的地质勘察,掌握瓦斯含量、压力及地层特性,制定专项施工方案和应急预案。施工过程中,需建立完善的通风系统,确保洞内空气流通,降低瓦斯浓度,防止积聚引发爆炸。<*p>

同时,应配备瓦斯自动监测报警装置,实施*4小时动态监测,并严格执行瓦斯浓度超限撤人制度。机械设备应采用防爆型,作业现场严禁烟火,杜绝一切可能引发瓦斯爆炸的火源。<*p>

在施工技术方面,应采用短进尺、弱爆破、强支护的开挖方式,及时进行初期支护和封闭围岩,防止瓦斯突出和坍塌。此外,要加强人员安全培训,提升作业人员的瓦斯防范意识和应急处置能力。通过科学管理和先进技术手段的结合,确保瓦斯隧道施工安全、高效推进。<*p>

四部分组成:(*)沼气(CH4)及同系物,H*,H*S等可燃气体;(*)CO、NO、H*S、NH*含硫气体、乙醛等有毒气体;(*)CO*、N*、Ar(氩气)等,基本上为化学不活泼的惰性气体;(4)Rn(氡)、Tn(钍)、Ac(锕)等放射性气体;上述四部分中沼气(CH4)是最主要成分,其它气体含量极少。<*p>

无色、无味、无臭、无毒;密度0*7*6*****(空气为***********溶于水(*0℃时,*00**能溶解于**5****比空气轻,渗透能力比空气强,能很容易透过裂隙岩体*特殊场合:混有乙烷、丙烷时有麻醉性,产生头昏现象;混有H*S时有臭鸡蛋味;混有芳香族气体时有苹果味。<*p>

瓦斯爆炸及燃烧先决条件:适当的浓度;火源;氧浓度。瓦斯爆炸化学反应式:CH4+*O*→CO*+H*O+*98*4千卡*克分子*份瓦斯+*份氧时反应最充分,但在空气中含氧仅*0%,所以*份瓦斯+*0份空气反应最充分所以,最猛烈的瓦斯爆炸发生在瓦斯浓度*∶**时,即9**%(说明:瓦斯燃烧点、爆炸点与空气中氧浓度,火源温度有关,上图只是一般的通常值*<*p>

煤是可燃的,煤的粉尘(极小颗粒*由于与空气接触面积大,更易燃烧,燃烧的速度快、温度高,空气急速膨胀,就形成爆炸,煤尘爆炸判别式:Va=时,有爆炸危险式中:Vdaf——煤的挥发分,%;Ad——灰分,%;Mad——水分,%。(均为煤样化验测定值)当巷道空气中煤尘含量小于*0~40****时,不会发生爆炸。<*p>

二、铁路和公路瓦斯隧道与煤矿巷道的不同特点<*p>

相同点(*)都是地下工程;(*)都进行钻爆作业;(*)巷道中有煤或瓦斯存在,都有危险性。<*p>

不同点(*)工程目的不同。铁路和公路隧道的修建是形成通道,而煤矿建设的目的是进入煤体采煤。(*)工程范围内煤与瓦斯的数量不同煤与瓦斯是不良地质现象,所以交通隧道定线时都是尽量避绕煤层,避不开一定要穿过煤层时,尽量使隧道轴线垂直于煤层,以最短长度穿越。所以,很多瓦斯隧道洞身只有极小长度有煤,有时只是很薄的煤层(煤线或鸡窝煤),隧道长度的绝大部分是岩石,煤层只占极小比例,而且有时煤质低劣,无开采价值,含瓦斯也不多;而煤矿则不同,不是避绕而是哪儿有煤往哪开巷道;很多巷道直接在煤层中,而且煤质一般较好,所以煤矿的瓦斯含量一般都比较大。比如:低瓦斯矿的标准是瓦斯涌出量小于40****in,而低瓦斯隧道的标准是0*5****in,同样都是属于低瓦斯等级,煤矿的瓦斯涌出量是交通隧道的80倍。<*p>

(*)煤层巷道灵活性大,而交通隧道一旦线路位置确定之后,隧道的平面位置和标高都基于固定,不能随便移动。煤矿的运输大巷多在岩石中,但它的位置灵活,可以选择最有利的位置和方向;而交通隧道不同,有时位置很不利,如南昆线家竹箐隧道,隧道与煤层夹角只*4°,既使不厚的煤层,隧道穿煤长度也很大,如*7#煤层真厚度*0*7*,但隧道穿煤长度84*8*,增加了施工难度。(4)交通隧道断面大,煤矿巷道断面小。公路隧道可达*00多**,则煤矿巷道大多数很小,只几个**,既使通过架线机车的运输大巷道也只有*0多**。(5)交通隧道有支护,有衬砌,能封闭瓦斯,而煤矿巷道大多数不支护,允许长期放出瓦斯。(6)交通隧道施工时严防坍塌,一旦坍方处理代价高、时间长;煤矿巷道施工时也避免坍方,但一旦坍方,断面小,处理的代价也小。煤矿有时还人工制造小坍方,比如揭露瓦斯压力大的煤层时,采用震动放炮,加大药量,人工诱导小型突出。<*p>

(7)通风系统不同煤矿通风系统很复杂,煤矿巷道多,而且不在一个平面上,煤矿的通风是网路通风,而交通隧道只是一根管道,通风较为简单。(8)瓦斯防灾经验和施工装备不同煤炭部门有多年的防止瓦斯灾害经验,规章制度比较健全,正规的煤矿施工设备都是防爆的。在组织机构上,配备通风专业人员和机电专业人员、有矿山救护队,这些都有利于防灾救灾。而铁路和公路施工单位大多是多数临时组建综合性的建筑单位,关于瓦斯的经验不多、设备不完善,组织机构不固定(项目经理部人员变化大)。这些,不利于瓦斯防灾。<*p>

小结交通隧道有利之处是大多数隧道通过煤层少、瓦斯涌出量小,而且衬砌及时,可以封闭瓦斯减少逸出,通风巷道管路也比较简单。但不利之处也不少,如开挖断面大,隧道与煤层的相对关系不允许随意改变,施工装备防爆性能差,施工队伍不是专门化,技术管理和技术教育不够等等。我们交通隧道的施工要发扬优势、纠正劣势,以最小的代价保证生产安全。<*p>

瓦斯隧道施工时,可能发生7种灾害:(*)煤与瓦斯突出——在地应力和瓦斯压力的共同作用下,很短的时间中破碎的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出,伴有猛烈的声响和巨大的动能,同时释放出大量的瓦斯。有时伴随瓦斯爆炸,造成二次破坏。“突出”事故的伤亡和损失一般都是很渗重的。(*)煤突然倾出——在重力作用下松软的煤层突然坍下,同时有大量瓦斯释放,坍下的煤以煤块形式堆积。(*)煤突然压出——一部分煤在构造应力或放炮振动影响下,整体抛出,但位移距离不大,压出的煤或呈小块状,或呈有大量裂隙的大块状。<*p>

(4)岩石与瓦斯突出——原因与煤与瓦斯突出相似,有时还加上掘进放炮的的振动作用。大多数发生在破碎的砂岩中,放炮时,发生岩石破坏,抛出的现象,在抛出的砂岩岩块中含有大量的砂粒和粉尘,洞壁上形成空洞(不一定与爆破洞穴同一位置),与此同时,洞内瓦斯大量增加。(5)瓦斯爆炸——达到爆炸浓度的瓦斯(一般在5%~*6%之间)与火源接触(一般需要5**℃以上),并且坑道内有氧气存在(含量**%以上),就会发生猛烈爆炸,有时会造成大量伤亡。(6)煤尘爆炸——当煤质中挥发物占总可燃物(固定炭加挥发物)*0%以上,且形成的小颗粒煤尘悬浮在空气中,当空气中煤尘含量较多(*0****以上),遇700℃以上的火源,即会发生煤尘爆炸,煤尘爆炸的后果比瓦斯爆炸更严重,因为煤层爆炸会产生大量一氧化碳(CO)使人中毒,很多人不是炸死而是被毒死。(7)巷道坍塌——煤系地层除少数外,大多数强度很低,尤其是煤中的软分层,用手即可捻成粉碎,所以巷道稳定性差,容易产生坍塌事故。<*p>

名词瓦斯涌出:掘进放炮以后,瓦斯从洞壁暴露面,从爆下的岩块和煤块中均匀释放的现象。(在邻近煤层的掌子面附近经常有瓦斯涌出。*瓦斯喷出:在*0*长的巷道范围内,从洞壁裂隙、孔洞或炮眼中涌出大量瓦斯,当喷出强度达到*****in,喷出时间8h以上时,称之谓瓦斯喷出。<*p>

①贵昆线岩脚寨铁路隧道。隧道长*7*4*,铁道兵六师施工,穿过7层煤,薄者0***,厚者8*9**,瓦斯涌出强度*50***h,压力0*4MPa。*959年*月*7日下导坑掘进距洞口*4**处,火雷管点火及电灯接线引起二次瓦斯爆炸,并形成坍方,共死*4人,伤65人;同年6月*6日,电闸拉火又引起瓦斯爆炸,坑道坍方7处。从*月*7日~6月*6日半年中,共发生瓦斯爆炸6次,由于处置不当,死伤惨重(总计死伤**0人)。②达成铁路炮台山隧道。全长*078*,位于成都郊区的金堂县境内,铁*5局施工,全隧道不通过煤层,但隧道下方*000~*000*处有煤,瓦斯沿地层裂隙上升到地表浅层,形成储气构造。*994年4月*日平导掘进到距洞口808*处,灯炮爆裂引发瓦斯燃烧,死*人,伤*人。次日,汽车进洞运风管,由于汽车打火,又引起瓦斯爆炸,死**人。事故后实测,隧道瓦斯逸出强度为**54***h。<*p>

③都汶高速公路董家山隧道。双洞,长4****+408**,中铁一局施工进口,中铁二局施工出口。该隧道多次通过煤层,但煤层都很薄,瓦斯压力0**7*~0*67MPa,勘测资料认定为低瓦斯隧道,施工中又委托煤炭专业单位鉴定,仍定为低瓦斯隧道,因此施工中允许使用非防爆设备,采用汽车进洞出碴、进料。*005年**月上旬,隧道右洞进口掌子面发生坍方(如下图)。由于该处位于背斜核部、裂隙发育、裂隙中含有煤层瓦斯,坍方又促使瓦斯大量涌出。**月**日,衬砌台车上的不防爆插座打火,引起瓦斯爆炸,当场死44人,伤**人。爆炸气流充满*500巷道并冲出洞口,并将洞外几十吨重台车推动几十米。<*p>

四、瓦斯隧道设计、施工的有关规范及参考资料<*p>

五、瓦斯隧道及工区分类<*p>

瓦斯隧道:凡隧道通过的地层中预计含有瓦斯或检出瓦斯、即属于瓦斯隧道(与瓦斯地段长度占全隧道比例大小无关)。<*p>

给水排水管道施工及验收规范<*a>非瓦斯工区(工区内不出现瓦斯*瓦斯工区低瓦斯工区(预计或实测全工区瓦斯涌出小于或等于0*5****in*高瓦斯工区(预计或实测全工区瓦斯涌出强度大于0*5****in)瓦斯突出工区(预计可能或实际已发生煤与瓦斯或岩石与瓦斯突出*<*p>

说明:低瓦斯工区与低瓦斯煤矿不同,低瓦斯煤矿瓦斯涌出量的上限是40****in,而铁路隧道低瓦斯工区瓦斯上限是0*5****in,仅是前者**40。所以,判断是否属于低瓦斯隧道的标准是很严格的,只有隧道通过煤很少、煤不厚、瓦斯含量也低的隧道才能列入低瓦斯隧道,在公路和铁路隧道中,这种情况很多。过去对瓦斯隧道不分高瓦斯还是低瓦斯,一律要求采用防爆设备,如一个*000*的隧道,只通过一次煤线而且瓦斯不严重,也要求采用全套防爆设备。*00*年以后,铁道部新颁布的瓦斯隧道规范把低瓦斯隧道分出来,允许在一定安全措施的前提下,使用不防爆机具设备,这对于降低造价、提高修建速度是很有意义的。<*p>

六、低瓦斯隧道安全施工技术<*p>

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