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浅谈瓦斯隧道施工技术管理

发表时间:2021-05-11 19:04

1 工程概况
  成昆铁路扩能改造工程保安营1号隧道1#斜井全长2460m,进洞里程X1DK2+460,在正洞 LXD4K4+800处进入正洞, 斜井为下坡,坡度8%,单车道无轨运输,斜井断面净空宽5米*高6米。进入正洞后承担上下游两个方向施工任务,该斜井工区为高瓦斯隧道工区。
  地质情况:该斜井工区地质区域属构造剥蚀高中山地貌区,上覆第四系全新统坡残积(Q4dl+el)粉质黏土;下伏为三叠系上统宝鼎组(T3bd2)砂岩、页岩互层夹炭质页岩、砾岩及煤层。区内发育竹木山(保安营)向斜及保安营正断层;竹木山(保安营)向斜与线路交于X1D1+200附近,核部宽缓,岩层倾角较小[1]。
  2 施工重难点
  (1)保安营1号隧道1#斜井全长2460m,单车道斜井设计坡度为8%的反坡施工。斜井断面净空(5m(宽)×6m(高))较小施工难度较大。
  (2)斜井下伏基岩为三叠系上统宝鼎组上段(T3bd2)砂岩、页岩互层夹炭质页岩、砾岩及煤,极易富存有害气体,如瓦斯等,在施工中,安全风险极大。
  3 施工整体安排
  该斜井为辅助坑道,只考虑一个工作面,进入正洞施工后在增加2个工作面。
  4 施工方案及施工工艺
  4.1 开挖施工
  保安营1号隧道1#斜井工区开挖采用钻爆法开挖,每循环开挖前,做好相应的施工准备:由配备齐全自救设备的瓦检员对掌子面及回风巷进行人工瓦斯检测,当洞内掌子面及回风巷瓦斯浓度小于0.5%时,施工人员方可进洞开展施工工作。该斜井工区为高瓦斯隧道工区,施工必须使用煤矿许用炸药、毫秒延迟煤矿许用电雷管、煤矿专用防爆起爆器起爆。放炮前由施工负责人带领瓦检员、安全员在掌子面及其他所需工作面进行瓦斯浓度检查、安全检查,监督封堵炮眼、装药及连线等工作情况。严格落实装药前、爆破前、爆破后的瓦斯检查,即一炮三检制。放炮时隧道内所有人员必须撤离至洞外,并在洞外做好警戒线。放炮后由瓦检员进洞对洞内掌子面、回风巷进行瓦斯检测,检测瓦斯浓度是否超标。如瓦斯浓度在0.3%以下时,才可通知运输队进行弃渣外运。
  4.2 支护
  保安营1号隧道1#斜井高瓦斯段初期支护喷射砼添加气密剂。气密剂选用非引气型,透气系数不应大于10-10cm/s。
  4.3 监测
  保安营1号隧道1#斜井高瓦斯工区采用“双控”方式进行检测。双控为便携式瓦斯检测仪和自动瓦斯监控系统进行。
  4.4 通风
  隧道通风采用压入式通风,采用抗燃、抗静电风带,将洞外新鲜风送至作业面。为了避免洞内被压入的空气二次污染,通风机必须设在洞外距洞口大于30m处。在开挖掌子面地段还需在增设2台移动式防爆局扇向掌子面供风,以增加掌子面其他角落最低风速要求。在斜井的避车洞、调头洞处均设置一台5.5kW局扇,防止该处瓦斯聚集。
  5 瓦斯防控措施
  5.1 超前地质预报
  (1)超前钻孔:为准确探明掌子面前方瓦斯情况及围岩的完整性、节理构造、地下水、断层带等发育情况,掌子面采用3孔超前钻孔,超前钻孔每个孔深30m,每个循环搭接5m。超前钻孔分别布置于掌子面拱顶、中部偏左1.5m处及底板。钻孔机械采用液压式钻机,孔径为φ108mm,各循环搭接长度不少于5m。
  (2)加深炮眼:保安营1号隧道1#斜井高瓦斯洞段设置5孔加深炮眼,每孔深4~6m(搭接3m),以利于瓦斯的探测及瓦斯的排出。如遇到有煤线或瓦斯超标、喷涌,应及时启动应急预案并撤离洞内全部人员,后续必要时可采用钻孔自然引排或瓦斯抽采等等相关有效的技术措施,将危险性降至安全指标内。
  5.2 瓦斯监控
  检测隧道内瓦斯浓度、风速变化情况必须严格落实双检制度,采用KJ-2000N型安全监测瓦斯自动监测系统及人工检测相结合方式。并采用瓦电、风電连锁装置。
  (1)使用风电闭锁装置,该装置设置于洞口主风机处,当主风机进风无法满足要求或因故停机时,将自动切断洞内所有电源。
  使用瓦电闭锁装置,当洞内任一处瓦斯传感器在检测到有瓦斯超限的情况之下,洞内照明电源及动力电源将自动切断;
  (2)监控系统传感器布置
  传感器由瓦斯传感器及风速传感器成对组成,掌子面及回风巷各断面均设瓦斯传感器和风速传感器3组,每组由1个瓦斯传感器及1个风速传感器组合配套。分别挂设于拱顶中心及两侧拱腰,并跟随隧道的掘进深度调整相应位置。
  在台车前方、洞室、横通道、二衬跳打段、断面变截面处均需单独增设传感器,预防特殊部位瓦斯聚集。
  (3) 传感器调校要求
  瓦斯传感器必须经过专业机构(质监部门)检测合格,并且必须在检测规定的使用期限内使用。
  瓦斯传感器设定为当瓦斯浓度达到0.4%时,即报警,当瓦斯浓度为0.5%时,洞内自动切断电源。当瓦斯浓度达到断电浓度洞内自动断电后,必须进行瓦斯浓度检测,浓度不大于0.4%后,可人工复电。
  (4)瓦斯监控系统的运行与管理
  ①根据隧道掘进长度动态化调整传感器的位置,也可根据隧道掘进的长度相应的增设传感器。监控系统管理及维护风瓦传感器的布设、每周不少于1次的感器检查校检等工作,必须指定专人负责专人管理,瓦检员配合,以此来保证数据准确性,指导现场施工,降低安全风险。
  ②瓦斯监测系统采集的数据是瓦斯进行实时动态监测的结果。并有效及时进行分析、整理,为现场施工提供有效安全、可靠的瓦斯参数依据。   ③瓦斯监控系统派专业人员对系统进行维护,检查监控线路、传感器等的完好性。并安排专人进行24小时不间断监测。
  ④为避免管理疏忽,瓦斯浓度检测及管理由施工、监理、设计、建设单位,共同联动管理。检测数据异常时,自动监测系统发出声光预警,并自动短信形式向预设定人员发送预警信息。
  出现预警后,根据管理实施细则,必须立即根据预警等级做出相应紧急响应,并逐级报送联动管理单位,再根据预警等级做相应研究处理。
  ⑤监测人员对监控系统数据及时进行整理、分析,对系统出现异常情况时要做好台账登记。为现场施工安全提供有效的指导。
  ⑥ 监测人员每天对瓦斯监测数据进行打印,按照相关要求进行上报日报表及周报表,并上报项目部相关部门及监理部进行审阅并签字确认。
  (5)瓦斯超限处理
  隧道内任何一处瓦斯浓度达到0.4%时应停止洞内一切工作并撤出人员,同时上报项目部相关部门及监理部, 随即加强洞内通风。当达到0.5%时应立即上报建设单位。
  5.3 用电防护
  高瓦斯隧道内必须为双电,确保通风正常及紧急情况的处置。且用电均必须满足高瓦斯隧道内用电管理规定,电缆为铜芯瓦斯隧道专用电缆,照明灯具及各用电设备必须为本安防爆型或进行防爆改装合格的。
  洞内电力布设需有资质单位进行专门用电方案设计,按程序审批合格后实施,并建立相应档案。
  专业电工和各类用电人员需持证上岗,严格执行三级交底、岗前培训及班前讲话制度,定期开展用电安全教育和考核,上岗人员必须持有劳动监督部门核发的上岗证,杜绝无证上岗。
  5.4 防爆设备改造
  洞内使用各种设备、仪器须使用本安型,如该设备无本安型,需选择有资质的单位进行设备预防高温、电火花及瓦斯超限预警方面进行防爆改装改造。
  6 安全措施
  (1)对现场管理及施工作业人员进行瓦斯专业知识和安全教育的培训,并有效掌握瓦斯突出预兆、预防突出的基本知识。严格放炮管理,必须使用煤矿许用炸药和电雷管。爆破时,所有人员必须撤离至洞外。严禁隧道内明火作业,严禁携带香烟、火柴进入隧道。并在洞口20米范围内设置明显的严禁明火。
  (2)瓦斯检测机构配备2名专职瓦检员,洞外门禁系统配备2名检查人员。监控系统配备2名人员。
  (3)根据施工情况配置1套自动监控系统,2名瓦检员,若干个自救仪。若干台爆改装车辆。并配备1套主通风系统及1套备用通风系统,发电机备用一套以防止主工点系统出现断电情况下启用发电机。所有备用系统必须满足洞内24h不间断的需求。
  (4)洞内开挖严格按照瓦斯隧道管理制度要求加强检测频率、加强通风管理制度、加大超前水平探孔施工频率原則。避免洞内瓦斯超限。
  (5)钻孔完成后,采用高压风进行孔内吹空。装药前必须经瓦检员检测瓦斯浓度未超标时才可进行下道工序施工。装药前、爆破前和爆破后检查瓦斯,只有当距离爆破地点20米内风流瓦斯浓度小于0.4% 时,方可准许装药爆破。严格执行 “一炮三检”制度,严禁瓦斯超限爆破,炮眼内发现异状,温度骤高或骤低,有显著瓦斯涌出情况时,都不准装药爆破。爆破工必须亲自检查,严禁其他任何人代替。

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