低瓦斯隧道专项施工方案
目录
一、 工程概况 ........................................ - 1 - 二、 编制说明和依据 .................................. - 1 - (一)编制说明 ....................................... - 1 - (二)编制依据 ....................................... - 1 - 三、 低瓦斯隧道施工方案 .............................. - 2 - (一)通风方案 ....................................... - 2 - (二)施工方案 ....................................... - 7 - (三)隧道施工用电及照明方案 ........................ - 13 - (四)瓦斯检测设备与操作 ............................ - 16 - (五)通风管理 ...................................... - 19 - (六)建立各项管理规章制度 .......................... - 22 - 四、 低瓦斯应急预案及物资 ........................... - 30 - (一)编制依据 ...................................... - 30 - (二)编制目的 ...................................... - 31 - (三)应急预案组织机构与管理职责 .................... - 31 - (四)预测与预警机制的建立 .......................... - 31 - (五)瓦斯突出、爆炸事故应急措施 .................... - 31 - (六)应急物资 ...................................... - 33 - (七)应急预案演练 .................................. - 33 -
低瓦斯隧道专项施工方案
一、工程概况
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道重点控制工程MHSS-1标段位于某市某县境内,起讫里程DK379+531~DK391+427,全长11.896km。其中阳山隧道作为本标段的重点控制工程,为单洞双线隧道,全长11.668km,按进、出口及3座斜井8个工作面组织施工。 二、编制说明和依据
(一)编制说明
阳山隧道测试天然气浓度最大为5740ppm,低于燃爆极限,隧道区无储集油气构造,为岩性油藏,属低孔低渗。隧道东侧有某油田约5Km,油层埋藏深60~300m,延探1井中部深度200m,影响不大;隧道穿越基岩浅,已知最深为83.6m;上覆黄土层渗透性良好,加速油气逸散,阳山隧道为低瓦斯隧道,洞身存在游离态的有害气体。施工中应采取超前探孔或加深炮眼进行超前探测,按低瓦斯隧道施工方案组织施工。
(二)编制依据
1、国家有关方针法律法规和国家、有关行业标准规范、规程和验标:
(1)《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002) (2)《铁路隧道设计规范》10003—2005 (3)《铁路隧道超前地质预报技术指南》
2、施工图纸及相关设计文件; 3、开工前现场实地调查资料;
4、隧道施工经验、本单位的管理水平和技术力量及设备能力; 三、施工方案
(一)通风方案
瓦斯隧道施工通风尤为重要。确定掌子面需风量,满足洞内最小风速、洞内工作人员呼吸、稀释炮烟、排放瓦斯所需空气量、取最大值为压入式通风系统出风口的风量。
1、按洞内最低允许风速计算
按照我国《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002),对瓦斯隧道最低风速取1m/s设计,为防止瓦斯积聚,对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决,对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速,从而解决回风流瓦斯的层流问题。
Q=V×60×S=1×60×84=5040m3/min V—洞内最小风速1m/s;
S—正洞开挖平均断面面积,取84m2。 2、按洞内同一时间最多人数计算 Q人员=4KM=4×100×1.2=403m3/min
式中 4——每人每分钟应供的新鲜空气标准(m3/min); K——风量备用系数,取1.1-1.25,取1.2; M——同一时间洞内工作最多人数,取100人。
3、按照独头工作瓦斯涌出量计算所需风量
Q2=QCH4×K÷(Bg-Bg0)=0.5×1.6÷(0.5%-0)=160 m3/min QCH4—按瓦斯最大涌出量0.5 m3/min,(注:低瓦斯隧道最大涌出量<0.5 m3/min);
K—瓦斯涌出的不均衡系数,取1.6; Bg—工作面允许的瓦斯浓度,取0.5%; Bg0 —送入风流中的瓦斯浓度,取0。 4、按爆破时最多用药量计算 Q炸药=5Ab/t=1200m3/min; A—同时爆破的炸药用量,取180kg;
b—爆炸时有害气体生成量,岩层中爆破取40L; t—通风时间取30min。
5、按稀释和排炮烟所需风量计算 Q4 =7.8×[A×(S×L)2]1/ 3 /t
式中:A—一次爆破最大装药量,正洞Ⅲ级围岩一次爆破装药量A=180Kg,施工中据实调整;
S—通风断面积,正洞Ⅲ级围岩S=84m2;
L—通风机至掌子面的距离,L=风机至掌子面距离; t—通风时间,一般为20~30min,取30min。 各工作面需风量计算如下: 隧道进口
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1553/2)2)]1/3/30 =2378m3/min。
1#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2610/3)2)]1/3 /30 =2566m3/min。
1#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2395/3)2)]1/3 /30 =2423m3/min。
2#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2385)2)]1/3 /30 =2759m3/min。
2#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2091/2)2)]1/3 /30 =2900m3/min。
3#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1915/2)2)]1/3 /30 =2735m3/min。
3#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1760/2)2)]1/3 /30 =2585m3/min。
隧道出口
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1710/2)2)]1/3 /30 =2536m3/min。
6、最大需风量计算
取以上计算风量的最大值5040m3/min,风管采用阻燃、抗静电软
p=
1(1-p100)
L100
=1.299
风管,直径1.6m,百米损耗率p100=1%,大施工长度按2610m计算。
,最
风机风量为Qm=PQ=1.299×5040=6546.96m3/min 7、风机及风管配置选型 隧道进口、出口选用的型号为:
1台(2×132KW)型轴流风机通过1道管路同时供风,产风量为6600m3/min,可满足隧道需求风6546.96m3/min要求。
斜井选用的型号为:
2台(2×132KW)型轴流风机通过2道管路同时供风,产风量为13200m3/min,可满足隧道需求风量13093.92m3/min要求。
单工作面风速验算:按取最大风量6600m3/min,采用III级断面S=84㎡验算,最大风速为6600÷84÷60=1.31m/s ;因1.31m/s>1m/s,在隧道正洞顶部不可能形成瓦斯层流满足通风要求。(注:选用西安交大风机厂SDF(B)-4-NO13型的132KW的风机,风量为1695~3300m3/min,风压1378~5355Pa,转速1480r/min。驱散局部瓦斯层流采用射流风机,风机数目及位置根据需要确定)。
通风布置如下:
阳山隧道各工区风机汇总表
注:16KW的为射流风机
8、压入式通风系统总体布局
通风机设在洞外距洞口30m处,沿线每隔1000m安装一台射流风机辅助通风,风管最前端距掌子面5m,并且前55m采用可折叠风管,以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
在各洞口要配置一套同等性能的备用通风机并经常保持良好的使用状态。
正洞压入式通风布置见下图。
在斜井与正洞交叉处设置射流风机加速污浊空气排出。 斜井与正洞交叉处风机布置见下图
利用斜井压入式通风布置见下图
(二)瓦斯检测及施工措施
瓦斯隧道施工的基本原则是:加强管理、强化意识,消除隐患;严格检测、提前预测,随时掌握瓦斯含量,动态调整施工工艺;加强通风、严管火源,降低瓦斯含量。瓦斯防治方针是:加强预测,预防为主。施工中应进行加深炮眼和超前钻孔来进行瓦斯探测。瓦斯事故防治是一个极其重要的安全问题,一般采用加强通风、加强瓦斯监测、严格管理火源等措施来防止瓦斯爆炸。
施工阶段应根据实际监测的瓦斯涌出量及浓度随时调整设计阶段划分的瓦斯级别,如现场测定瓦斯涌量大于0.5m3/min时要及时上报监理、设计、指挥部进行设计变更,按高瓦斯隧道制定专项方案,对施工工艺、机具设备等进行调整。
瓦斯检测主要工作流程如下:
1、瓦斯超前预探技术措施
隧道瓦斯超前预探就是要从时间上,提前距离上,超前了解隧道围岩地质情况、瓦斯赋存情况。
瓦斯超前探测目的主要有:
(1)前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况、岩体空洞范围及大小探测;
(2)前方岩体瓦斯赋存情况探测及瓦斯涌出预测;
(3)岩体瓦斯压力、瓦斯含量、突发性喷出等预测,能对掌子面前方地层中的瓦斯、氧气及二氧化碳等气体提前释放,降低压力。
瓦斯隧道施工的瓦斯防治方针是:加强预测,预防为主。施工中应先按照一般工序,进行加深炮眼施工;若加深炮眼和掘进中用便携式瓦斯探测仪检测到有瓦斯溢出,则应超前钻孔来进行探测。
①深孔超前预探
通过深孔钻探技术探查掌子面前方的瓦斯相关参数,为了保证探测准确可靠,有效控制危险区域,在隧道开挖横断面上布置三个钻孔,钻孔布置见下图所示。钻探要求:超前探孔孔径为89mm,单孔长度为30 m,搭接长度不小于5m,钻孔终孔点控制在隧道开挖线外3m。
施工过程中仔细记录岩芯情况和瓦斯涌出情况,如有瓦斯异常涌出情况时停止钻进,采取相应的处治措施。
在施工超前预探钻孔前,根据当时的实际情况制定专门的施工安全技术措施。
②浅孔钻探
通过浅孔钻探技术探查、释放工作面前方瓦斯,避免遭遇裂隙时突然大量涌出瓦斯,同时也可起到有控制地排放瓦斯的作用。超前浅孔钻探布置示意图如下:
浅孔钻探采用风钻施工,孔深不小于5m,每班探掘,先探后掘,如遇有瓦斯异常涌出时,立即停止作业,采取相应措施。
③瓦斯预探中的瓦斯检测方法
在深孔钻探中在每循环超前钻孔施工过程中记录每米钻孔岩性、钻进情况、瓦斯涌出情况。
钻孔施工完成后对前方岩体的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出流量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定考察,并预计出隧道在开挖过程中可能产生的瓦斯涌出量。
钻孔瓦斯涌出量,以及钻孔瓦斯涌出衰减系数采用容积式流量计进行测定计算。
水平钻孔和倾斜钻孔封孔工艺分别如下图所示。
钻孔瓦斯参数测试如下图所示。
④瓦斯超前预探装备及技术要求
超前预探和瓦斯考察需要下表所列主要设备、材料和工具。
超前预探和瓦斯考察设备、材料和工具表
2、瓦斯隧道开挖方案
隧道通过瓦斯地层的原则:加强通风、快喷锚。隧道通过有瓦斯溢出地层,每次开挖进尺控制在3m以内,采用台阶法开挖,保证每次开挖面积小,瓦斯溢出量不大,开挖轮廓能够迅速得到支护。
每开挖循环出渣通风后,工人进入掌子面,需先测瓦斯浓度,在其不超标的前提下进行施工作业。
开挖前,首先在隧道拱部打设超前小导管,对拱部进行超前预加固,然后在超前小导管和注浆加固后的拱圈保护下,利用风镐、湿钻进行拱部开挖。
隧道岩石土质地段采用人工配合机械法开挖,石质地段采用钻爆法开挖,使用2#煤矿硝铵炸药,毫秒延期电雷管微差正向起爆,雷管最后一段延时不大于130ms。对于正洞大断面开挖,考虑爆破效果、
安全等因素,只能采用台阶分步法方案,在台阶开挖所暴露的周边部分,可采用喷射砼及时封闭,防止瓦斯逸出。
3、瓦斯隧道支护衬砌方案
瓦斯隧道爆破开挖之后,及时进行架设钢架和喷混凝土支护,保证开挖段的安全稳定。进行支护作业时,要随时检测瓦斯浓度,重点检测拱顶、拱脚及超挖处,台架、少量坍塌面等易于形成瓦斯积聚的地方。
支护时若需要电焊作业,须先检测瓦斯浓度在其不超标的前提下方可实施。
快锚喷:爆破过后,待允许进洞时,找顶后立即施工初喷混凝土。 洞身开挖支护完成后,经施工监测各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定;已产生的各项位移已达到预计位移量的80%~90%;水平收敛(拱脚附近)速率小于0.2 mm/d或拱顶下沉速率小于0.15 mm/d后进行边墙及拱部衬砌施工。当支护变形量大,支护能力又难以加强,变形有明显收敛趋势时,在报请监理、设计、建指批准后,提前施作二次衬砌。
洞口段未衬砌时采用便携式瓦斯检测仪人工检测;当洞内衬砌施作后,采用便携式与固定式相结合的方式并配置矿井瓦斯自动报警仪;固定式瓦斯检测仪设置在距离洞口30m处,以及掌子面附近和瓦斯易于积聚的衬砌台车前后。二次衬砌台车附近由于断面变化瓦斯容易积聚,要加强瓦斯监测并设局扇加强通风。
(三)隧道施工用电及照明方案
照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压,在低瓦斯工区不大于220V,远距离控制线路的额定电压不大于36V。
1、配电导线选择
洞内线路采用铜芯线,设置配电箱并安装漏电保护器。洞内施工考虑长距离降压选用大截面185平方毫米。
2、电缆线路的安全措施
(1)高压电缆的选用符合以下规定:
①固定敷没的电缆根据作业环境条件选用;
②移动变电站采用监视型屏蔽橡套电缆;
③电缆采用铜芯线。
(2)低压动力电缆的选用符合以下规定:
①固定敷设的电缆采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆;
②移动式或手持式电气设备的电缆,采用专用的不延燃橡套电缆:
③开挖面的电缆必须采用铜芯。
(3)固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。
(4)电缆的敷设符合下列规定:
①电缆悬挂。悬挂点间的距离不大于3m。
② 电缆不能与风、水管敷设在同一侧,当受条件限制需敷设在同一侧时,必须敷设在管子的上方,其间距大于0.3m。
③ 高、低压电力电缆敷设在同一侧时,其间距大于0.1m。高压与高压、低压与低压电缆间的距离不小于0.05m。
(5)电缆的连接符合下列要求:
电缆与电气设备连接,使用与电气设备的防爆性能相符合的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。
3、配电箱的安全措施
①总配电屏设在配电房内,分配电箱安装在用电设备或负荷相对集中的地方。分配电箱与开关箱的距离不得超过30米,开关箱与其控制的固定用电设备的水平距离不宜超过3米。
②配电箱,开关箱周围应有足够二人同时工作的空间和通道,不得堆放任何妨碍操作;维修的物品。
③配电箱;开关箱应采用优质绝缘材料制作,安装应端正牢固,箱底面与地面的距离在1.2—1.5米之间。
④箱内工作零线应通过接线端子板连接,并应与保护零线接线端子分设;箱体的金属外壳应做保护接零,保护零线必须通过接线端子连接。
⑤配电箱;开关箱必须防雨,防尘。导线的进线口和出线口应设在箱体的下底面,并要求上部为电源端,严禁设在箱体的上顶面,侧面,
低瓦斯隧道专项施工方案
目录
一、 工程概况 ........................................ - 1 - 二、 编制说明和依据 .................................. - 1 - (一)编制说明 ....................................... - 1 - (二)编制依据 ....................................... - 1 - 三、 低瓦斯隧道施工方案 .............................. - 2 - (一)通风方案 ....................................... - 2 - (二)施工方案 ....................................... - 7 - (三)隧道施工用电及照明方案 ........................ - 13 - (四)瓦斯检测设备与操作 ............................ - 16 - (五)通风管理 ...................................... - 19 - (六)建立各项管理规章制度 .......................... - 22 - 四、 低瓦斯应急预案及物资 ........................... - 30 - (一)编制依据 ...................................... - 30 - (二)编制目的 ...................................... - 31 - (三)应急预案组织机构与管理职责 .................... - 31 - (四)预测与预警机制的建立 .......................... - 31 - (五)瓦斯突出、爆炸事故应急措施 .................... - 31 - (六)应急物资 ...................................... - 33 - (七)应急预案演练 .................................. - 33 -
低瓦斯隧道专项施工方案
一、工程概况
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道重点控制工程MHSS-1标段位于某市某县境内,起讫里程DK379+531~DK391+427,全长11.896km。其中阳山隧道作为本标段的重点控制工程,为单洞双线隧道,全长11.668km,按进、出口及3座斜井8个工作面组织施工。 二、编制说明和依据
(一)编制说明
阳山隧道测试天然气浓度最大为5740ppm,低于燃爆极限,隧道区无储集油气构造,为岩性油藏,属低孔低渗。隧道东侧有某油田约5Km,油层埋藏深60~300m,延探1井中部深度200m,影响不大;隧道穿越基岩浅,已知最深为83.6m;上覆黄土层渗透性良好,加速油气逸散,阳山隧道为低瓦斯隧道,洞身存在游离态的有害气体。施工中应采取超前探孔或加深炮眼进行超前探测,按低瓦斯隧道施工方案组织施工。
(二)编制依据
1、国家有关方针法律法规和国家、有关行业标准规范、规程和验标:
(1)《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002) (2)《铁路隧道设计规范》10003—2005 (3)《铁路隧道超前地质预报技术指南》
2、施工图纸及相关设计文件; 3、开工前现场实地调查资料;
4、隧道施工经验、本单位的管理水平和技术力量及设备能力; 三、施工方案
(一)通风方案
瓦斯隧道施工通风尤为重要。确定掌子面需风量,满足洞内最小风速、洞内工作人员呼吸、稀释炮烟、排放瓦斯所需空气量、取最大值为压入式通风系统出风口的风量。
1、按洞内最低允许风速计算
按照我国《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002),对瓦斯隧道最低风速取1m/s设计,为防止瓦斯积聚,对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决,对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速,从而解决回风流瓦斯的层流问题。
Q=V×60×S=1×60×84=5040m3/min V—洞内最小风速1m/s;
S—正洞开挖平均断面面积,取84m2。 2、按洞内同一时间最多人数计算 Q人员=4KM=4×100×1.2=403m3/min
式中 4——每人每分钟应供的新鲜空气标准(m3/min); K——风量备用系数,取1.1-1.25,取1.2; M——同一时间洞内工作最多人数,取100人。
3、按照独头工作瓦斯涌出量计算所需风量
Q2=QCH4×K÷(Bg-Bg0)=0.5×1.6÷(0.5%-0)=160 m3/min QCH4—按瓦斯最大涌出量0.5 m3/min,(注:低瓦斯隧道最大涌出量<0.5 m3/min);
K—瓦斯涌出的不均衡系数,取1.6; Bg—工作面允许的瓦斯浓度,取0.5%; Bg0 —送入风流中的瓦斯浓度,取0。 4、按爆破时最多用药量计算 Q炸药=5Ab/t=1200m3/min; A—同时爆破的炸药用量,取180kg;
b—爆炸时有害气体生成量,岩层中爆破取40L; t—通风时间取30min。
5、按稀释和排炮烟所需风量计算 Q4 =7.8×[A×(S×L)2]1/ 3 /t
式中:A—一次爆破最大装药量,正洞Ⅲ级围岩一次爆破装药量A=180Kg,施工中据实调整;
S—通风断面积,正洞Ⅲ级围岩S=84m2;
L—通风机至掌子面的距离,L=风机至掌子面距离; t—通风时间,一般为20~30min,取30min。 各工作面需风量计算如下: 隧道进口
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1553/2)2)]1/3/30 =2378m3/min。
1#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2610/3)2)]1/3 /30 =2566m3/min。
1#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2395/3)2)]1/3 /30 =2423m3/min。
2#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2385)2)]1/3 /30 =2759m3/min。
2#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×2091/2)2)]1/3 /30 =2900m3/min。
3#斜井小里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1915/2)2)]1/3 /30 =2735m3/min。
3#斜井大里程
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1760/2)2)]1/3 /30 =2585m3/min。
隧道出口
Q4=7.8[(A×(S×L)2)]1/3/t=7.8×[(180×(84×1710/2)2)]1/3 /30 =2536m3/min。
6、最大需风量计算
取以上计算风量的最大值5040m3/min,风管采用阻燃、抗静电软
p=
1(1-p100)
L100
=1.299
风管,直径1.6m,百米损耗率p100=1%,大施工长度按2610m计算。
,最
风机风量为Qm=PQ=1.299×5040=6546.96m3/min 7、风机及风管配置选型 隧道进口、出口选用的型号为:
1台(2×132KW)型轴流风机通过1道管路同时供风,产风量为6600m3/min,可满足隧道需求风6546.96m3/min要求。
斜井选用的型号为:
2台(2×132KW)型轴流风机通过2道管路同时供风,产风量为13200m3/min,可满足隧道需求风量13093.92m3/min要求。
单工作面风速验算:按取最大风量6600m3/min,采用III级断面S=84㎡验算,最大风速为6600÷84÷60=1.31m/s ;因1.31m/s>1m/s,在隧道正洞顶部不可能形成瓦斯层流满足通风要求。(注:选用西安交大风机厂SDF(B)-4-NO13型的132KW的风机,风量为1695~3300m3/min,风压1378~5355Pa,转速1480r/min。驱散局部瓦斯层流采用射流风机,风机数目及位置根据需要确定)。
通风布置如下:
阳山隧道各工区风机汇总表
注:16KW的为射流风机
8、压入式通风系统总体布局
通风机设在洞外距洞口30m处,沿线每隔1000m安装一台射流风机辅助通风,风管最前端距掌子面5m,并且前55m采用可折叠风管,以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
在各洞口要配置一套同等性能的备用通风机并经常保持良好的使用状态。
正洞压入式通风布置见下图。
在斜井与正洞交叉处设置射流风机加速污浊空气排出。 斜井与正洞交叉处风机布置见下图
利用斜井压入式通风布置见下图
(二)瓦斯检测及施工措施
瓦斯隧道施工的基本原则是:加强管理、强化意识,消除隐患;严格检测、提前预测,随时掌握瓦斯含量,动态调整施工工艺;加强通风、严管火源,降低瓦斯含量。瓦斯防治方针是:加强预测,预防为主。施工中应进行加深炮眼和超前钻孔来进行瓦斯探测。瓦斯事故防治是一个极其重要的安全问题,一般采用加强通风、加强瓦斯监测、严格管理火源等措施来防止瓦斯爆炸。
施工阶段应根据实际监测的瓦斯涌出量及浓度随时调整设计阶段划分的瓦斯级别,如现场测定瓦斯涌量大于0.5m3/min时要及时上报监理、设计、指挥部进行设计变更,按高瓦斯隧道制定专项方案,对施工工艺、机具设备等进行调整。
瓦斯检测主要工作流程如下:
1、瓦斯超前预探技术措施
隧道瓦斯超前预探就是要从时间上,提前距离上,超前了解隧道围岩地质情况、瓦斯赋存情况。
瓦斯超前探测目的主要有:
(1)前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况、岩体空洞范围及大小探测;
(2)前方岩体瓦斯赋存情况探测及瓦斯涌出预测;
(3)岩体瓦斯压力、瓦斯含量、突发性喷出等预测,能对掌子面前方地层中的瓦斯、氧气及二氧化碳等气体提前释放,降低压力。
瓦斯隧道施工的瓦斯防治方针是:加强预测,预防为主。施工中应先按照一般工序,进行加深炮眼施工;若加深炮眼和掘进中用便携式瓦斯探测仪检测到有瓦斯溢出,则应超前钻孔来进行探测。
①深孔超前预探
通过深孔钻探技术探查掌子面前方的瓦斯相关参数,为了保证探测准确可靠,有效控制危险区域,在隧道开挖横断面上布置三个钻孔,钻孔布置见下图所示。钻探要求:超前探孔孔径为89mm,单孔长度为30 m,搭接长度不小于5m,钻孔终孔点控制在隧道开挖线外3m。
施工过程中仔细记录岩芯情况和瓦斯涌出情况,如有瓦斯异常涌出情况时停止钻进,采取相应的处治措施。
在施工超前预探钻孔前,根据当时的实际情况制定专门的施工安全技术措施。
②浅孔钻探
通过浅孔钻探技术探查、释放工作面前方瓦斯,避免遭遇裂隙时突然大量涌出瓦斯,同时也可起到有控制地排放瓦斯的作用。超前浅孔钻探布置示意图如下:
浅孔钻探采用风钻施工,孔深不小于5m,每班探掘,先探后掘,如遇有瓦斯异常涌出时,立即停止作业,采取相应措施。
③瓦斯预探中的瓦斯检测方法
在深孔钻探中在每循环超前钻孔施工过程中记录每米钻孔岩性、钻进情况、瓦斯涌出情况。
钻孔施工完成后对前方岩体的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出流量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定考察,并预计出隧道在开挖过程中可能产生的瓦斯涌出量。
钻孔瓦斯涌出量,以及钻孔瓦斯涌出衰减系数采用容积式流量计进行测定计算。
水平钻孔和倾斜钻孔封孔工艺分别如下图所示。
钻孔瓦斯参数测试如下图所示。
④瓦斯超前预探装备及技术要求
超前预探和瓦斯考察需要下表所列主要设备、材料和工具。
超前预探和瓦斯考察设备、材料和工具表
2、瓦斯隧道开挖方案
隧道通过瓦斯地层的原则:加强通风、快喷锚。隧道通过有瓦斯溢出地层,每次开挖进尺控制在3m以内,采用台阶法开挖,保证每次开挖面积小,瓦斯溢出量不大,开挖轮廓能够迅速得到支护。
每开挖循环出渣通风后,工人进入掌子面,需先测瓦斯浓度,在其不超标的前提下进行施工作业。
开挖前,首先在隧道拱部打设超前小导管,对拱部进行超前预加固,然后在超前小导管和注浆加固后的拱圈保护下,利用风镐、湿钻进行拱部开挖。
隧道岩石土质地段采用人工配合机械法开挖,石质地段采用钻爆法开挖,使用2#煤矿硝铵炸药,毫秒延期电雷管微差正向起爆,雷管最后一段延时不大于130ms。对于正洞大断面开挖,考虑爆破效果、
安全等因素,只能采用台阶分步法方案,在台阶开挖所暴露的周边部分,可采用喷射砼及时封闭,防止瓦斯逸出。
3、瓦斯隧道支护衬砌方案
瓦斯隧道爆破开挖之后,及时进行架设钢架和喷混凝土支护,保证开挖段的安全稳定。进行支护作业时,要随时检测瓦斯浓度,重点检测拱顶、拱脚及超挖处,台架、少量坍塌面等易于形成瓦斯积聚的地方。
支护时若需要电焊作业,须先检测瓦斯浓度在其不超标的前提下方可实施。
快锚喷:爆破过后,待允许进洞时,找顶后立即施工初喷混凝土。 洞身开挖支护完成后,经施工监测各测试项目所显示的位移率明显减缓并已基本稳定;已产生的各项位移已达到预计位移量的80%~90%;水平收敛(拱脚附近)速率小于0.2 mm/d或拱顶下沉速率小于0.15 mm/d后进行边墙及拱部衬砌施工。当支护变形量大,支护能力又难以加强,变形有明显收敛趋势时,在报请监理、设计、建指批准后,提前施作二次衬砌。
洞口段未衬砌时采用便携式瓦斯检测仪人工检测;当洞内衬砌施作后,采用便携式与固定式相结合的方式并配置矿井瓦斯自动报警仪;固定式瓦斯检测仪设置在距离洞口30m处,以及掌子面附近和瓦斯易于积聚的衬砌台车前后。二次衬砌台车附近由于断面变化瓦斯容易积聚,要加强瓦斯监测并设局扇加强通风。
(三)隧道施工用电及照明方案
照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压,在低瓦斯工区不大于220V,远距离控制线路的额定电压不大于36V。
1、配电导线选择
洞内线路采用铜芯线,设置配电箱并安装漏电保护器。洞内施工考虑长距离降压选用大截面185平方毫米。
2、电缆线路的安全措施
(1)高压电缆的选用符合以下规定:
①固定敷没的电缆根据作业环境条件选用;
②移动变电站采用监视型屏蔽橡套电缆;
③电缆采用铜芯线。
(2)低压动力电缆的选用符合以下规定:
①固定敷设的电缆采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆;
②移动式或手持式电气设备的电缆,采用专用的不延燃橡套电缆:
③开挖面的电缆必须采用铜芯。
(3)固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。
(4)电缆的敷设符合下列规定:
①电缆悬挂。悬挂点间的距离不大于3m。
② 电缆不能与风、水管敷设在同一侧,当受条件限制需敷设在同一侧时,必须敷设在管子的上方,其间距大于0.3m。
③ 高、低压电力电缆敷设在同一侧时,其间距大于0.1m。高压与高压、低压与低压电缆间的距离不小于0.05m。
(5)电缆的连接符合下列要求:
电缆与电气设备连接,使用与电气设备的防爆性能相符合的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。
3、配电箱的安全措施
①总配电屏设在配电房内,分配电箱安装在用电设备或负荷相对集中的地方。分配电箱与开关箱的距离不得超过30米,开关箱与其控制的固定用电设备的水平距离不宜超过3米。
②配电箱,开关箱周围应有足够二人同时工作的空间和通道,不得堆放任何妨碍操作;维修的物品。
③配电箱;开关箱应采用优质绝缘材料制作,安装应端正牢固,箱底面与地面的距离在1.2—1.5米之间。
④箱内工作零线应通过接线端子板连接,并应与保护零线接线端子分设;箱体的金属外壳应做保护接零,保护零线必须通过接线端子连接。
⑤配电箱;开关箱必须防雨,防尘。导线的进线口和出线口应设在箱体的下底面,并要求上部为电源端,严禁设在箱体的上顶面,侧面,