高瓦斯隧道施工工藝工法

10高瓦斯隧道施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-SD-0504-2023第五工程李建銘前言工藝工法概況80199918寨隧道，和2023年修建的都汶高速大路董家山隧道先后發(fā)生過瓦斯爆炸等惡性事故，引起了業(yè)界的普遍關(guān)注。瓦斯是埋藏在地下的煤在其變質(zhì)過程中生成的或埋藏在地下的天燃?xì)庖莩龅臒N類氣體的總稱，一般以甲烷為主，它以游離、吸附和吸取3種狀態(tài)賦存在煤層及煤層圍巖內(nèi)。隧道建設(shè)過程中，滯留在煤層、煤層圍巖或游90隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)的革，侯月鐵路云臺(tái)山隧道、南昆鐵路家竹菁隧道、成渝高速大路中梁山隧道、都汶高速大路紫坪鋪隧道開頭局部借鑒礦用技術(shù)和治理閱歷礦用技術(shù)和治理閱歷，并將先進(jìn)自動(dòng)化治理技術(shù)用于高瓦斯隧道施工，使得瓦斯隧道施工技術(shù)日臻成熟，并取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。工藝原理瓦斯隧道施工依據(jù)“早預(yù)報(bào)、適排放、勤監(jiān)測(cè)、禁火源、強(qiáng)通風(fēng)、控濃度”的施，禁絕火源，防止撞擊，將瓦斯?jié)舛日莆赵?.3%CO24ppm0.5m/s，從而實(shí)現(xiàn)高瓦斯隧道安全施工。工藝工法特點(diǎn)依據(jù)工程地質(zhì)條件以及地層瓦斯含量，確定地質(zhì)分級(jí)，劃分高瓦斯和低瓦穎風(fēng)的供給必需24承受遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)洞內(nèi)工作面的瓦斯?jié)舛?、回風(fēng)風(fēng)速、CO24小時(shí)不連續(xù)遙測(cè)，且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)鏈接，當(dāng)所測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)后，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)時(shí)向風(fēng)機(jī)自動(dòng)掌握系統(tǒng)傳遞指令，加強(qiáng)通風(fēng)。進(jìn)洞，能準(zhǔn)確把握進(jìn)出隧道的作業(yè)人員及其數(shù)量。設(shè)施均要承受阻燃、抗靜電等特別材料生產(chǎn)的產(chǎn)品，產(chǎn)品更換周期長(zhǎng)，本錢高。適用范圍在煤系地層或富存天燃?xì)獾牡貐^(qū)修建其他地下工程。主要引用標(biāo)準(zhǔn)〔TZ204(TB10417預(yù)報(bào)技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2023]105建設(shè)[2023]200(TB10304文地質(zhì)勘察規(guī)程》(TB10049)。設(shè)計(jì)圖紙、合同文件。施工方法隧道開挖前，先承受物探或鉆探等超前推測(cè)預(yù)報(bào)手段探測(cè)瓦斯含量、濃度及壓力，后對(duì)隧道是否為高瓦斯隧道或高瓦斯工區(qū)進(jìn)展判釋。對(duì)高瓦斯隧道〔或高瓦斯工區(qū)后配置瓦斯自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和人工檢測(cè)儀器，建立健全瓦斯檢測(cè)、通風(fēng)、進(jìn)洞等安瓦斯降低瓦斯?jié)舛群?，再進(jìn)展開挖作業(yè)。中必段堅(jiān)持瓦斯檢測(cè)；開挖出碴完成后，應(yīng)盡快承受防滲砼封閉開挖面，削減瓦斯溢出量，準(zhǔn)時(shí)完成隧道初期支護(hù)防止隧道坍塌引起瓦斯積聚；施工全環(huán)封閉防滲二襯砼。工藝流程及操作要點(diǎn)施工工序安排及工藝流程洞身開挖工程地質(zhì)法洞身開挖工程地質(zhì)法瓦斯探測(cè)超前鉆孔TSP203瓦斯判定Q＜0．5m3/min0.5m3/min＜Q低瓦斯工區(qū)高瓦斯工區(qū)人工瓦斯檢測(cè)通風(fēng)配置防爆設(shè)施及設(shè)備防爆性能改裝配置自動(dòng)監(jiān)測(cè)瓦斯系統(tǒng)高瓦斯隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)及實(shí)施Q＞3m3/min0.5m3/min＜Q＜3m3/min通風(fēng)鉆孔抽排釋放瓦斯通風(fēng)檢測(cè)瓦斯?jié)舛?.3%0.3%0.3%初期支護(hù)二次襯砌1高瓦斯隧道施工工藝流程圖操作要點(diǎn)開挖0.5m3/min，1m承受3#煤礦許用炸藥，煤礦許用5段電雷管，電力起爆。嚴(yán)禁使用秒或半秒級(jí)電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時(shí)，最終一段的延期時(shí)間不得大于130ms。3得裝藥卷。在巖層內(nèi)爆破，炮眼深度缺乏0.9m時(shí)，裝藥長(zhǎng)度不得大于炮眼深度的2/3。在煤層中爆破，1/2。爆破網(wǎng)絡(luò)和連線，必需符合以下要求：工作，除瓦檢人員外的其他人員均撤離工作面，設(shè)立戒備人員。線路全部連接接頭應(yīng)相互扭緊，明線局部應(yīng)包覆絕緣層并懸空。0.3m母線應(yīng)承受具有良好絕緣性和松軟性的銅芯電纜，并隨用隨掛，嚴(yán)禁將其固定。母線長(zhǎng)度必需大于規(guī)定的爆破安全距離。15嚴(yán)禁將瞬發(fā)電雷管與毫秒電雷管在同一串聯(lián)網(wǎng)路中使用。爆破只許承受礦用防爆型起爆器，并定期檢查保養(yǎng)。探測(cè)瓦斯成立超前地質(zhì)推測(cè)預(yù)報(bào)小組當(dāng)瓦斯隧道比較集中或一座瓦斯隧道分別由進(jìn)出口相向掘進(jìn)時(shí),宜成立一個(gè)超，1操作工。100m/TSP203報(bào)開挖掌子面前方地質(zhì)狀況，前后兩次搭接10m，探測(cè)后結(jié)合工程地質(zhì)法對(duì)前方地30m/35m，每孔探測(cè)時(shí)應(yīng)測(cè)量鉆孔瓦斯每分鐘涌出量，瓦斯壓力。瓦斯判定依據(jù)超前推測(cè)預(yù)報(bào)的資料，對(duì)待開挖段進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。依據(jù)瓦斯涌出量、濃度和瓦斯壓力，判釋其是否為高瓦斯隧道或高瓦斯工區(qū)。當(dāng)瓦斯涌出量＞0.5m3/min為高瓦斯隧道或工區(qū)，反之則為低瓦斯隧道或工區(qū)。安裝防爆電器設(shè)施高瓦斯隧道承受公用電網(wǎng)和自備發(fā)電站雙電源供電,自備發(fā)電站安裝備用電洞內(nèi)照明設(shè)備的供電和正常運(yùn)轉(zhuǎn)?！餐咚?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)與供電的閉鎖、風(fēng)電閉鎖〔局部通風(fēng)與供電的閉鎖〕布設(shè)洞內(nèi)配電設(shè)備及照明電器。漏電和接地保護(hù)功能。與電纜配套的防爆連接器、接線盒，移動(dòng)式或手持式電氣設(shè)備的電纜承受專用不延燃電纜。20A相接地運(yùn)行，隧道內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備和作業(yè)機(jī)械嚴(yán)禁接地，作業(yè)機(jī)械嚴(yán)禁帶電檢修。機(jī)械設(shè)備防爆改裝對(duì)洞內(nèi)施工的工程機(jī)械的柴油機(jī)的“冷卻方式、啟動(dòng)方式”進(jìn)展防爆改裝。設(shè)置噴涂保護(hù)層，或設(shè)置鋼質(zhì)罩殼保護(hù)。油機(jī)廢氣排出前通過水洗箱，消退火星。改裝柴油機(jī)，使其具有聲光報(bào)警功能，當(dāng)排氣溫度高于70℃，外表溫度高于150℃，95℃或廠家設(shè)計(jì)值，廢氣處理箱缺水，潤(rùn)滑油壓力、液壓油壓力、壓縮空氣壓力低予最低壓力，超過最高轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)報(bào)警。通風(fēng)瓦斯隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇瓦斯隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)，除按一般隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)考慮“洞內(nèi)同一時(shí)間全部作業(yè)人員消耗穎風(fēng)空氣需風(fēng)量、洞內(nèi)全部?jī)?nèi)燃機(jī)械工作消耗穎風(fēng)所需風(fēng)量、稀釋爆破作V≥1m/S綜合比較進(jìn)展設(shè)計(jì)。選擇通風(fēng)方式承受壓入式通風(fēng)；當(dāng)隧道施工的長(zhǎng)度＞1200m當(dāng)單線隧道設(shè)計(jì)有平導(dǎo)或雙線隧道施工，可承受巷道式通風(fēng)。通風(fēng)系統(tǒng)的布置50m50m風(fēng)電閉鎖措施。在拱頂坍腔處，實(shí)行在高壓風(fēng)管上接出分支管，設(shè)置噴嘴射風(fēng)排解積聚瓦斯。當(dāng)承受巷道式通風(fēng)時(shí)，應(yīng)在橫洞處設(shè)置防爆射流風(fēng)機(jī)導(dǎo)流，在橫通道對(duì)應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)風(fēng)過渡段。KJ90成立特地通風(fēng)治理小組,負(fù)責(zé)通風(fēng)治理。特地通風(fēng)治理小組由組長(zhǎng)、洞內(nèi)通風(fēng)管道維護(hù)班、風(fēng)機(jī)操作司機(jī)和維護(hù)人員組成。鉆爆作業(yè)進(jìn)程安裝撤除通風(fēng)管道外，還應(yīng)隨時(shí)巡察通風(fēng)管道的破損狀況，用風(fēng)速儀、風(fēng)壓計(jì)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)壓，確保通風(fēng)管道順直和完好率，及漏風(fēng)率不大于2%，洞內(nèi)回風(fēng)機(jī)操作司機(jī)和維護(hù)人員，應(yīng)隨時(shí)檢視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，搞好風(fēng)機(jī)的日常保啟用，并按要求填好風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。小組組長(zhǎng)應(yīng)定期〔一般為1〕組織技術(shù)員、安全員進(jìn)展測(cè)風(fēng)工作及風(fēng)電閉1確定是否調(diào)整通風(fēng)方式及動(dòng)態(tài)增加通風(fēng)設(shè)備。瓦斯檢測(cè)與監(jiān)測(cè)位固定的局限。成立特地的瓦斯檢測(cè)組一座隧道多口掘進(jìn)時(shí)，每個(gè)口必需成立一個(gè)特地的瓦斯檢測(cè)組，檢測(cè)組下設(shè)專職洞內(nèi)移動(dòng)式瓦斯檢測(cè)班和專職洞口遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)治理班。專職洞內(nèi)移動(dòng)式瓦斯檢224設(shè)備配置AZG-2023攜式瓦斯檢測(cè)報(bào)警儀檢測(cè)瓦斯。度瓦斯傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、洞內(nèi)分站、遠(yuǎn)程斷電儀、瓦斯風(fēng)電閉鎖裝置、主控計(jì)算機(jī)、備用計(jì)算機(jī)、專用阻燃電纜、防雷設(shè)施組成。瓦斯檢測(cè)部位和頻率24車、橫通道、各類洞室、斷面變化等瓦斯易積聚部位；掌子面一般檢測(cè)5點(diǎn)，即拱1/1/15min。245.0m拱頂，開挖平臺(tái)的上部，二襯臺(tái)車的上部。瓦斯檢測(cè)儀器的校驗(yàn)及頻率11161KJ9010161定期公示和反響瓦斯檢測(cè)濃度瓦檢員每次檢測(cè)后，必需將檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)時(shí)告知工作面帶班工班長(zhǎng)，形成的檢測(cè)報(bào)告，必需有工作面工班長(zhǎng)或帶班人員簽認(rèn)，假設(shè)無簽認(rèn)的記錄，一律視為無效記錄，并追究瓦檢員責(zé)任。瓦斯檢查必需滿足“三對(duì)口”的制度，即“隧道檢查地填記的有關(guān)狀況和數(shù)據(jù)要完全全都，而不能消滅沖突、不符或遺漏。內(nèi)各檢測(cè)部位的瓦斯?jié)舛葼顩r。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)馬上依據(jù)規(guī)定啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。抽排釋放瓦斯瓦斯抽放的臨界條件當(dāng)掌子面瓦斯涌出量＞3m3/min,對(duì)于全隧確定瓦斯涌出量大于或等于40m3/min,應(yīng)抽放瓦斯。卸壓鉆孔抽放在卸壓鉆孔抽放時(shí)，隧道開挖方式宜承受短臺(tái)階，每隔10～15m，在左側(cè)或3～5.0m，5.0m。1～245～60mm，5～15.0m。預(yù)埋瓦斯抽放封孔器，鉆孔鉆至設(shè)計(jì)深度后，在抽放管外卷纏聚氨酯等發(fā)泡聚合材料藥液進(jìn)入鉆孔將鉆孔密封，鉆孔孔口承受錨固劑固定。4、連接抽放管路抽放瓦斯。初期支護(hù)10-11cm/s。二次襯砌縱向盲溝，縱向盲溝加設(shè)水氣分別裝置，將瓦斯通過排氣管引至洞口排出，地下水通過橫向水管引入側(cè)溝。設(shè)中埋式止水帶，縱向施工縫設(shè)中埋式止水帶。承受模板臺(tái)車施工二襯砼，砼承受耐腐蝕砼。勞動(dòng)力組織瓦斯檢測(cè)、抽放瓦斯、開挖、初期支護(hù)、砼施工等，勞動(dòng)力配置如下表：序號(hào)12序號(hào)12345工作工程工種人數(shù)電氣設(shè)備改裝及維護(hù)電氣工程師電工13機(jī)械設(shè)備改裝機(jī)械工程師1機(jī)械工2瓦斯檢測(cè)瓦檢員6通風(fēng)通風(fēng)工6物探地質(zhì)工程師1鉆探鉆機(jī)司機(jī)4其他工序作業(yè)勞動(dòng)力配置按一般隧道施工配置。主要機(jī)具設(shè)備主要施工機(jī)具見表6:2主要施工機(jī)具表名稱規(guī)格型號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注TSPTSP-203套1長(zhǎng)距離物探全液壓鉆機(jī)MKD-5S套1深孔鉆探鑿巖機(jī)YT-28臺(tái)5淺孔鉆探自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)KJ90套1光干預(yù)式瓦斯CJG10臺(tái)10便攜式瓦檢儀 AZG-2023臺(tái)10COKG9201臺(tái)瓦斯傳感器KG9701臺(tái)10風(fēng)速傳感器GFW-15臺(tái)5軸流式通風(fēng)機(jī)SDF(C)-NO13臺(tái)2132KW×2射流式通風(fēng)機(jī)37kw臺(tái)2局扇K45臺(tái)6通風(fēng)筒φ120cmm2023阻燃、抗靜電可移動(dòng)式支架自制m50用于距懸掛掌子面50m風(fēng)筒作業(yè)號(hào)物探鉆探瓦斯監(jiān)測(cè)通風(fēng)

檢測(cè)儀人員進(jìn)出洞監(jiān)控人員進(jìn)出洞監(jiān)控感應(yīng)式IC卡治理系統(tǒng)通信礦用防爆低壓變壓器防爆高壓變壓6照明和電7力

V6.8 套 1KTH-Ⅱ 門 236v,20Kw 臺(tái)2250KVA 臺(tái)36v,20Kw 臺(tái)2250KVA 臺(tái)1器防爆照明燈KBB-60/127V只150防爆射燈DGS-60/127V只3防爆電纜MY3*25m20231WV防爆電纜MY3*35+1*16m2023380V防爆電纜MY3*50+1*16m400扒碴機(jī)、輸送泵防爆電纜MY3*70+1*25m2023380V〔主電纜〕防爆電纜MY3*16+1*10m2023380VMY2*2.5+1*1防爆電纜1000照明燈0風(fēng)鉆YT-28臺(tái)40鉆孔8開挖自卸車15T臺(tái)6防爆改裝挖掘機(jī)PC220臺(tái)1防爆改裝裝載機(jī)WA380臺(tái)1鋼筋切斷機(jī)GQ40-F臺(tái)1鋼筋彎曲機(jī)GW40-1臺(tái)1電焊機(jī)BX-300臺(tái)49初期支護(hù)鋼筋冷彎?rùn)C(jī)臺(tái)1臺(tái)式鉆床24025臺(tái)2混凝土噴射機(jī)TK-500F臺(tái)2混凝土攪拌機(jī)JS500臺(tái)2整體鋼模臺(tái)車9m/臺(tái)套1混凝土泵HBT60.875ZF套1混凝土罐車SX3255BM324臺(tái)310二次襯砌攪拌站50m3/min,JS7臺(tái)250發(fā)電機(jī)320KW臺(tái)1防爆全站儀R-322NXm臺(tái)1防爆對(duì)講機(jī)KENWOOD-3160臺(tái)3量測(cè)及測(cè)11 周密水準(zhǔn)儀DP3000臺(tái)1水準(zhǔn)儀NL24A臺(tái)2收斂計(jì)JSS30A臺(tái)1防爆改裝鋼筋(型鋼)加工防爆改裝鋼筋(型鋼)加工初期支護(hù)二次襯砌混凝土施工量?jī)x器易消滅的問題爆破后，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受爆破震驚影響，有時(shí)會(huì)自動(dòng)歸零，導(dǎo)致記錄數(shù)據(jù)失真。相差較大，導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差。擔(dān)憂全隱患。保證措施數(shù)據(jù)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)展比較，不符時(shí)準(zhǔn)時(shí)校核。測(cè)點(diǎn)相當(dāng)?shù)牡胤綇氐讚Q氣。人員要準(zhǔn)時(shí)更換。安全措施主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析重大事故或特別重大事故，造成作業(yè)人員群體傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。保證措施則施工。設(shè)施、設(shè)備。準(zhǔn)入安全檢查，切實(shí)實(shí)行封閉式治理，嚴(yán)禁將易燃、易爆、易產(chǎn)生火花和靜電的物品攜帶入洞。由于洞內(nèi)特別作業(yè)需要，確實(shí)要使用明火作業(yè)的工序，必需執(zhí)行“動(dòng)原則即犯即糾、一查倒底，嚴(yán)峻處理?？商顚憚?dòng)火作業(yè)申請(qǐng)表，由主管生產(chǎn)的副經(jīng)理批準(zhǔn)前方可動(dòng)火作業(yè)。動(dòng)火作業(yè)時(shí)，瓦斯檢測(cè)人員必需全程跟蹤檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，直到作業(yè)完成作業(yè)部位溫度恢復(fù)至洞內(nèi)正常溫度后停頓。停風(fēng)，如需停風(fēng)，必需嚴(yán)格依據(jù)停風(fēng)報(bào)批制度執(zhí)行；通風(fēng)系統(tǒng)的全部運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，必需101掌子面和其他用風(fēng)地點(diǎn)依據(jù)需要進(jìn)展測(cè)風(fēng)，每次測(cè)風(fēng)結(jié)果做好記錄并寫在測(cè)風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。案和逐級(jí)上報(bào)。位的“四位一體”綜合應(yīng)急預(yù)案，并對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)展定期演練。環(huán)保措施24的主要因素，對(duì)人體安康和工作效率都有不同程度的影響。用消聲材料(隔聲墻、隔聲值班室等)將發(fā)聲體與四周環(huán)境隔開。在通風(fēng)機(jī)上安裝消聲裝置，消退或減弱噪聲的傳播。應(yīng)用實(shí)例工程簡(jiǎn)介由中鐵一局集團(tuán)第五工程施工的圖山寺隧道位于四川省南充市萬家鄉(xiāng)160Km/h，3216大埋深160m。為施工通風(fēng)，分別在進(jìn)口線路右側(cè)及出口線路左側(cè)各設(shè)置800m長(zhǎng)平導(dǎo)一座。隧道穿過兩套地層，分別為第四系土層和侏羅系泥巖夾砂巖，圍巖根本分別為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)。地下水不發(fā)育，主要有第四系孔隙水和基巖裂隙水。不良地質(zhì)主要為高濃度瓦斯，隧道深孔自然氣測(cè)試結(jié)果顯示，單孔自然氣最高濃度9500ppm，0.2kpa，3.03m3/min。施工中提醒瓦斯最高濃度達(dá)5.0%,最大瓦斯壓力達(dá)0.21MPa，自然氣確定涌出量達(dá)C3512.2推測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)〕和鉆探〔超前鉆孔和5m〕相結(jié)合的方式探測(cè)瓦斯，做到“不明不挖，先探后挖”；針對(duì)高瓦斯隧道的特點(diǎn)，洞內(nèi)全部電器設(shè)施承受防爆電3#煤礦許和“三人連鎖爆破”等制度；建立人工檢測(cè)和KJ90遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，24小時(shí)不連續(xù)連續(xù)監(jiān)測(cè)瓦斯、CO濃度和回風(fēng)速度，在KJ90瓦斯遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置斷電儀，實(shí)現(xiàn)“瓦電閉鎖”；承受防爆雙風(fēng)機(jī)、阻燃抗靜電雙管路向洞內(nèi)24小時(shí)不連續(xù)供風(fēng)，先期承受壓入式通風(fēng)，