瓦斯隧道施工的關(guān)鍵要素及其對(duì).ppt

1、瓦斯隧道施工的關(guān)鍵要素及其對(duì)策,報(bào)告人：吳應(yīng)明 二零零五年九月,瓦斯隧道施工過程以煤礦安全規(guī)程、防治煤與瓦斯突出細(xì)則、鐵路瓦斯隧道技術(shù)暫行規(guī)定和鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范(以下分別簡(jiǎn)稱煤規(guī)、細(xì)則、規(guī)定和技術(shù)規(guī)范)為依據(jù)。但并非簡(jiǎn)單的生搬硬套，而是緊密結(jié)合施工實(shí)際，對(duì)瓦斯隧道施工的部分關(guān)鍵要素進(jìn)行優(yōu)化，既保證安全，又提高功效，走出一條安全與進(jìn)度統(tǒng)一，質(zhì)量與效益并重的新路子。這里所說的“關(guān)鍵要素”，是指煤規(guī)、細(xì)則、暫行規(guī)定和技術(shù)規(guī)范要求瓦斯隧道施工過程中應(yīng)采取的安全和技術(shù)措施。,在多年的瓦斯隧道施工中，我們?cè)谳o助導(dǎo)坑、電源數(shù)量、運(yùn)輸和通風(fēng)方式等方面采取了不同的處置方式。通過施工實(shí)踐，我們總結(jié)出瓦斯隧道施

2、工的下列關(guān)鍵要素可采取有別于煤規(guī)、細(xì)則、暫行規(guī)定和技術(shù)規(guī)范要求的措施和對(duì)策，可供大家參考。,1、雙電源,技術(shù)規(guī)范規(guī)定，高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)供電應(yīng)配置兩路電源。 建立雙電源的目的，是為了保證洞內(nèi)，特別是通過瓦斯段時(shí)的連續(xù)通風(fēng)，以防因停電而使通風(fēng)中斷，繼而造成瓦斯聚集而誘發(fā)瓦斯事故。當(dāng)建立雙電源有困難時(shí)，可設(shè)置備用發(fā)電機(jī)。備用發(fā)電機(jī)的發(fā)電量應(yīng)滿足通風(fēng)機(jī)的需要。如果連備用發(fā)電機(jī)也沒有，當(dāng)通風(fēng)中斷，恢復(fù)通風(fēng)時(shí)可由外向里逐步推進(jìn)，直至全隧瓦斯?jié)舛冉档偷?%以下后，再向洞內(nèi)送電。,2、瓦斯檢測(cè),瓦斯檢測(cè)在技術(shù)規(guī)范里沒有專門提出。實(shí)際上，瓦斯檢測(cè)是瓦斯隧道施工中一項(xiàng)十分重要的工作。,2.1 瓦檢儀器的選

3、擇,瓦檢儀器種類繁多，按產(chǎn)地有國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口之分；按測(cè)量原理，瓦檢儀器又有較多類型。國(guó)產(chǎn)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，操作方便，而且價(jià)格適中；按測(cè)量原理，瓦檢儀器分光干涉、熱催化、熱導(dǎo)、氣敏、紅外等類型，尤以前三種用得較多。由于測(cè)量原理不同，各種儀器都有其優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)使用上述至少兩種儀器，可以集儀器之所長(zhǎng)，彌補(bǔ)其不足，并使檢測(cè)結(jié)果相互參照，彼此驗(yàn)證。 對(duì)瓦檢儀器不必求洋，而應(yīng)求全。,2.2 檢測(cè)技術(shù),在一個(gè)施工循環(huán)中，瓦斯含量增加幅度最大的工序，是在鑿眼過程中和放炮之后。這是因?yàn)榕谘劭赡艹蔀榕c前方瓦斯層的連接通道；而放炮之后，由于突然揭露出大面積的新鮮巖層，有可能使封閉的瓦斯層逐漸解放或完全暴露，致使瓦

4、斯沿圍巖裂隙緩慢滲漏甚至大量涌出。因此，加強(qiáng)鑿眼過程中及裝藥前和放炮后的瓦斯檢測(cè)至關(guān)重要。抓住了這個(gè)環(huán)節(jié)就抓住了檢測(cè)瓦斯的“牛鼻子”。,瓦斯檢測(cè)需要重視的另一問題是檢測(cè)的部位。由于瓦斯比空氣輕，而且有很強(qiáng)的擴(kuò)撒性，當(dāng)隧道風(fēng)速小到一定程度（通常認(rèn)為風(fēng)速不應(yīng)小于1m/s）時(shí)，瓦斯將游離出來，在隧道頂層和死角處聚集，甚至集團(tuán)公司部超限達(dá)到爆炸濃度。因此，隧道頂部及頂部超挖的空洞、盲巷、避車洞等是檢測(cè)的重點(diǎn)。 牢記兩個(gè)數(shù)值：當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時(shí)，禁止打眼、裝藥、放炮；瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%時(shí)，撤人、停電、通風(fēng)。,3 使用防爆電氣和作業(yè)機(jī)械,技術(shù)規(guī)范規(guī)定，隧道內(nèi)高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)的電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械

5、，必須使用防爆型。 其實(shí)，瓦斯隧道內(nèi)對(duì)固定敷設(shè)的電纜、照明、通信、信號(hào)在采用防爆型后，即使高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)的移動(dòng)電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械，也可采用非防爆型。如前所述，這是因?yàn)橥咚顾淼涝谑┕み^程中，洞內(nèi)瓦斯含量增加幅度最大的工序，是在鑿眼過程中和放炮之后。放炮后經(jīng)過通風(fēng)把瓦斯?jié)舛冉档偷?.5%后，非防爆的移動(dòng)電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械即可進(jìn)洞作業(yè)。,在正常通風(fēng)條件下，洞內(nèi)瓦斯?jié)舛葘⒗^續(xù)下降或保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。即使出現(xiàn)因通風(fēng)中斷使洞內(nèi)瓦斯?jié)舛壬叩那闆r，還可采取使這些非防爆的移動(dòng)電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械就地熄火或開出隧道的方式來處置。 在瓦斯隧道使用非防爆的移動(dòng)電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械，即實(shí)行“半防爆”方案，使施工

6、單位在電氣設(shè)備和作業(yè)機(jī)械的配置方面留有更大的選擇空間，也節(jié)省了投資。,4 關(guān)于平行導(dǎo)坑,長(zhǎng)瓦斯隧道往往設(shè)計(jì)有輔助導(dǎo)坑，其中又以平行導(dǎo)坑居多。如果設(shè)置平行導(dǎo)坑的目的是僅僅是為了解決正洞通風(fēng)問題的話，還是不設(shè)置的為好。其原因是： 4.1 平行導(dǎo)坑斷面小，其高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正洞。由于瓦斯比空氣輕，容易聚集在正洞頂部，當(dāng)采取巷道式通風(fēng)，把平行導(dǎo)坑作為回風(fēng)巷道時(shí)，很難排除正洞頂部的瓦斯，對(duì)正洞的排煙降塵作用也十分有限，正洞還容易出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)； 4.2 平行導(dǎo)坑本身也存在獨(dú)頭掘進(jìn)，長(zhǎng)距離通風(fēng)問題； 4.3 平行導(dǎo)坑同樣要揭煤和防治瓦斯，從而人為的增添了不安全因素； 4.4 平行導(dǎo)坑的造價(jià)一般相當(dāng)于正洞造價(jià)的40

7、%，成本過大。 欲解決長(zhǎng)瓦斯隧道的通風(fēng)問題，完全可以通過優(yōu)化通風(fēng)方案和加強(qiáng)通風(fēng)管理，用管道通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)。,5 通風(fēng),通風(fēng)是排煙降塵和稀釋瓦斯的最主要手段。瓦斯隧道宜采用管道壓入式或混合式通風(fēng)。在長(zhǎng)距離通風(fēng)中，為了提高風(fēng)壓，可采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。 如采用有軌運(yùn)輸方式，所需風(fēng)量應(yīng)按爆破排煙、同時(shí)工作最多人數(shù)的吸氧量（按4m3/人計(jì)算）以及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀蓿ㄍ咚節(jié)舛刃∮?.75%）分別計(jì)算，并按允許最低風(fēng)速（1m/s）進(jìn)行檢驗(yàn)，取最大值。 如采用無軌運(yùn)輸方式，除進(jìn)行以上計(jì)算和檢驗(yàn)外，還必須進(jìn)行稀釋柴油機(jī)尾氣中co的計(jì)算，并取其最大值。由于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的co量與行車速度、路面好壞、內(nèi)燃機(jī)性能、柴油質(zhì)

8、量、有無凈化裝置以及運(yùn)輸距離等因素有關(guān)，許多因素難以定量。所以多以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。,Q = Q0N 式中 Q-無軌運(yùn)輸所需風(fēng)量 Q0-單位功率的通風(fēng)量,一般取Q0 = 4.0m3kw N-洞內(nèi)作業(yè)柴油機(jī)功率的總和。 計(jì)算所需風(fēng)量還應(yīng)考慮風(fēng)阻、風(fēng)耗因素，以選取供風(fēng)量合適的通風(fēng)機(jī)。由于風(fēng)管阻力與風(fēng)管直徑的5次方成反比，所以應(yīng)盡可能選用大直徑風(fēng)管。但從方便施工和減少風(fēng)管對(duì)襯砌臺(tái)車的干擾考慮，風(fēng)管直徑以12001300為宜。,6 超前鉆探,超前鉆探是為了準(zhǔn)確掌握煤層的位置、產(chǎn)狀、厚度和瓦斯儲(chǔ)存狀況。技術(shù)規(guī)范要求用鉆機(jī)進(jìn)行鉆探。施工中，用風(fēng)鉆同樣能達(dá)到探明煤層和瓦斯的目的。其方法是進(jìn)入煤系地層后，每次打眼

9、都用5m鉆桿打23個(gè)超前鉆孔，而放炮則控制在3m以內(nèi)，使工作面始終保持距煤層2m以上的安全距離。根據(jù)打眼時(shí)的鉆進(jìn)速度、巖屑性質(zhì)及漿液顏色，很容易對(duì)煤層作出判斷。 超前鉆孔的位置可根據(jù)巖層產(chǎn)狀確定：當(dāng)掘進(jìn)由煤層頂板進(jìn)入煤層時(shí)，超前鉆孔布置在隧道底部；反之，當(dāng)掘進(jìn)由煤層底板進(jìn)入煤層時(shí)，超前鉆孔布置在隧道頂部。見下圖，超前鉆孔布置圖：,渝懷線白馬2號(hào)隧道和白沙沱3號(hào)、4號(hào)隧道均采用上述方法進(jìn)行超前鉆探，取得了良好的效果。即使揭煤期間，也取得了月掘進(jìn)130160m的較快進(jìn)度。其中白沙沱4號(hào)隧道屬于煤與瓦斯突出隧道。 采用5m超前鉆探工藝，避免了鉆機(jī)的頻繁移動(dòng)，不中斷隧道的正常掘進(jìn)，簡(jiǎn)便易行，事半功倍。

10、同時(shí)由于科學(xué)布孔，最大限度的發(fā)揮了鉆孔作用。超前探孔還可兼做炮眼，節(jié)約成本，提高功效。,7 使用煤礦安全炸藥和毫秒電雷管,技術(shù)規(guī)范規(guī)定，瓦斯工區(qū)的爆破作業(yè)必須采用煤礦許用炸藥和毫秒電雷管。 煤礦許用炸藥加入了食鹽作消焰劑，能吸收熱量，降低爆炸氣體的溫度，削弱瓦斯與氧的連續(xù)反應(yīng)，安全性高。但其爆力和猛度只相當(dāng)于一般巖石銨銻炸藥的80%；毫秒電雷管總延期時(shí)間不能超過130ms，只能選用到5段，難以滿足公路和鐵路隧道大斷面的施工要求。由于上述原因，在瓦斯工區(qū)掘進(jìn)時(shí)，當(dāng)洞內(nèi)瓦斯從無到有，由小變大，濃度達(dá)到0.5%時(shí)再使用煤礦許用炸藥和毫秒電雷管，而不必提前使用。既保證了安全，使煤礦許用炸藥和毫秒電雷管

11、的使用更具針對(duì)性，又使煤礦許用炸藥和毫秒電雷管給施工帶來的不利因素降低到了最低限度。,8 揭煤放炮,細(xì)則第61條規(guī)定，石門揭穿突出煤層前，當(dāng)預(yù)測(cè)為突出工作面時(shí)，必須采取防治突出措施，經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后可用遠(yuǎn)距離放炮或震動(dòng)放炮揭穿煤層，當(dāng)預(yù)測(cè)為無突出危險(xiǎn)時(shí)，可不采取防治突出措施，但必須采取震動(dòng)放炮揭穿煤層。 所謂“震動(dòng)放炮”，是指通過多打眼（每2斷面45個(gè)炮眼），多裝藥（炸藥為正常掘進(jìn)量的1.52倍），一次放大炮，使煤體及巖層造成強(qiáng)烈的震動(dòng)，在人員撤到安全地點(diǎn)的條件下誘導(dǎo)突出，以保證作業(yè)的安全。震動(dòng)放炮適合于煤礦揭煤：礦山井巷斷面小，震動(dòng)放炮不致引起塌方。但公路和鐵路隧道斷面大，由于煤系地層巖性松

12、軟，震動(dòng)放炮使圍巖的強(qiáng)烈震動(dòng)，極易造成隧道大面積坍塌。,因此，瓦斯隧道在揭煤時(shí)，經(jīng)預(yù)測(cè)無論煤層有無突出危險(xiǎn)性，都不宜采取震動(dòng)放炮揭煤。新頒布的技術(shù)規(guī)范規(guī)定石門揭煤宜采用微震動(dòng)爆破法，是符合施工實(shí)際的。 為了保證既能一次揭開煤層，又不致圍巖因過度“震動(dòng)”而引起坍塌，應(yīng)結(jié)合掘進(jìn)在工作面進(jìn)行爆破試驗(yàn)，不斷調(diào)整和修正爆破參數(shù)，使之達(dá)到最佳的爆破效果，并盡可能減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。揭煤后應(yīng)及時(shí)支護(hù)，加固圍巖，以防坍塌。,9 瓦斯救護(hù),技術(shù)規(guī)范規(guī)定，高瓦斯工區(qū)及瓦斯突出工區(qū)應(yīng)配備救護(hù)隊(duì)。瓦斯隧道施工，不可預(yù)見和無法抗拒因素多。任何一條瓦斯隧道施工，都不能保證絕對(duì)不發(fā)生瓦斯事故。配備救護(hù)隊(duì)的目的，就是為了及時(shí)、

13、有效地對(duì)瓦斯事故進(jìn)行救護(hù)。由于救護(hù)隊(duì)是一支軍事化性質(zhì)的專業(yè)隊(duì)伍，人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，而且要有相應(yīng)的裝備和器材，需花費(fèi)大量的人力和財(cái)力。但救護(hù)隊(duì)的服務(wù)時(shí)間又十分有限：隧道一旦穿過含瓦斯段，救護(hù)隊(duì)即失去了存在的必要，大量的設(shè)備和器材將被閑置，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的救護(hù)隊(duì)員也只能被調(diào)作他用。,在解決這個(gè)矛盾時(shí)，施工單位可與當(dāng)?shù)鼐茸o(hù)隊(duì)建立協(xié)作關(guān)系。因?yàn)榇蠓餐咚顾淼来嬖诘牡胤?，附近都?huì)有煤礦，有煤礦就必然有礦山救護(hù)隊(duì)。礦山救護(hù)隊(duì)不是生產(chǎn)單位，而是為生產(chǎn)服務(wù)的單位，他們的工作不能用定額、計(jì)件、計(jì)時(shí)加獎(jiǎng)勵(lì)的辦法去管理。所以一般情況下，礦山救護(hù)隊(duì)會(huì)有經(jīng)費(fèi)緊張，個(gè)人收入較一線工人偏低的情況，他們是樂于和外單位建立協(xié)作

14、關(guān)系的。 由于施工單位不配備救護(hù)隊(duì)，而是巧借當(dāng)?shù)氐V山救護(hù)隊(duì)這支“援軍”作為自己的預(yù)備隊(duì)，從而節(jié)約了大量人力和財(cái)力，也解除了施工單位的后顧之憂，使之集中精力抓施工。,10 結(jié)束語(yǔ),10.1 瓦斯隧道不同于煤礦，兩者至少有以下區(qū)別： 煤礦以采煤為目的，井巷多沿煤層走向或傾斜方向布置；公路和鐵路隧道則垂直或基本垂直于煤層走向，盡量以最短距離穿過煤層。就與煤層的關(guān)系而言，前者是面，后者是點(diǎn)； 礦山井巷斷面小，一般不超過18 m2；公路和鐵路隧道斷面大，雙線公路隧道的開挖斷面目前已超過110m2。 煤礦是多水平、多采區(qū)、多工作面同時(shí)作業(yè)；公路和鐵路隧道則以單一的工作面直通洞外。,所以，公路和鐵路瓦斯隧道的瓦斯?jié)舛却蠖嫉陀卩徑旱V。如