公路隧道施工瓦斯的防治措施

路桥科技　２０１２年４月（中）ｌ科技创新与应用　公路隧道施工瓦斯的防治措施　吴程航　（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳５５０００１）　摘　要：本文通过对公路隧道瓦斯的施工特点、防治技术等进行了分析，并总结出了一些相关的施工经验，以供同行参考。　关键词：公路隧道；瓦斯施工；防治措施　查，同时安装瓦斯监控系统，配备便携式瓦斯报警仪。超前钻探发现　３ｍ的煤层时，在距离煤层垂直距离１０ｍ时　该隧道内轮廓建筑限界净宽９．Ｏｍ，净高５．０ｍ，全长２８５０ｍ，为单　隧道前方有厚度超过０．洞双车道对向行车的二级公路隧道。该隧道穿越的地层主要为三迭　进入煤与瓦斯突出工区，隧道顺利揭穿煤层且进入煤层顶ｆ底）板至　突出工区结束。在探明煤层的准确位置、产状后，应编　系白果湾组，侏罗系益门组。三迭系白果湾组为煤系地层，以砂质泥　少５ｍ以上时，岩、泥砂岩为主，多处含薄煤层，穿越煤系地层长度约５６３ｍ；侏罗系　制专门的隧道揭煤设计，报项目部总工及监理审批。　１引言　益门组主要为泥岩、泥灰岩。根据地质勘察报告及超前地质预报，该　隧道为典型的高瓦斯隧道。　２隧道的瓦斯特点　根据地质勘察报告及瓦斯检监测结论，隧道穿过的地层为三迭　系白果湾组、侏罗系益门组。三迭系白果湾组为煤系地层，以砂质泥　岩、泥砂岩为主，多处含薄煤层；侏罗系益门组为泥：昔、泥灰岩。绝对　瓦斯涌出量为１．２１６１ｍ３／ｍｉｎ，相对瓦斯涌出量为１８．４６ｍ３／，ｔ绝对二氧　化碳涌出量为Ｏ．５２１２ｍ３／ｍｉｎ，相对二氧化碳涌出量为８．３４ｍ３／。ｔ为高　瓦斯隧道。设计上针对高瓦斯隧道按瓦斯涌出情况，将整个隧道工　区分为无瓦斯工区ｆ瓦斯涌出量为０）、低瓦斯工区（：育瓦斯涌出，瓦斯　涌出量小于０．５ｍ３／ｍｉｎ）、高瓦斯工区（瓦斯涌出量大于或等于０．５ｍ３／　ｍｉｎ）和煤与瓦斯突出工区ｆ隧道揭穿煤层，且有突出危险）。并根据瓦　斯工区含瓦斯的情况，划分瓦斯设防等级。　３瓦斯隧道施工防治技术措施　３．１隧道施工期间瓦斯隧道防治方案　瓦斯隧道施工制订了一套科学、严谨、完整的施工工序。超前钻　孔是在距煤层垂直距离１０ｍ时，在掌子面钻孔取岩（煤）芯，探明煤层　产状、顶底板岩性，并观察打钻过程是否有瓦斯动力现象。若打钻过　程中有瓦斯动力现象．按有突出危险处理。继续开挖至掌子面距煤　层垂距不小于５ｍ时停止掘进，按设计施作瓦斯排放孑Ｌ。在钻孔排放　瓦斯期间，经常检查钻孔内及风流中瓦斯浓度变化情况，当瓦斯浓度　明显降低时，采用钻屑瓦斯解吸指标法对防突措施进行效果检验。　若打钻过程无瓦斯动力现象，继续开挖，在掌子面距煤层垂距不小于　５ｍ时停止掘进，按设计施工２—３个瓦斯压力测定钻孔。封孔后采用　主动测压法测定煤层瓦斯压力，当瓦斯压力稳定３：　以上时，测得的　瓦斯压力即为该煤层瓦斯压力。瓦斯压力检测按《铁路瓦斯隧道技　术》规范相关条文进行检测。经瓦斯压力测定和钻屑瓦斯解吸指标　预测判定为无突出危险或经措施效果检验判定已无突出危险时，采　用震动放炮措施揭煤’放炮前切断隧道内所有非本质安全设备电源，　人员全部撤至洞口外２０ｍ以远且确认洞口外３０ｍ范围内无火源时，　放炮揭煤。放炮后至少３０ｍｉｎ后方可携带便携式报警仪进入隧道检　查。在隧道开挖穿过煤系地层时，如果瓦斯均匀涌出，涌出量波动不　大，只要保证足够的风量，风机正常运转完全可以保证隧道风流中瓦　斯浓度不超过规程的规定。但在瓦斯异常涌出时，由于风机风量相　对不变，当瓦斯异常涌出达到一定幅度时，隧道开挖掌子面、回风会　出现短时瓦斯浓度超限。瓦斯异常涌的有突发性、短期涌出量大等　特点是瓦斯隧道施工期间的最大威胁，也是瓦斯防治工作的难点。　根据隧道地质勘察报告和超前地质钻探及预报成果，隧道施工　时，针对塌方、放炮、开挖打钻、超前钻孑Ｌ及发生煤与瓦斯突出等不　同情况下可能出现的瓦斯异常涌出现象进行了分析，并对隧道的瓦　斯分区进行了重新划分，并根据不同的分区采取不同的施工方案及　瓦斯防治措施。　无瓦斯工区施工时，可不安装瓦斯监控系统，但必须配备便携式　瓦斯报警仪，可采用防治瓦斯专用钻机开展超前钻探工作，也可用风　钻在每循环打炮眼时打两个超过掏槽眼深度２ｍ以上的探孔。当施　工中出现以下情况之一时，则工区升级为低瓦斯工区、高瓦斯工区　或煤与瓦斯突出工区：１）超前钻探发现掌子面前方有煤层；２）超前钻　探时钻孔内有瓦斯涌出；３）打炮眼时发现炮眼内有瓦斯涌出；４）掌　子面发现有裂隙瓦斯涌出；在低瓦斯工区施工时，可以采用普通的　电气设备，但必须采用煤矿许用的爆破器材和爆破方式；必须进行　超前钻探和专业的瓦斯检查，安装瓦斯监控系统，配备便携式瓦斯报　警仪。在高瓦斯工区施工时，必须采用防爆型电气设备，必须采用煤　矿许用的爆破器材和爆破方式。必须进行超前钻探和专业的瓦斯检　３．２隧道二衬防瓦斯渗漏措施　隧道为高瓦斯隧道，瓦斯工区二次衬砌按实际瓦斯分级设计并　实施。隧道结构防水层全封闭作为瓦斯隔离层，喷射砼采用气密性　砼（掺加气密剂），其透气系数不大：于：１０～１　ｌｃｍ／ｓ；模筑砼采用气密性　砼（掺加气密剂），其透气系数不大于１０—１　１ｃｒｒｄｓ，施工缝进行气密性处　理，其透气性系数不大于１０—１ｌｃｍ／ｓ；（掺加高效抗腐蚀气密剂，气密　剂掺加量根据现场试验确定，满足设计抗渗等级、及气密性的要求，　气密剂执行ＪＣ４７３—２ｏｏ１《混凝土泵送剂》、ＧＢ５０１１９—２００３（（混凝土外　加剂应用技术规范》标准的要求。施工时，进行不问断通风应保证隧　道内任一处瓦斯浓度不大于０．５％　加强施工开挖过程中的瓦斯检　测，分段测定隧道瓦斯溢出量。隧道瓦斯衬砌段位置和长度根据现　场瓦斯监测结果确定，当预设瓦斯衬砌段检测无瓦斯时，采用一般段　设计施工；当检测吨煤瓦斯含量＜０　．５ｍ３／ｔ且瓦斯压力＜０．１５ｍ３／ｔ时，可　仅在二次衬砌和喷射混凝土采用气密混凝土，其他按一般段施工。　隧道的排水系统设置了水气分离装置，利用瓦斯气体比重较空气小　的原理通过该装置排到隧道洞口以外。　４几点结论　瓦斯是近几年来铁路和公路隧道频繁出现的一种危害较大的　隧道地质灾害。本文结合高瓦斯隧道的施工过程，在实践中总结了　瓦斯隧道施工过程中的预防措施、应对方案、实施效果。根据本文的　成果，得出以下几点结论：　４．Ｉ瓦斯是隧道及其它地下工程施工中面临的重大地质灾害。　近年来，修建在煤系地层中的公路、铁路隧道逐年增多，尽管隧道防　瓦斯施工技术不断发展，但由于瓦斯事故的突发性、变化性和隐蔽　性使得瓦斯事故仍接连不断。在煤系地层中修建隧道存在三个技术　困难：一是煤系地层多数含有瓦斯．有瓦斯爆炸危险；二是瓦斯压力　高的地层，存在着煤与瓦斯突出的可能；三是煤系地层一般为软弱　围岩，尤其是煤层中的软分层用手可捻成粉碎状。因此，对瓦斯隧道　尤其是高瓦斯隧道施工防治技术的研究尤为重要。目前我国瓦斯隧　道施工技术还处于发展阶段，近几年也出现了很多瓦斯隧道施工过　程中因各种原因引发的（特１重大事故。因此总结和研究瓦斯隧道施　工技术是十分必要的。　４．２瓦斯隧道尤其是高瓦斯隧：直施工前应根据该隧道的特点和　难点，分析隧道施工、运营过程中可能存在的风险及危害。瓦斯隧道　若施工中开挖、通风、揭煤等环节出现纰漏，必将对整个隧道的安全　生产埋下重大的安全隐患，产生巨大的危害。施工过程中主要的危　害有：塌方、窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出；运营过程中主　要的危害是瓦斯泄漏。只有针对瓦斯隧道施工过程中可能出现的不　同类型瓦斯异常涌出的特点进行详细分析，并提出解决方案，施工过　程中才能做到对有可能出现的事故，进行提前预防、及时处理，才能　避免事故的发生。　—．１２１——