隧道瓦斯综述

隧道瓦斯综述

瓦斯隧道分级综述

瓦斯隧道分级综述

瓦斯的基本知识

国内瓦斯隧道的分级方法及探讨 对国内10条瓦斯隧道的分级的研究

瓦斯是一种混合气体，主要成分是甲烷，占到80%-90%。通常在隧道开挖过程中，遇到有煤层的地方通常会有瓦斯的出现。所以在煤炭资源丰富的地方，也就是主要的瓦斯分布区。主要分布在华北和西北地区。其中，华北地区，西北地区，南方地区和东北地区煤层气（瓦斯）资源量分别占全国总量的56.3%、28.1%、14.3、1.3%。埋深100米以内、1000~1500米和1500~2000米的煤层气地质资源量，分别占全国总量的38.8%、28.8%和32.4%。并且全国大雨5000亿m³有14个，其中5000~10000之间的有川南黔北，豫西，川渝，三塘湖，徐淮等盆地，大于10000的有鄂尔多斯 盆地东缘，沁水盆地，准噶尔盆地，滇东黔西盆地群，二连盆地，吐哈盆地，塔里木盆地，天山盆地群，海拉尔盆地。主要大致分布见

图。

瓦斯爆炸的条件主要有4点：

1、 浓度。甲烷浓度5%-16%氧气浓度12%-20%。当二者浓度在区间外时则不会爆炸，会安静燃烧。

2、 接触高温热源。点燃温度一般650-750°C。 3、 瓦斯与氧气的混合气体有足够时间接触高温热源。瓦斯与高温热源接触时，并不会立即燃烧爆炸，而是经过一个很短的时间间隔，称为引火延迟，间隔的这段时间称为感应器，时间长短取决于甲烷和氧气的浓度，初压，点燃温度，几毫秒到十几秒不等。高温热源存在时间小于感应时间时，CH4不会燃烧或爆炸。

瓦斯隧道和施工时，可能发生的危害

1、 煤与瓦斯突出。在地应力和瓦斯压力共同作用下，很短时间破碎的的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出，伴有猛烈的声响和巨大的动能，同时释放出大量的瓦斯。

2、 岩石与瓦斯突出。原因与煤与瓦斯突出相似，还加上掘进放炮作用。放炮时，发生岩体破坏抛出的现象。

3、 瓦斯爆炸。达到爆炸浓度界限范围，并与高温热源接触超过感应时间，就会发生爆炸。 4、 煤尘爆炸。当煤质中挥发物占总可燃物１０％以上时，且形成小颗粒煤尘悬浮在空气中，当空气中小颗粒煤尘较多（３０ｇ／ｍ³）遇７００℃以上热源时就会发生爆炸。 5、 导致人员缺氧窒息。瓦斯含量在１６％以上时，空气中的氧含量就会相对的减少，有严重的窒息作用，但瓦斯含量达到40%以上时，人会立即窒息

6、 引起中毒。随着瓦斯聚集，瓦斯中硫化氢，一氧化碳等有毒有害气体浓度不断升高，当这些气体浓度超过最高允许界限是，就会引起场

内人员中毒。 瓦斯检测仪

介绍及原理：目前使用最为广泛的是光学甲烷检测仪（便携式甲烷检测仪），按其测量甲烷的浓度范围，分为0-10%（精度0.01%）和0-100%（精度0.1%）两种。原理，由于光的折射与空气密度有直接关系，以空气室和甲烷室（仪器内的两个气体储存室）都充入新鲜空气产生的条纹为基准，当含有甲烷的空气进入甲烷室时，由于空气室中新鲜空气与甲烷室中含有甲烷的空气的密度不同，他们的折射率也不同，从而通过它们产生的不同的干涉条纹来判断空气中瓦斯的浓度。 隧道瓦斯工区段的设计

1、 通过瓦斯底层的隧道，衬砌断面宜采用带仰拱的封闭式衬砌或加厚铺底，并视地质情况向不含瓦斯地段延伸10-20cm。

2、 含瓦斯的地层隧道应采用单层或多层的全封闭结构，并提高混凝土的抗渗性。 3、 含瓦斯地层的喷射混凝土厚度不应小于15cm,模筑混凝土二次衬砌厚度不应小于40cm。

4、 瓦斯地层宜采用超前导坑法开挖，探查瓦斯

种类和含量，并加强通风，以稀释瓦斯浓度。 5、 隧道竣工后，应继续对瓦斯渗入及含量进行检测，当封堵等措施仍无法隔绝瓦斯渗漏时，应考虑增设运营期间机械通风。

国内目前瓦斯隧道分级方法

铁道部2002年颁布的《铁路瓦斯隧道技术规范》对瓦斯等级进行了定量的划分，即当全工区绝对瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯工区，大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯工区。

在隧道通风时，若风速过低会使甲烷反流或在洞顶集聚形成甲烷带，所以《铁路瓦斯隧道技术规范》规定，瓦斯隧道施工中为防止瓦斯局部积聚，其回风流风速不宜小于1m/s,以单线铁路隧道全断面开挖为例，其隧洞的截面面积约5m*8m=40m2,每分钟通过隧道断面回风流的风量为1*40*60=2400m3/min,回风流中的瓦斯浓度为0.5÷2400=0.02%.远比规范中规定的洞内各处瓦斯浓度稀释到0.5%，故测出瓦斯浓度测出为0.5%时，判断为高瓦斯隧道，但其实洞内

各处瓦斯浓度远小于0.5%，不必按照高瓦斯隧道施工处理。

以上讨论可知，国内目前使用的瓦斯隧道分级方法过于简单，探讨出一种有效安全的瓦斯隧道分级方法十分有必要。而且瓦斯隧道分级时应该综合评价瓦斯隧道所处的地层岩性、地质构造、煤层厚度、 隧道埋深、水文地质条件五个主要因素，不应该只是在开挖过程中完全凭借测出的瓦斯浓度作为瓦斯隧道分级方法。

对国内数十条瓦斯隧道分级方法的研究

成都简阳快速路龙泉山2号天然气判断标准及处理流程

隧道

成简快速路龙泉山2号隧道设计为高瓦斯隧道，最大埋深322米，根据地质勘察资料反映，瓦斯来自隧道下伏侏罗纪中统遂宁组和沙溪庙组泥质砂岩、砂岩和泥岩中的天然气。该岩层属于洛带气田的主要油气层，而隧道洞身所穿越的地层主体为侏罗纪上统蓬莱镇组的砂岩和泥岩。该岩体受区域构造的影响，岩体中密布的节理和小型断层成为天然气良好的通道。因此采用TSP超前地质探测来探测节理和断层，实现对可能泄漏瓦斯的裂隙密集区，断层破碎带，和岩层产状

突变进行宏观预报

在施工过程中对隧道采取的对策主要有，TSP超前地质预报，地质编录，和水平钻探三种方法，对掌子面前方围岩和瓦斯情况进行精确预报 TSP地质预报主要采用TSP-200型地址探测仪，其采用回声测量的原理，通过地震波在不同的地质体中和不同的地质界面产生的反射波特征来预报前方可能出现的断层岩石破碎带。来预测瓦斯的出现。

地址素描法，由专业地质人员对隧道的工程地质，水文地质特征进行详细的编录并绘制地质素描图，每个循环根据掌子面的地质特征，结合勘察地质资料，对掌子面前方的地质情况进行预测，绘制地质纵断面图并提出工程措施。 超前水平钻探，最简单最有效的预报方法。采用水平地质钻机在开挖面钻1-3个孔，分别位于拱顶和拱腰部位，直径89mm,但此法只适用于短距离，一般孔深小于50m,钻孔过程中同时对溢出的瓦斯浓度进行检测.

浓度监测方法：1检测天然气压力及集聚位置①小于015MPa正常开挖②0.15-0.74加强通风自然排放③大于0.74，或者单孔涌出速度大于

4L/min.掌子面掘进至天然气聚集位置5m处，停下施作排放孔，若经过24小时压力仍大于0.74MPa,则应封闭泄漏孔，另作专门处理。2检测天燃气浓度：①天然气或二氧化碳浓度小于0.5%正常通风②开挖工作面回风流中天然气或二氧化碳浓度达到1.5%，停止工作撤出人员，切断电源进行处理。

西成铁路XCZQ-3标段瓦斯隧道施工方案

根据设计图工程地质说明显示，线路位于川北油气田产区，根据临近工点天燃气测试结果和相关调查表示，油气资源一般都分布在侏罗系下统自流井中，埋深2000-2800米，天然气等有害气体可能顺着岩层构造裂隙上逸，并在洞身范围基岩裂隙或缝隙中局部游散富集，形成气囊，并具有随机性和不均匀性，危机隧道施工安全。 施工方案

1. 瓦斯超前预报和预处理

方法⑴超前探孔，每个断面6个超前探孔，孔径89mm,单孔长度30m搭接长度不小于5m。探孔处设置监测点，以检测是否有瓦斯涌出。若探测有有害气体，应详细记录有害气体涌出位置，压力，浓度，有害气体的成分等，根据浓度及涌出量决

定是否进行压力测定。当探测孔使用完毕后应及时用封泥或水泥浆封孔，以防止放炮时引爆孔内瓦斯导致隧道瓦斯爆炸。

⑵钻孔过程中异常现象及处理（当发现以下异常现象时应，立即报告，停止工作，撤出人员，切断电源）

① 当检测孔瓦斯涌出量大于5L/min,瓦斯压力大于1MPa时，必须停止掘进，在涌出孔附近施作排放空进行排放，若24小时不能使其降低，应封孔另作处理。

② 钻孔时有夹钻、顶钻、顶水、喷孔等动力现象。 ③ 瓦斯浓度突然增大或忽高忽低。

（3）瓦斯探测后的预处理

利用已有的超前探孔进行注浆预处理，把有害气体可能顺着岩层构造裂隙逸出的通道最大限度的封闭。 2. 钻爆作业

（1） 瓦斯工区钻孔作业必须采用湿式钻孔，且要先开水后开气：当作业地点20m以内风流中瓦斯浓度大于1%，应停止作业。

（2） 瓦斯工区装药与爆破应符合下列规定。

① 爆破地点20米内，瓦斯浓度小于1%

② 爆破地点20米内，矿车、碎石，煤渣、等物阻塞开挖断面不能大于1/3 ③ 通风应风量足，风向稳 ④ 炮眼内煤，岩粉清除干净 ⑤ 炮眼封泥不足或不严不能进行爆破 3，施工通风

非瓦斯工区通风宜采用压入式或混合式，低瓦斯隧道施工通风采用压入式，也可以采用巷道式。高瓦斯工区和瓦斯突出工区应采用巷道式。低瓦斯隧道，斯浓度应稀释到0.5%以下。高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独立坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下。平行坑道仅作巷道式通风的回风道时，其浓度小于0.75%。

4.电气设备与作业机械

当瓦斯浓度超过0.5%时，机械应立即熄火停止作业，进行瓦斯处理后在进行作业。

曹家庄瓦斯隧道

玉蒙—蒙自铁路曹家庄隧道全长3882m,起止里程DK71+160～DK75+042。全隧根据设计要求共分三个工区施作。主要瓦斯施工区段为二工

区斜井工区DK72+472～DK73+712段内,三工区出口工区DK73+712～DK75+042段内炭质页岩地段为疑似瓦斯地段。

根据区域地质资料,三叠系上统火把冲组下段中含煤层, 煤厚约0.8m。在云龙山附近见许多小煤窑,现已封闭,但见开采痕迹。据访问煤质较好,为无烟煤,开采规模小,煤洞长度20m～40m,用明挖开采。隧道DK72+690～DK73+576段,在穿越该地层时最大埋深约150m,应防瓦斯。另下远古界昆阳群美党组板岩中见炭质页岩及受构造挤压形成的板岩页岩炭化层可能会聚集有害气体。 2)隧道DK72+690～DK73+576段通过含煤地层,属溶蚀、剥蚀低中山地貌,地势左低右高,岩性为Fbr断层角砾,Th1 3砂岩夹泥岩及煤层,Tg2灰岩、白云岩中厚层。风化层厚度较大,岩石极为破碎,岩溶强烈发育,可能会揭示隐伏的溶洞和溶管道水、涌泥等问题,最大涌水量12900m3 /d。李浩寨断层为活动断层中可能有瓦斯。DK74+200～DK75+042段岩性为Pt1m板岩夹炭质页岩,中薄层状。风化厚度大,岩质软,岩体破碎,局部有瓦斯聚集的可能。

瓦斯检测预报

超前地质预报及超前探孔

含煤地层应采用TSP203地震波进行前方岩层界面预报定位。为详细掌握掌子面前方地质状况,探明前方是否过煤层、采空区及其大致位置,过煤系地层段增设超前探孔<75mm,长30m,每断面3孔,每25m一循环,以判断前方是否遇煤层。

瓦斯探孔

瓦斯探孔直径为75,钻孔与煤层顶板交点应控制在衬砌开挖轮廓线外5.0m范围内。

瓦斯预测孔

根据设计拟采用钻屑指标法进行预测,当掘进工作面距煤层

顶板垂距5m远时,打穿透煤层全厚的预测钻孔,见煤后改用电煤钻(钻头直径42)打穿煤层,每打1m煤孔,收集全部钻屑,按照《防治煤与瓦斯突出细则》规定,检测有关指标,判定其突出危险性。部至少打2个预测孔,预测煤层突出危险;部至少打1个预测孔,为检测性预测孔,以确定上部排放瓦斯时对本部煤体的影响,判定是否需要排放瓦斯。3.1.4

瓦斯检测采用便携式AZJ291B型甲烷检测报警仪进行洞内瓦斯浓度

监测,每一工作面配备三名专职瓦斯检查员(24h),对于关键工序的关键时刻(如钻眼放炮前、出碴过程中)和重点部位(如工作面顶部、电气开关附近)认真检测,若瓦斯浓度超限(进风侧为1%,回风侧为0.75%),立即停止工作,及时采取治理措施。

瓦斯的防治

1)保证洞内有足够的风量和风速。洞内设双机双管路通风,供电采用双回路电源。施工期间连续通风,瓦斯地段的风速最小不低于1m/s,最大不超过6.0m/s。2)机电配置。在瓦斯施工地段,所有机电设备配备防爆型。洞内各种机电设备严禁接零,严禁带电检修。3)爆破使用毫秒雷管和煤矿安全炸药。毫秒电雷管最后一段的延期时间不超过130ms,施工爆破另做特殊设计。工作面瓦斯浓度超过1%时禁止放炮。放炮时工作面内全部停电,洞内全部人员撤至洞外。4)爆破后,施工支护及时施作。衬砌根据设计按耐腐蚀混凝土灌注,抗渗不小于P9,衬砌紧跟开挖面,以便及时封闭瓦斯逸出。5)瓦斯浓度超过规定值,要进行瓦斯排放,排放前按照双通道回流抽压排放措施,有步骤地组织排放

开挖时,坚持超前钻探,分次起爆,随时支护,保证安全的原则。钻孔时采用湿式钻孔。起爆前,应仔细检测瓦斯浓度,在放炮地点附近20m以内风流中,瓦斯气体浓度大于1%时,不能起爆。瓦斯隧道爆破开挖之后,应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。隧道洞内衬砌采用整体混凝土衬砌台车施工,拱墙一次成型。

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0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.15mm/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,在报请监理工程师批准后,提前施作二次衬砌。

成兰铁路瓦斯隧道

本标段有2座隧道，为安县隧道和柿子园隧道，标段内隧道总长11879米，安县隧道总长3015m，施工起讫里程D2K73+335～D2K76+350，为单洞合修，隧道进口接路基工程，出口紧邻睢水河双线大桥，隧道最大埋深320m；柿子园隧道总长14069m，隧道进口紧邻睢水河大桥桥台工程。隧道最大埋深680m，本标段起讫里程D2K76+696～D3K85+560，共8864米，为单洞合修段。地层岩性主要以千枚岩、板岩为主，夹砂岩、灰岩、页岩（含煤层），零星分布花岗岩。占线路长度约70%的段落岩体为极为软弱破碎的板岩、碳质板岩、片岩、千枚岩，受构造影响，多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎，软岩和破碎岩岩体性条件极差。

施工方案：

1.瓦斯隧道分类

依据设计图纸安县隧道出口、柿子园隧道进口、柿子园3#横洞定性为低瓦斯工区。

2.总体施工方案

隧道各低瓦斯工区作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，使用非防爆型，相应的机械、设备需严格标识、管理。 3.瓦斯检测与监控方案

隧道各低瓦斯工区采用便携式瓦斯检测仪进行瓦斯检测、监控。 4.瓦斯隧道监测的内容

在施工中，对安全生产影响最大的是瓦斯(主要成分是CH4)的浓度。主要以CH4为监测对象，同时对CO、H2S及洞内风速进行监测。监测CH4、CO、H2S气体的浓度变化情况及风速变化情况。 洞内超前钻孔预报预探：

在隧道开挖面布置超前钻孔，对前方及隧道周边短距离的地质进行预探，钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，若遇瓦斯、原油及有害气体溢出段，则应加强对各项施工措施的施工准备工作。 （1）超前钻孔

超前地质钻2孔。详细记录岩芯资料，并测瓦斯压力浓度。如遇地质岩性明显变化，或随着向前掘进瓦斯浓度升高梯度变大时，不论是否为设计高瓦斯地段，均应加强超前钻孔探测。以防瓦斯突出及大量有害气体冒出。 采用液压钻机（ZDY3200S）钻孔，钻孔孔径φ108mm，各循环搭接长度不少于5m。

（2）加深炮眼

加深炮眼5孔，每孔长3～6m，加强瓦斯的探测及瓦斯的排出。 如具有煤与瓦斯突出危险性应及时提出，以修正和调整施工方案，可采用钻孔排放，抽放瓦斯，强力通风，水力冲孔、钢架支护等技术措施，将突出危险性降至安全指标内。

加强瓦斯检测、监控及通风管理:

（1）严格执行前述瓦斯检测、监控方案及通风方案，确保洞内瓦斯浓度指标在安全指标内。

（2）停电、停风时，要通知瓦斯检查人员检查瓦斯；恢复送电时，要经过瓦斯检查人员检查后，才准许恢复送电工作。

（3）为防止机电设备防爆性能失效或工作时出现火花以及放炮产生火焰等引燃瓦斯，严格遵守瓦斯浓度界限的相关规定：开挖工作面风流中瓦斯浓度达到0.5％时，必须停止工作，撤出洞内所有施工人员，切断洞内电源，加强通风，进行处理。

华蓥山瓦斯隧道

华蓥山隧道进口位于四川盆地东部，横穿走向北北东向华蓥山背斜北段，路线走向与越岭山

脊走向近于正交。隧道进、出口分别位于渠县临巴镇杨家弯和大竹县田坝乡李家附近。华蓥山隧道进口段与出口段均穿越须家河组（T3XJ5）一、三、五、七段的煤系层，煤系层均含有大量瓦斯工区，煤尘有爆炸性危险。隧道进口段与出口段均穿越了须家河组（T3xj）一、三、五段的煤系地层，煤系地层均含有大量瓦斯和其它有害气体。雷口坡组（T21）和嘉陵江组（T1J）地层可溶岩段含有天然气，并常拌含H2S。二叠系龙潭组(P21)含煤地层位于嘉陵江组（T1j）下方，中间相隔飞仙关组（T1f）和长兴组(P2C)两地层组，间距约300米（据区域资料），离隧道较近，有害气体可能通过断层、大的构造贯通裂缝和地下水运移串至隧道。在老窑、采空区、大的溶洞和封闭构造裂隙有可能聚集瓦斯和其它有害气体。

瓦斯隧道

1、瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种，瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。

2、瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共四类。

3、低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯工区；大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯工区。

4、瓦斯隧道只要有一处有突出危险，该处所在的工区即为瓦斯突出工区。

判定瓦斯突出必须同时满足下列4个指标 ⑴瓦斯压力P＞0.74 MPa； ⑵瓦斯放散初速度△P＞10； ⑶煤的坚固性系数，f＜0.5； ⑷煤的破坏类型为Ⅲ类及以上。

对华蓥山隧道第3、第4项指标不一定适合，但隧道穿越煤层区，有可能存在瓦斯积聚现象，故本隧道不排除瓦斯突出的可能性。

瓦斯检测

1、确定重点检测地段

①开挖面及其附近20m范围内的风流中； ②断面变化交界处上部，导坑上部，衬砌与未初砌交界处上部以及衬砌台车内部等容易积聚瓦斯的地方；

③局扇20m范围内的风流中； ④总回风流中； ⑤各洞室和通道；

⑥机械、电气设备及其开关附近20m范围内； ⑦岩石裂隙、溶洞和采空区瓦斯溢出口； ⑧局部通风不良地段；

⑨技术负责人指定的检测地点。

2、在瓦斯隧道施工中应安设瓦斯自动检测报警断电装置

3、便携式瓦斯检测报警仪的检测质量控制 防止瓦斯突出预案

采用地质雷达和电磁辐射技术预测物探方法初步预测工作面突出危险性，再采用钻探方法实施防突措施。根据现场实际情况，采用全断面超前钻孔方法预测工作面突出危险性。预测孔超前安全距离保持在10m以上，严禁超掘。

采用钻孔排放作为防突的主要手段，钻孔排放瓦斯应按下列要求进行：

A、钻孔排放应先进性设计。设计内容应包括：煤层（采空区）赋存情况、煤层参数、预测时的各项指标、排放范围、钻孔排放半径、排放时间、排放孔个数、每孔长度和角度、排放孔施工及排放期间的安全措施等。

B、排放时间、排放半径及排放孔个数，应根据排放范围及隧道总工期综合分析确定。

C、钻孔排放位置应设在距煤层（采空区）垂直距离不小于3m的开挖工作面上，施钻时各孔应穿透煤层（采空区），并进入顶（底）板岩层不小于0.5m。

D、钻孔排放布孔时，在煤层厚度1/2处的孔距不应大于2倍排放半径，一般孔底间距不大于2m，并以此计算各孔的角度和长度。

E、排放孔施工前应加强排放工作面及已开挖段的支护，防止坍塌造成突出。 F、排放孔施工必须严格按照设计施钻，钻孔过程中应有专人检查其角度和长度。 G、排放孔施工过程中应注意观察各种异常情况及动力现象，当某孔施工中动力现象严重，可暂停该孔施工，待其它孔施工完工后再施工该孔。

瓦斯隧道施工期间，建立瓦斯通风监控、检测的组织系统，测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪，高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外，尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置并配备救护队。

洞身开挖与支护

开挖时应按围岩类型及设计预留变形量进

尺，施工中应根据围岩超前地质预报和监控量测结果及时调整施工进度。本隧道采用台阶法开挖施工。

黄家梁隧道高瓦斯工区

施工方案

隧区属构造侵蚀，风化剥削中低山区地貌，山岭呈北东向展布。隧道穿越第四系全新统黏土、侏罗系泥岩夹砂岩、砂岩。

黄家梁隧道主要不良地质为油砂岩、原油及有害气体、顺层、滑坡等：隧道钻孔中最浅28.3 m 见油砂岩，最深119.8m 见油砂岩。隧道洞身钻孔DZ-HJL-07 天然气浓度最大为25220ppm（封孔24小时测得）；DZ-HJL-08 孔天然气浓度最大为28450ppm（封孔24小时测得）。原油主要赋存于局部节理裂隙内和层理裂隙内。硫化氢气体及二氧化硫对隧道施工和隧道结构耐久性会造成危害。

设计单位根据以上地质勘测情况和相关咨询技术资料，判定黄家梁隧道DK434+500～DK439+500 段为高瓦斯段落，1#斜井、2#斜井、3#斜井施工区段在此范围，为高瓦斯工区，设计采用有轨运输施工方式；其余为地段为低瓦斯工区，设计采用无轨运输施工方式。

1）黄家梁隧道DK434+500－DK439+500高瓦斯段初期支护喷射砼、仰拱及拱墙二衬砼添加气

密剂。喷射混凝土透气系数不应大于10－10cm/s，

－

仰拱、拱墙衬砌混凝土透气系数不应大于1011

cm/s，气密剂选用非引气型，衬砌混凝土施工缝应进行气密处理，其封闭瓦斯性能不应小于衬砌本体。仰拱、二衬与初支间设全封闭防水、防气隔离层。

（2）隧道初期支护采用湿喷混凝土施工工艺，设备选用TK600型湿喷机（防爆型）。 通风方式

（1）各工作面均采用压入式通风，通过双抗风管(阻燃、抗静电)将新鲜空气送至掌子面。各洞口通风机设在洞外距洞口30m处，避免产生回风污染。

（2）在隧道各开挖掌子面至主风管出风口地段设置移动式5.5KW防爆局扇(安装在平板车上)向掌子面供风，以增加瓦斯易聚集地段的风速，防止瓦斯聚集。

（3）在各隧道二衬台车上设5.5KW防爆局扇向洞口方向引风，将模板台车顶部、死角等部位瓦斯引出。

（4）在每个隧道的紧急避车洞处设置5.5kW局扇一台，以吹散该处聚集的瓦斯。

（5）在掌子面至模板台车地段的死角、塌腔等部位根据瓦斯检测结果对其吹入高压风，将其聚集的瓦斯吹散排出。

（6）拟在黄家梁隧道1、2、3号斜井与正洞边缘约10m～20m处各增设1个φ1.5m竖井，在通风竖井出口处安装抽出式通风机，起到加快回风速度快速排烟的作用，快速排出掌子面爆破后形成的炮烟和粉尘及溢出的瓦斯，起到快速降

低瓦斯等有害气体浓度，改善正洞通风效果，确保施工人员职业健康安全。

金家岩瓦斯隧道 金家岩隧道位于四川省江油市二郎庙境内。起始里DK449+901～DK461+930，全长12029m，为本标段第一长隧道，也是本标段重难 点工程。全隧通过的地段以泥岩夹砂岩为主，单斜构造，地层岩性及地质构造相对单一，围岩整体状况较差，地下水发育程度一般，线路走向基本与岩层走向一致，右侧岩体顺层。遂区上覆第四系全新统坡洪积粉质黏土、块石土及坡残积粉质黏土等；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组上段和下段泥岩夹砂岩，另本段含油砂岩；施工可能遇瓦斯等有害气体。

瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种，瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共四类。低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯工区:大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯工区。瓦斯隧道只要有

一处有突出危险，该处所在的工区即为瓦斯突出工区。高、低瓦斯隧道分类是相对的，低瓦斯隧道若通风效果不好，瓦斯聚集后也会形成高瓦斯，高瓦斯隧道加强通风后亦能变成低瓦斯隧道。瓦斯隧道施工，关键在于加强通风、监测、超前地质预报及控制爆破等工序。 施工方案：

1）隧道通风采用压入式通风,瓦斯检测采用人工检测,隧道施工采用新奥法施工，人工风钻打眼，矿用炸药、煤矿许用电雷管起爆，光面爆破，超前小导管和喷射砼支护，台阶法开挖，砼在洞外集中拌和，砼运输车运输，泵送入模。 2）隧道开挖后立即施作初期支护，及时进行仰拱施工，尽快完成二次衬砌，及早封闭，减少瓦斯溢出量。遵循短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌的原则稳步前进。

3）隧道通风采用压入式通风，掌子面至模板台车地段的死角、塌腔等部位设置移动式局扇（采用轴流风机）配合软风管供风，以增加瓦斯易聚地段的风速，将积聚的瓦斯吹出，防止瓦斯积聚。辅助坑道与正洞交叉洞安装2台110KW射流风机（1台备用），所有掘进工作面的局部扇

风机都须装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）、一闭锁（风、电）设施，保证局扇、风机可靠运转。 4）施工模式的选择

结合本工程特点，采取瓦斯浓度限值防爆施工模式组织施工。 （1）瓦斯浓度限值

参考和借鉴同类隧道施工方法，拟定以下四种施工状态：

①、瓦斯浓度＜0.25%为正常作业状态，在此限值内宜采用通用设备。

②、瓦斯浓度在0.25%～0.5%时为防爆作业状态，在此限值内宜采用“矿 用一般型”设备。

③、瓦斯浓度在0.5%～1.0%时为警戒防爆作业状态，在此限值内郭应选用“矿用防爆型”设备。

④、当瓦斯浓度在1.0%～1.5%时为警戒防爆监视作业状态，在此限值内郭应选用“矿用防爆型”设备。指挥员和瓦斯检测安全员必须在现场随时进行监督测，以掌握瓦斯变化状态，及时报警并进行处理。

金家岩隧道设计为低瓦斯隧道，拟采用通用施工机械设备，减少投资和提高施工效率。

勒不果喇吉隧道瓦斯专项施工方案

一、工程概况

雅泸高速公路勒不果喇吉隧道位于四川省凉山州冕宁县曹古乡与城厢镇之间，与108国道相邻。隧道全长：左线2229m、右线2233m。 设计行车速度80km/h。隧道限界：净宽10.25m（单洞），净高5.0m。地震设防烈度为Ⅸ度。隧道穿越的勒不果喇吉山脊属小相岭山脉西翼一条近北北东—南南西走向的山脊。勒不果喇吉山脊海拔2270～2470m。隧址区总体属中高山构造剥蚀地貌，山脊斜坡地形，山脊北侧坡脚（隧道雅安端洞口段）及南侧坡脚（隧道泸沽端洞口段）发育坡洪积扇。隧道通过的山脊最高点地面高程约2470m，相对高差约410m。区内沟谷纵横，山峦起伏，冲沟较发育，地形变化大。

根据隧道勘察的地质测绘及钻孔揭露，三叠系白果湾组含炭质泥岩、炭屑，泥岩呈深灰色、灰黑色，说明此地层含有有机质成分，具有一定的生烃能力，应该有煤层瓦斯存在。根据区域地质资

料，白果湾组地层为凉山州的主要含煤地层，含煤性好的地段可含煤4～6层和较多煤线及炭质泥岩，可采一般1～3层，可采总厚可达1～2m，隧址区地层含煤性较差，基本不含真厚度0.5m以上的可采煤层，但仍含有煤线及炭质泥岩，所以此地层有瓦斯存在。详勘SZK4钻孔的瓦斯压力测试表明：该地层在标高2139.51～2060.18m处瓦斯测试压力为0.41Mpa，标高2180.89～2146.75m处瓦斯测试压力为0.29Mpa。初勘时在AK208+970R15钻孔标高在2099.80～2114.74m段石英砂岩底部岩芯中见有炭屑，呈斑点状零星分布，用力擦炭屑有污手现象，瓦斯测试压力为0.49MPa。这也证明地层中有瓦斯存在。 综上所述：隧址区白果湾组地层含有瓦斯，勒不果喇吉隧道全洞身按瓦斯隧道设计。根据瓦斯压力测试结果和本区的含煤性，隧道发生煤与瓦斯突出的可能性不大，为瓦斯隧道。区内地质构造复杂，节理裂隙发育，可能存在裂隙瓦斯。 2.施工方案

（一）、总体施工方案

隧道通风采用压入式和巷道式相结合的通风方式；瓦斯检测采用人工检测和自动检测相结合的

检测方式；隧道施工采用新奥法施工，人工风钻打眼，矿用炸药、煤矿许用电雷管起爆，光面爆破，超前小导管和喷射砼支护，台阶法开挖，防爆挖掘机辅助防爆装载机挖、装，防爆自卸汽车运输，二次衬砌采用防爆模板台车衬砌，砼在洞外集中拌和，防爆砼运输车运输，泵送入模。 隧道开挖后立即施作初期支护，及时进行仰拱施工，尽快完成二次衬砌，及早封闭，减少瓦斯溢出量。遵循短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌的原则稳步前进。

隧道通风采用压入式和巷道式相结合的通风方式；掌子面至模板台车地段的死角、塌腔等部位设置移动式局扇（采用轴流风机）配合软风管供风，以增加瓦斯易聚地段的风速，将积聚的瓦斯吹出，防止瓦斯积聚。每个洞口安装2台110KW射流风机（1台备用），通过φ1500mm双抗阻燃风管将新鲜空气送至掌子面。通风机设在洞外距洞口20m以外处。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迅速缩至爆破抛掷区以外。所有掘进工作面的局部扇风机都须装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）、一闭锁（风、电）设施，保证局扇、

风机可靠运转。

瓦斯检测采用便携式瓦检仪人工检测、超前钻孔探测和KJ90安全视频监控报警断电装置系统相结合的检测方式；全方位、全天候检测，及时报警，快速撤离现场，降低事故发生的风险，确保安全施工。

洞内供电固定敷设的照明、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。固定照明灯具，可采用EXdⅡ型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具，采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯；移动照明必须使用矿灯。设置瓦斯浓度超限与供电的闭锁装置。在洞口安装了避雷系统。

（二）、重、难点的施工方案

隧道施工的瓦斯监控方案、通风方案、供电方案及机械防爆性能改装是实施性施工方案的重、难点。

归连铁路某隧道瓦斯专项施工方案

归连铁路某标段的某隧道为I级单线铁路隧道，隧道选址位于某附近，进口DK23+520~550和出

口DK23+858~888段为V级围岩，根据隧道进口路堑开挖揭示地层看，地表覆盖层为腐殖土厚度0.3m~0.8m不等，下伏黏土，厚度在2~6米，其下为强风化砂岩呈灰色泥状，厚度在3~4米，其下岩层为灰色风化砂岩和褐黄色砂岩互层，局部有强风化泥岩锲入，设计隧道穿越地层为三叠系上统须家河组砂岩、泥岩，含煤线。根据纵断面图可以看出，在D1K23+778~+888出口段隧道穿越煤线，其余段隧道底板下部砂岩、泥岩下有煤层下伏。同时设计说明提示含煤层可能有采空区，故本瓦斯隧道控制重点应在穿越煤层和地质预报采空区的有无上。隧道设计为低瓦斯隧道 不同地质、不同级别、无煤层、有煤层的超前预报及预防瓦斯的施工方法

第一节 进口段D1K23+520~550段

本段为V级围岩段，拱顶为强风化砂岩，底板为砂岩弱风化，根据现场隧道前路堑开挖揭示地层看，底板距煤层应有一定距离，本段如果没有断层错动，带动煤层上移，应该没有煤层侵入隧道轮廓内，因此本段超前地质预报至少采用1个Ф108超前钻孔配合掌子面地质素描，来验证前方是否有断层、煤层及裂隙带走向，验证孔没25m

一循环，每孔30m，如探测出前方有断层无煤层（断层大于1m时，且瓦斯压力大于0.74MPa即瓦斯隧道分级为1级时见后述瓦斯隧道分级），除按照断层加固方法加固拱墙部分外（本加固方法可参见某隧道进洞专项施工方案，一般采用小导管注浆），应在底板及墙底脚向上3米范围内环向采用Ф42小导管4.5~5米长，环向0.5米一根，纵向0.5米1环，梅花型布置，进行注浆封堵，注浆后要求检验注浆效果，如果不合格需要补注浆。对于小于1米的未见煤层的断层，则使用3.5米Ф42小导管，按照上述间距进行注浆。对于见到煤层的断层，则按照后述煤层防治瓦斯措施对煤层进行检验，如果有突出可能，按照防突措施进行瓦斯排放，合格后按照正常施工方法揭煤施工，如果长时间排放仍不能够正常揭煤的，按照后述帷幕注浆后，揭煤通过。本段岩层水平分层较薄，在0.15~0.4m，且由于地质应力影响呈穹隆状，为煤的形成及瓦斯赋存提供了地质条件，因为瓦斯通常是循裂隙散逸的，而本段水平岩石裂隙主要为V形，开裂仅限于本层，且从地质纵断面图看，砂岩下部尚有泥岩层，因泥岩透气透水性较差，所以底板如果横向无断层

或大的裂隙，瓦斯放散应该不多，可以在开挖仰拱后，立即施作喷射砼，应能较好的防止瓦斯进入隧道，本段瓦斯监控重点应放在纵向裂隙上，因从路堑开挖后看地层情况，其纵向裂隙与隧道中线呈20~30度角相交，且裂隙带较深，已经深入泥岩，并且有几条，按照其分布特点，可能会贯穿隧道左右侧，故在瓦斯监控过程中，要重点监控该裂隙附近拱顶瓦斯浓度，如有异常，应先加强通风，而后对裂隙表面采用人工风镐开凿，使表面到开凿底面深度达到30cm以上，宽度不小于5cm，然后，采用气密性耐腐蚀喷射砼满喷，该处喷射砼边缘应距离裂隙边缘不小于0.8m，要求此处喷射砼应该与相接砼连接紧密，无缝隙。本段由于采用正台阶施工，施工上台阶时，要保证爆破后立即排险，并在碴堆上即开始初喷砼5cm，并封闭掌子面，防止塌方。然后迅速将碴堆耙至下台阶，进行初期支护施工作业，要求障碍物不能挡住上台阶1/3，防止发生瓦斯爆炸。

第二节 进口段D1K23+550~+748段 本段为IV级围岩段，地表有起伏，但无明显断层，在里程到D1K23+748处，隧道底板距煤线顶

板高度大约2米本段应该注意的是除第一节叙述的外，要应在距离D1K23+748前面20米处就应该增加1个Ф108超前探测孔，其位置应该设置在隧道仰拱中心，防止有小的构造断层使煤线或者煤层侵入隧道轮廓而因为探测孔设置位置较高没有发现而误入煤层，发生瓦斯或者煤突出，应对此探测孔进行瓦斯检测，以验证有否瓦斯和煤突出可能，如验证有煤层出现，应及时跟设计取得联系，另行设计，并按照后附煤层瓦斯防治措施，增加探测孔，以确定煤层各种产状及赋存特征。本段底板应该进入泥岩，为防止设置因煤层瓦斯压力导致隧底出现反拱，应在隧底每3~5m设置监控量测点，随时对其进行观测，当发现隧底异常，出现大的上凸或者隆起时，应及时与设计取得联系，另行设计或者变更，本方案根据多年隧道施工经验，出现反拱现象时，应该立即采用Ф42小导管长3.5~4m长，按照1.0m×1.0m梅花型布置，应该从反拱点到洞口方向3~5m开始向反拱点注浆加固，加固长度应超过反拱点向掌子面方向不小于5m，浆液宜加入早强剂，要求终凝时间不超过20min，隧底左右应该从墙底脚向上2m范围内，均需注浆，注浆压

力不应小于瓦斯压力，并且不得小于3MPa。注浆结束后应检查效果，同时增加监控量测频率，密切观察隧底动态，经观测一周后再无反拱出现，可以视作加固已经完成，隧底变形得到控制，如果在此期间仍有变形存在，则按照上述间距对该段底板进行补注浆，直到变形得到控制为止。在施作小导管钻孔时，要密切注意底板应力变化情况，如出现顶钻、卡钻、瓦斯逆向喷出、空气带煤粉喷出或者出现闷雷声等，应该视做有瓦斯和煤突出的可能性，应立即撤出所有工作人员，并将照明及动力电等关闭，但不得停止通风，应立刻上报设计，进行防突设计，因隧道地质情况设计未采用超前地质预报查明，所以设计未对本段隧道隧底加固进行说明，在发现反拱现象后应立即上报设计，并附本段施工方法供设计参考。本段瓦斯监控重点在底板纵、横向裂隙、靠近煤线处顶板、掌子面等，随时对上述部位进行检查，并在瓦斯检查记录牌上写明瓦斯浓度等，发现有瓦斯及煤突出预兆的异常现象要在第一时间通知撤出所有施工人员，然后停电，不能停止通风，并立即上报项目部和设计，以便争取时间制定应急方案。本段采用全断面开挖，通风条件完全能

够满足瓦斯隧道要求，因此时掌子面离进口已经达到200米以上，为保证瓦斯隧道要求的风速要求，如果将风机功率调至最大，风速仍不能满足要求，可以考虑在D1K23+720处加设中继风机，以保证风速。

第三节 进口段D1K23+748~+858段 本段为IV级围岩段，在本段隧道已经开始穿越煤线或者煤层，本段所有施工均应按照煤层瓦斯防治措施，增加探测孔，以确定煤层各种产状及赋存特征，经上报设计后进行揭煤设计。经勘察，煤线或者煤层较薄的（不大于2米厚）可以直接采用石门揭煤，经验证满足煤和瓦斯突出条件的，采用瓦斯排放，经检查达到排放标准的，可以采用石门揭煤，对于长时间排放仍不达标的，可以采用帷幕注浆，然后采用石门揭煤快速通过煤层。对于未经帷幕注浆的煤层，因其底板强度难以达到设计要求，故应与设计取得联系，在设计允许的情况下可以采用第二节所述小导管注浆加固底板煤层。本段瓦斯监控应该以掌子面、拱顶、煤层出露点为重点，同时着重爆破前掌子面20m范围内瓦斯浓度，严防瓦斯超标照成瓦斯爆炸，在瓦斯超过2.0%应立刻撤出所有施工人

员，加强通风，在瓦斯浓度降低到0.5%后，方可由专职瓦斯检查员，进洞检查合格后方可进入隧道进行爆破，爆破以震动法，药量不允许超过平时药量的1/3。

第四节 出口段D1K23+858~+888段

本段为V级围岩，采用正台阶开挖，根据地质纵断面图，本段隧道应该已经穿过设计煤线或者煤层，为防止设计煤层下部仍有煤层下伏，应在隧道底部及拱顶设置2个Ф108超前探测孔，经勘察无煤层也无瓦斯，按照普通隧道V级围岩施工方法爆破开挖，如勘察在顶部或者底部仍有部分煤层，需要按照设计进行煤和瓦斯突出检验。在无突出可能的情况下，可按照石门揭煤。见后述。本段瓦斯监控重点为检查探测控瓦斯、顶板、掌子面及其20m范围内瓦斯浓度，对底板煤层仍需要联系设计按照第二节小导管注浆加固。

天台山高瓦斯隧道综合技术研究

天台寺隧道是达成线扩能改造工程的重点控制项目,是铁道部2006年三大在建高瓦斯隧道之一。隧道穿越龙泉山山脉,位于淮口)石板滩段东端,起讫里程为DK294+600~DK297+606,全长3006m。其中Ó级围岩2346m、占全长78.04%,Ô

级围岩330m、占全长10.98%,Õ级围岩330m、占全

长

10.98%;

隧

道

在

进

口

段

DK294+683~DK294+714段穿越红花塘(F1)断层,在DK295+052~DK295+173段穿越大梁子(F2)断层,断层及破碎带岩体破碎,呈碎石角砾状;根据区域地质勘察和设计资料分析,天台寺隧道与既有铁路炮台山隧道处于相同的地层和构造单元,下伏地层中的天然气可能通过岩层中的裂隙通道向上部释放。根据勘察及调查资料,可以确定天台寺隧道通过地段为储气段,施工时可能会有天然气涌出,施工时按高瓦斯隧道设防。

2 主要施工技术介绍 2.1 强通风

瓦斯隧道施工,通风是关键,加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的方法。我们根据天台寺隧道高瓦斯地质情况,考虑施工通风

及工期要求,兼顾运营期间防灾救援的需要,于路线前进方向右侧设置平行导坑,确立了巷道式通风总体通风方案;平导中线与

线路中线平行,平导中线与左线线路中线(双线隧道)间距30m,全长2500m。

具体在实施过程中,分为以下三个阶段执行 第一阶段:隧道进口的第一个横通道贯通前采用压入式通风。正洞设置1台2@110kW轴流通风机、配<1500mm风管,平导设置1台2@55kW轴流通风机、配<1200mm风管。隧道出口因只掘进120m正洞,不做平导,仅正洞设置1台2@110kW轴流通风机、配<1500mm风管,采用压入式通风。 第二阶段:隧道进口的第一个横通道贯通后采用巷道式全负压通风系统。正洞内设2台通风机,独立通风。一路给正洞通风,配置1台2@110kW对旋轴流通风机、配<1500mm风管压入式通风,另一路通过横通道给平导通风,配置1台2@55kW对旋轴流通风机、配<1200mm风管压入式通风。考虑隧道洞口地形狭窄的条件,隧道进口的第一个横通道作为进出运输通道,在隧道进口平导口安装抽出式风机,巷道口适当位置安装三道风门,洞口安装2台2@55kW煤矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机,1台运行1台备用。除临近开挖面作回风的横通道外,其他不用的横通道均设两道风门或视情况及时封闭。

第三阶段:隧道贯通后采用巷道式通风。全隧贯通后及时调整通风系统,平导进口开启1台

2@55kW煤矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机,防止瓦斯超限。 2.2 勤监测

监测是防治瓦斯爆炸的主要手段,施工中要勤量测,防止瓦斯爆炸事故的发生。天台寺隧道为高瓦斯隧道,隧道穿越的地层内富含岩层、油层、天然气等多种有害气体。根据这种情况,我们采用/双保险0监测措施,即建立遥控自动化监测系统与人工现场监测相结合。遥控自动化系统选用煤炭科学研究总院重庆分院生产的KJ-90系统,由洞口监测中心(配置主控计算机)和洞内的控制分站以及在洞内各工作面、各巷道、塌方空洞、巷道转角等瓦斯浓度集中处设置瓦检探头、风速探头、自动报警器、远程断电仪等。通过各种探头及仪器,洞口和监测中心可以随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况,如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源。设置自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离。人工瓦斯检测主要是实行/一炮三检0制度,即装药前,放炮前,爆破后人工进行瓦斯检查,使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断。 2.3 超前探测

在天台寺隧道施工过程中,为了防止瓦斯突出的危险,开展了超前探测的工作,每循环钻眼时,加深炮眼探测是否有瓦斯、天然气等气体。每个断面加深炮眼的个数不小于5个,均匀分布于掌子面,炮眼加深长度不小于4m(循环进尺2m)。 当加深炮眼探测到瓦斯、天然气等有害气体后,则在瓦斯涌出孔附近施作超前探孔,孔径采用76mm,孔深25m,每循环搭接长度不小于5m。正洞每断面施作6孔,平导每断面施工3孔进行全断面探测,并在超前探孔处设

新中梁山隧道

建成渝铁路客运专线CYSG-6标新中梁山隧道穿越煤系地层，局部有瓦斯积聚的可能，属低瓦斯隧道。隧道穿越三叠系上统须家河组的含煤地层1、3段以紫褐、灰黑色等泥页岩为主，夹薄层状砂岩、炭质页岩及薄煤层、煤线，煤层厚约0.1～0.4m，夹有数层煤层薄，瓦斯含量甚微，已有在观音峡背斜开挖的隧道，在穿越须家河组地层时实际瓦斯涌出量均比较小，其上限值多在0.2～0.4m3/min之间，而开采须家河组煤层的矿井，其瓦斯涌出量也在0.3m3/min以下。考虑

到瓦斯涌出存在的不均衡性，这一地层的最大瓦斯涌出量应不大于0.5m3/min。因此隧道洞身穿须家河组，其瓦斯含量较小，属低瓦斯段，但不排除可能局部积聚瓦斯。

瓦斯检测、排放与防治

采用常规地质素描、HSP地质雷达检测、超前钻探三种方法进行地质超前预报。超前钻孔采用YG100E钻机，φ100钻孔，长度20m。

初探：根据HSP地质雷达检测结果和设计资料，接近突出煤层时，在距煤层位臵15～20m（垂距）处的开挖工作面打超前探孔1个，初探煤层位臵。

复探：在距煤层10m（垂距）处开挖面上打3个超前探孔，并取岩（煤）芯，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位臵。 掌握并收集探孔施工过程中的瓦斯动力现象。

采用便携式甲烷检测报警仪进行洞内瓦斯浓度监测。根据超前预报及超前钻探的资料进行瓦斯突出的判定，当瓦斯压力P≥0.7Mpa,瓦斯散放初速度△P≥10，煤的坚固性系数f≤0.5，煤的破坏类型为Ⅲ类及以上时，在掌子面上钻孔施作卸压孔。钻孔排放位臵设在距煤层垂距不小

于3m的掌子面上；瓦斯排放由有经验的专业队伍施工，以保证安全。

施钻时各孔均穿透煤层，并进入顶（底）板岩层不小于0.5m；钻孔排放布孔时，在煤层厚度1/2处的孔距不大于2倍排放半径，一般孔底间距不大于2m。

当煤层倾角小、煤层厚、一次排放钻孔过长、俯角过大时，可采用分段分部多次排放，但首次排放钻孔的穿煤深度不得小于1.0m。

下部台阶瓦斯排放应采取下列措施：可在上部台阶底部打俯角孔排放；孔距与排距宜为1.0m；每排排放钻孔连线应与煤层走向平行； 排放孔施工前加强排放工作面及已开挖段的支护，防止坍塌造成突出； 排放孔施工必须严格按设计施钻，钻孔过程排专人检查其角度和长度；

排放孔施工过程中注意观察各种异常情况及动力现象，当某孔施工中动力现象严重，可暂停该孔施工，待其他孔施工完后再补贴该孔； 每钻完一个孔后检测该孔瓦斯浓度，以后每天进行两次，掌握排放效果和修正排放时间。 在超前卸压孔施工过程中，加强掌子面瓦

斯浓度和孔内瓦斯浓度监测，通过对浓度变化的分析，研究下一步通风方案和开挖施工措施，确保掌子面瓦斯浓度达到0.5％以下。

瓦斯的防治

（1）保证洞内有足够的风量和风速。施工期间连续通风,瓦斯地段的风速最小不低于1m/s,最大不超过6.0m/s。

（2）爆破使用毫秒雷管和煤矿安全炸药。毫秒电雷管最后一段的延期时间不超过130ms,工作面瓦斯浓度超过1%时禁止放炮。放炮时工作面内全部停电,洞内全部人员撤至洞外。

（3）爆破后,施工支护及时施作。衬砌根据设计按耐腐蚀混凝土灌注,抗渗不小于P9,衬砌紧跟开挖面,以便及时封闭瓦斯逸出。

（4）瓦斯浓度超过规定值,要进行瓦斯的充分排放,射入风量及通风时间均要得到保证，确保瓦斯其他的顺利排放。

四川省雅安经石棉至泸沽高速公路C13合同段

徐店子隧道K107＋350～K108+167 、YK107＋300～YK108+176段按一级瓦斯地段进行结构设计。该段采用全封闭复合衬砌，喷射C25气密性混凝土厚26cm，模筑钢筋混凝土厚45cm，其模筑衬砌采用C25钢纤维混凝土，钢纤维掺量为60Kg/m3。该段喷射混凝土和模筑混凝土采用气密性混凝土，其中喷射混凝土掺

用气密剂后透气系数不大于10-11cm/sec，模筑混凝土掺用气密剂后透气系数不大于10-11cm/s。喷射混凝土与模筑衬砌之间设置高密度PE隔离层，高密度PE板外衬闭孔PE泡沫垫层，垫层厚不小于4cm。K107＋350～K108+167 、YK107＋300～YK108+176段二次衬砌采用气密性混凝土，衬砌混凝土在先后浇注混凝土界面涂界面剂，并预埋橡胶止水带。

隧道内全封闭衬砌段大、小避车洞采用全封闭措施，全隧道内辅助洞室顶部均做成向外上斜不小于2%的斜面。

仰拱及填充施工：仰拱开挖后，经基底检验合格，应首先进行防瓦斯施工，然后进行混凝土浇筑工作，其施工工艺：仰拱开挖→基底处理→喷射混凝土→铺设瓦斯隔离层→浇筑混凝土。采用钢制简易行车梁解决运输干扰问题，浇筑时将侧沟预留。施作仰拱填充后已形成侧沟，自然排水。砼仰拱端部至掌子面，采用泵排水。

正阳瓦斯隧道

正阳隧道左线ZK30+526~ZK30+667（长141米），为Ⅳ~Ⅴ级围岩，该段围岩整体稳定性极差，洞身上方位于受断层影响较大的溶蚀洼地中。ZK30+580左右夹页岩及厚约15米左右的煤层及粘土岩层，该段整体由于受断层破碎带的影响，岩体极破碎，软硬相间，张开裂隙较发育。正阳隧道右线YK30+514~K30+710（长196米），为Ⅳ~Ⅴ级围岩，该段围岩整体性稳定性极差。YK30+675以页岩为主，夹层厚约15m左右的煤层及粘土岩层。隧道穿越此两段时，可能会有瓦斯涌出，但煤层瓦斯含量甚微，涌出量约为0.1~0.3m3/min，瓦斯压力接近于零，不存在煤与瓦斯突出的危险。为确保隧道施工安全，ZK30+526~ZK30+667（长141米），右线YK30+514~K30+710（长196米），按隧道穿越煤层段施工。

施工方法及具体设计： 1、设计基本情况 1.1设计范围

根据设计文件，该隧道在揭煤、防突及瓦斯排（抽）放施工中采用动态设计，瓦斯防范段施工应严格执行揭煤防突和瓦斯监控量测的有关规定和程序，设计范围为隧道揭穿所有煤层的全部作业过程。

1.2煤层参数

由于隧道穿越山体地勘资料不详，根据地表勘察、群众调查和目前地层揭露情况综合分析认为：该山体中含有多层煤（至少4层），而且煤层厚约15m。在施工中必须施作超前探孔，探明煤层层位和基本煤层参数，以防止误揭煤层。

1.3隧道断面

隧道开挖断面为103.4m2，隧道采用上、下导坑法开挖。 2、揭煤防突施工方法

作业程序：煤层超前探测→煤与瓦斯突出危险性预测→钻孔排放瓦斯→防突效果检验→石门揭煤→过石门坎→煤层掘进。

2.1施作超前钻孔，探明煤层位置和瓦斯情况

上导坑开挖时，掘进工作面至煤层20m（垂直距离）时，打3个穿透煤层全厚的超前钻孔，并进入顶（底）板不小于0.5m，施作超前钻孔时直径为Ф75mm，若发现地质构造变的复杂、岩体破碎（条件发生变化），则必须在隧道开挖轮廓线外5m范围内布置一定数量的超前钻孔，确保能准确掌握煤层厚度、角度变化及瓦斯情况等。

防治瓦斯突出技术措施：

防治突出采用多排钻孔排放或抽放。结合突出预测情况，如煤层确存在较大突出危险，可将钻孔封孔接抽，达到加速和有效的消除突出危险性目的。钻孔控制范围：隧道轮廓外上方7m，左右两侧6m，底部3m；钻孔孔径108mm，并进入底板岩层不小于0.5m。抽排半径取1.5m。上导坑施作钻孔时工作面坑底距煤层顶板垂距不小于5m，由超前钻孔确定，下导坑排放钻孔在上导坑排放完毕并揭煤后进行。

隧道防治突出措施包含下列内容： a、控制突出煤层层位的钻孔布置； b、突出预测方法及预测钻孔布置； c、防治突出技术措施；

d、防治突出技术措施效果检验；e、安全防护措施。

重庆市肖家坡高瓦斯隧道施工工法

肖家坡隧道右线首次在YK53+690处测得瓦斯浓度为0.35%。从12月8日到12月，在每次掘进放炮后，均对隧道右线内瓦斯进行测定，这期间测得掘进工作面附近瓦斯浓度维持在0.26～0.36%之间，肖家坡隧道右线YK53+622位置的最大绝对瓦斯涌出量为4.69m3/min。随后于2007年9月19日在肖家坡隧道出口左线ZK53＋034处掘进工作面左侧离地3m处钻孔附近的出现不明气体，现场对瓦斯浓度进行了测定，孔口瓦斯浓度8.2%、拱顶0.16%、下部0.12～0.13%。根据已开挖进隧道实际瓦斯涌出情况和对未开挖段隧道瓦斯涌出量的分析，将肖家坡隧道定为高瓦斯

隧道。在高瓦斯隧道施工中，如何有效的预防和采取必要的措施，防止瓦斯安全生产事故的发生，我们经过反复研究，从超前地质预报、钻爆、出渣及运输、支护、衬砌、防排水、风水电等各道工序上针对瓦斯的特性，经过对肖家坡高瓦斯隧道施工的工程实践，经总结形成了本工法。

施工工法

1、超前预报与地质工作相结合，提前探明瓦斯成因及规模，进行瓦斯突出性预测，采取防治瓦斯突出的措施，有效降低开挖爆破时瓦斯安全生产事故风险。

2、控制隧道内及工作面的瓦斯浓度是防止瓦斯爆炸的关键。通过瓦斯检测预警系统与合理的通风设计，在施工中的每个环节都必须保证有强大的通风量与风速，将瓦斯浓度控制在0.5﹪以下，有效地降低隧道内的瓦斯浓度，确保施工安全。

3、采用新型防水板、气密性混凝土、水玻璃、水气分离装置、防爆机械等新材料新设备保证施工和营运期间的安全。

4、隧道开挖后及早地对围岩（含掌子面）进行封闭支护，以及采取径向预注浆措施可以防

止围岩中的释压节理、岩层层理或者构造结构面在开挖松驰后相互贯通，切断瓦斯的运移通道，避免了瓦斯灾害的突涌。

5、健全有效的安全管理制度是高瓦斯隧道施工的重要制度保障。