浅谈长大瓦斯隧道施工技术

浅谈长大瓦斯隧道施工技术

王鹤飞

1.中铁十八局集团第二工程有限公司河北唐山064000

摘要：在建设隧道施工工程中，瓦斯隧道有着较强的不可预见性，尤其在长大瓦斯隧道施工的过程中极易产生瓦斯爆炸等情况，对隧道建设带来了严重的经济和生命财产损失，因此，加强瓦斯隧道施工的计算管理与安全防控十分重要。本文阐述了瓦斯及瓦斯隧道的概论，提出公路瓦斯隧道的施工过程与技术使用，旨在提升长大瓦斯隧道施工的安全性。

关键词：瓦斯隧道；超前探孔；瓦斯监控；通风

0引言

由于我国地形地质条件十分复杂，很多道路铁路的建设需要采用到隧道施工，因此对施工的技术方面要求比较高。道路铁路的隧道是建设在地下的、有高度隐蔽性的交通建设工程，且途径的地质环境十分复杂，隧道工程多数在山脊地区存在，而山脊地区也存在着天然气、煤炭和瓦斯等矿物，对道路铁路的隧道施工带来了极高的施工难度。如果在道路铁路的隧道施工中，没有对瓦斯进行良好处理，就很容易造成瓦斯的爆炸等危险事故，导致道路隧道工程的生命和财产安全受到严重损害，因此，加强道路隧道施工中的瓦斯处理技术研究，是保证公路铁路良好建设的重要保证。

1工程概况

某隧道右线YK118+700、YK119+450、YK119+921.4右侧分布有三处采油井场，目前正处于采油阶段，YK118+700和YK119+450两处采油井场距离隧道开挖边界最小距离分布为34.21m和60.93m，YK119+921.4处采油井场距离隧道开挖边界最小距离仅13.39m。靠近油井段洞身穿越老黄土，洞身开挖后围岩易松弛，如何防止隧道施工中洞身坍塌影响油管、防止遇到瓦斯等易燃易爆气体是本工程的重点。

2总体施工方案

该隧道准备采用超前探孔方法，探测靠近油井地段和瓦斯溢出情况（当前探钻孔未发现瓦斯溢出或孔内瓦斯浓度小于0.04%时，本隧道按照正常隧道施工；当前探钻孔孔内瓦斯浓度大于0.04%小于0.5%时，本隧道相关检测人员使用便携式瓦斯检测仪加强监测；当前探钻孔孔内检测到瓦斯浓度大于0.5%时，本隧道按照专项施工方案施工；洞内设置瓦斯自动检测设备，瓦斯检测采用人工检测和自动检测相结合的检测方式；洞内供电电缆采用矿用塑料电缆，开关及灯具一律采用防爆型；洞内机械设备一律采用“瓦斯电”闭锁装置或进行防爆改装的设备；隧道掘进施工，开挖采用CD法掘进施工，砂浆锚杆等采用人工风钻（湿钻）打眼；隧道通风采用压入式通风方式。

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。遵循短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则稳步前进。

3施工技术要点

3.1划分区域

在公路隧道的建设中，使用技术手段判断隧道内所含有的瓦斯含量，在含有瓦斯的区域前后10m左右阶段中，根据地质条件和瓦斯含量等，将瓦斯的层划分为不同区域，可划分为费瓦斯工区、一般瓦斯工区、严重瓦斯工区、煤与瓦斯突出的危险工区等，在不同划分区域内在施工方式和设备中进行区别性选择，从而有效节约施工成本。在一般瓦斯工区可加强瓦斯的监测与通风，使用较普通的施工防爆设备与施工电气设备；在严重的瓦斯工序则需要使用防爆设备；在煤与瓦斯突出的危险工区除了要使用良好的防爆设备之外，还影响进行防突的相关应对设备与措施准备。根据不同的瓦斯区域配备适宜的施工设备与手段，可以有效的节约和简化施工程序，对控制工程的进度和成本节约有着良好的效果。

3.2预测瓦斯情况

工程在进行瓦斯预测的时候，会使用ZY-150型全液压钻机进行钻探，超前性的钻探要分两次进行：在据煤层约40m的位置中打3个孔，以确认煤层的分布情况，测试瓦斯的压力与其实际含量，第二次在距离煤层约15m左右的位置中打3个孔，如图1所示。穿过煤层，并将采集到的煤块作为检验样品，对瓦斯的压力、含量以及排放初速度等进行测试。

3.3瓦斯监控、检测。

1）瓦斯监控要求

a.在瓦斯隧道施工过程中，须建立瓦斯监测监测组织体系，在施工过程中加强气象参数、瓦斯浓度、瓦斯涌出量、风速、风量等参数的监测。燃气自动检测报警断电装置必须配备。b.在开挖时，安设瓦斯自动检测报警断电装置，探头的设置要符合下列要求：压入式通风机必须装设在洞外新鲜风流中，避免污风循环。通风机和开挖工作使用的电气设备，必须装设瓦斯电闭锁装置。当瓦斯浓度超过0.5%时，要立即自动切断一切电源。

2）瓦斯检测仪器、瓦斯超前探孔预测

配备CJG10型光干涉瓦斯监测仪3台，选用AZJ-2000型便携式瓦检仪20台，KJ76N-J型瓦斯监测系统1套对杨井隧道油井段进行全面瓦斯监测。超前钻孔在上台阶布设3个，钻孔直径38、76mm，每个钻孔深度40m，超前距离10m，每循环超前钻孔施工完成后需要测定前方围岩的瓦斯压力、瓦斯涌出量、瓦斯涌出衰减系数，并算出隧道开挖过程中瓦斯涌出量，基于瓦斯涌出量确定瓦斯等级，同时预测施工前方可能出现异常瓦斯涌出情况或判断是否存在煤与瓦斯突出的可能性。若超前预测钻孔有瓦斯突出危险，则要采取钻孔抽排瓦斯措施。

3）洞内瓦斯自动监控系统

采用人工监控和自动监控系统组成监控体系。自动监控系统经比选论证，选用KJ76N-J型瓦斯监测系统作为主控安全监控系统。瓦斯检测工使用光干涉瓦检仪与便携式甲烷检测仪相结合，在检测到瓦斯浓度＞1%时报警，瓦斯浓度＞1.5%时立即停止洞内作业，组织人员撤出。在洞口测风站配备风速表，定期测定回风巷的风流速度。当风流速度变化时，及时找出原因，采取措施。光干涉瓦检仪由瓦检员携带在洞内巡检。KJ76N-J型瓦斯监测系统通过在洞内安装的瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器测定洞内瓦斯参数，并将此信息回馈主控计算机分析处理，瓦斯超标，自动进行声光报警，然后通过设备启停传感器和进料断路器，对被控设备自动断电。该系统主要对隧道工作点的瓦斯状况进行24小时全方位监测，以控制燃气、风量和主扇的风电、气锁以及风量控制。

3.4加强通风

本工程采用压入式通风，通风设备主风机采用SDF（C）-12.5型，功率2×110KW，布置于洞口20m以外。回风风速按1m/s设计，为防止瓦斯积聚，对如塌腔、模板台车、加宽段、避车洞、横通道等处用局扇通风进行解决。为确保施工安全，开挖风流中和电动机及其开关附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止工作和电机运转，撤出人员，切断洞内电源，进行处理。瓦斯隧道施工期间，要实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，撤出洞内人员，切断洞内电源。每个洞口安装1台2×75kW轴流风机将新鲜空气送至掌子面。在掌子面至模板台车地段的死角、塌腔等部位采用风袖导风处理将瓦斯吹出。具体方案为根据瓦斯检测结果对其进行吹风，将其聚集的瓦斯吹出，使之与回风混合后排出。

3.5施工中紧急情况的处理

在检测中如果瓦斯浓度超标，需要立即向管理层级进行报备，在第一时间内进行处理。①在总风口或者一侧的封口处，其二氧化碳和甲烷含量超过0.75%时，立刻停止施工，并做好人员的撤离。②电动机以及开关的25m之内风中甲烷含量超过1.5&时，停止施工，并将所有电源切断，做好人员的撤离。③引爆点以及其周边的20m区域内，若风流中甲烷及二氧化碳含量超1%时，禁止引爆。④在工作面中，如果风流中的甲烷含量超过了0.5%，应当进行通风设施的停止，进而检测出瓦斯泄露的具体位置。

4结语

在进行公路铁路长大隧道施工中，瓦斯的防爆、防塌、防突等为其施工的核心问题，必须要做好瓦斯含量的探测，并完善防止瓦斯爆炸等危害的施工防治措施，制定良好的瓦斯隧道施工方案，确保施工技术和方案的科学合理，还需要在施工的全过程中做好隧道中瓦斯含量的实时监测，保证隧道施工的绝对安全。

参考文献：

[1]周金邦.高速公路瓦斯隧道的施工技术探析[J].交通建设与管理，2015，06（03）：166~168.

[2]王超.高速公路瓦斯段隧道施工关键技术研究[J].科技资讯，2012，04（10）：30~31.

[3]吉月明.高速公路隧道施工中瓦斯通风技术的应用[J].中华建设，2014，05（13）：166~167.