长距离高瓦斯隧道施工技术初探

长距离高瓦斯隧道施工技术初探

郭志玉

郭志玉

（中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710000）

摘要：为了确保隧道施工安全与质量，防止重大安全事故发生，需加强施工控制。本文以中铁十二局渝黔铁路老周岩高瓦斯隧道为例，分析了长距离高瓦斯隧道的施工技术，望对类似施工有所帮助。

关键词：长距离高瓦斯隧道；安全；通风；爆破

一、工程概况

本隧道位于重庆市綦江区盖石镇和赶水镇行政辖区，中心里程D2K88+471，最大埋深约414m，全长7536m。隧道施工起讫里程为D2K84+703-D2K92+239。设计围岩段落划分为：Ⅲ级围岩6108.5m，Ⅳ级围岩1096.5m，Ⅴ级围岩321m。进口平导起讫里程为：PDK84+710-PDK88+243，长度3533m；出口平导起讫里程为：PDK88+915-PDK92+241,长度3326m。隧道通过东溪镇背斜南部倾伏端，主要通过侏罗系砂岩，泥岩夹砂岩地层；局部地段地下水具侵蚀性；受油气构造影响，本隧为高瓦斯隧道。

二、长距离高瓦斯隧道施工安全风险

（1）本隧道全长7536m，仅有进出口两个工作面，且开挖、支护、仰拱及衬砌同时交叉施工，洞内施工干扰大，安全问题较多。

（2）隧道为长距离高瓦斯隧道，通风散尘比较困难，瓦斯爆炸出现概率高于普通隧道。

（3）隧道紧邻东溪气田南侧，位于该气田侵染区，由于隧区地腹深处产储油气层较多，这些储气层中的天然气有可能顺裂隙向上运移，对隧道施工影响较大。

（4）隧道设计采用台阶法施工，采用人工手持风钻钻爆开挖和模板台车进行二次衬砌，因此爆破后未支护断面处、断面变化及模板台车附近是最容易形成瓦斯积聚部位，发生爆炸可能性最大；另外坍塌、超挖形成的空腔，错车道、隧道洞室等位置都容易形成瓦斯积聚。

三、长距离高瓦斯隧道施工技术

（一）超前地质预报方案

根据老周岩高瓦斯隧道的工程特点，隧道设置专业地质预报组，以地质素描法、TSP地震波法、地质雷达、地质水平钻探等相结合的综合手段对前方围岩情况的探测，对掌子面前方的隧道围岩进行长期、中期及短期预报。隧道正洞在开挖前，采用RPD-180CBR地质钻机，5个ф89超前钻孔进行地质探测，探孔长度为30m，搭接长度不小于5m，超前地质钻孔每25m一循环。超前地质钻孔处设置检测点，检测是否有有害气体涌出，并检测瓦斯涌出的浓度及压力是否超标。每个循环工序必须做好记录、地质素描和影像资料。若探测到有害气体，要根据记录确定有害气体的涌出位置，当超前探物及验证孔确认富含瓦斯时，增加不少于3个φ100超前钻孔，进一步确认瓦斯、天然气浓度、岩体破碎程度。同时在每一开挖循环，施做加深炮眼来加强探测是否有瓦斯、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，炮眼深度不小于5m。

（二）供电施工

瓦斯隧道高瓦斯工区、瓦斯突出工区内机电设备,不论移动式或固定式都必须采用安全防爆类型.进风巷道中采用安全照明灯,在工作面或回风巷中,必须采用矿用防爆型照明灯。禁止洞内电气设备接零，检修和迁移电气设备必须停电进行，不准带电作业。普通型携带测量仪表只准在瓦斯劳动保护浓度1%以下地点使用。

（三）运输

1、机械防爆改造

隧道内高瓦斯工区的电气设备与作业机械必须使用防爆型，应对施工机械进行防爆性能改装，以满足施工要求。改装后防爆柴油机的技术要求：排气温度不超过70℃；水箱水位下降设定值；机体表面温度不超过150℃；电器系统采用防爆装置；启动系统采用防爆装置；以上各项设定值是光指标、声报警，延时60s自动停车；防爆柴油机采用低水位报警和温度过高报警。针对非防爆型设备的诱爆源,对设备进行防爆改装,其防爆改造点要从动力系统和电力系统两方面着手：为了控制排气温度低于70℃，在排气管处安装废气处理箱,废气处理箱出口安装阻火器以消除排气火花；水箱水位下降设定值和机体表面温度不超过150℃；电器系统采用防爆装置,发电机改装为符合国家标准要求的隔爆型发电机；启动系统采用防爆装置,起动机改装为隔爆型起动机；防爆柴油机采用低水位报警和温度过高报警；将蓄电池更换为免维护电瓶,电路中接线处各种操纵开关均安装在隔爆箱内；照明设备均采用防爆产品；驾驶室配置便携式甲烷检测报警器；排气系统中一氧化碳、氮气化物含量不超过国家设定排放标准，改装柴油机防爆系列符合按照国家柴油机的技术规范和要求标准。

2、装渣作业

隧道装渣使用挖掘机，拉渣车辆为自卸式翻斗车，防护措施：机械装渣时，确保隧道断面尺寸满足装渣机械安全限界。装渣作业时采用湿式作业，以免机械牙齿与岩层接触时产生火花。洞内能见度较差时，车辆起动前进行观察与鸣笛警示。车辆在洞内行驶时，施工人员不准与车辆机械抢道；不准扒车、追车和强行搭车。卸碴时，检查设备状态符合要求时再卸碴并且要有专人指挥。

3、洞内运输施工

进洞车辆排气管口加装防火罩，避免尾气排放中由于雾化产生的火花。所有运载车辆均不准超载、超宽、超高运输。运装大体积或超长料具时，应有专人指挥，专车运输，并设置显示界限的红灯或反光标示。

（三）通风技术

第一阶段：第一个横通道贯通前采用压入式通风。正洞设置1台2×110kw对旋轴流通风机、配φ1800mm风管，平导设置1台2×55kw对旋轴流通风机、配φ1500mm风管。

第二阶段：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、φ1800mm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、φ1500mm风管压入式通风。平导洞口段设三道风门，洞口外25m安装2台2×110kw煤矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机、配φ1500mm钢风管采用抽出式通风形成巷道式全负压通风系统。正洞内2台风机随掘进前移，正洞、平导通风机安设位置，安设在正洞内新鲜风流中，距回风横通道次后间距不小于100米，杜绝循环风的发生。φ1800mm和φ1500mm风管均采用抗静电、阻燃的柔性风管。根据通风检测情况，对瓦斯易于积聚的空间，在正洞和平导适当位置、横通道连接处、台车处增设SLFJ100-2T防爆射流风机，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。除临近开挖面作回风的横通道外，次后的二横通道做两道永久风门以备进出设备及材料，其它不用的横通道均及时封闭。

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，平导进出口各开启1台2×110kw煤矿地面防爆抽出式对旋轴流通风机采用抽出式通风形成巷道通风，防止瓦斯超限，待通风系统风流稳定后，方可恢复工作。

（四）爆破技术

采用矿用炸药，矿用延时电雷管起爆，其总延时时间不超过130ms。人工风钻钻眼，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，光面爆破，台阶长度不超过8m。爆破电闸安装在新鲜风流中，与掌子面保持200m距离。爆破必须使用发炮器。爆破母线必须是绝缘良好的双线，不允许有破口明线头。装配引药必须在顶板完好，支架完整，避开电器设备和导电体的地点进行，不得坐在炮药箱上装配引药。电雷管脚线必须扭结。严禁斜插管、半腰管和雷管绑在引药外面。装药时，首先用木质炮棍将药卷轻轻推入，不得冲撞或岛实，眼内各药卷必须彼此密接；用炮泥封实炮眼。炮破必须使用水炮泥。严禁无炮泥、封泥不足或不实爆破，严禁放糊炮，严禁使用盖药、垫药。爆破严格执行“一炮三检”制度，即装药前、爆破前和爆破后检查瓦斯，只有当爆破地点附近20m以内风流瓦斯小于1%和局部瓦斯积聚体积小于0.5m3，方准装药爆破。每次爆破必须将检查瓦斯结果填写在爆破三联单上，由瓦检员核实签字后，才准进行装药爆破工作。严禁瓦斯超限爆破，炮眼内发现异状，温度骤高骤低，有显著瓦斯涌出情况时，都不准装药爆破。爆破工必须亲自检查，严禁其它任何人代替。严格执行爆破停电制度。工作面爆破,必须停止工作面及回风电源，切断电器设备电源。

结束语：

本隧道严格按照瓦斯隧道要求进行施工,瓦斯控制得当,未发生瓦斯突出、燃烧。通过对本隧道的施工经验进行总结,为其它类似长距离高瓦斯隧道提供了一定的借鉴。