瓦斯隧道超前探煤钻孔优化分析

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1、瓦斯隧道超前探煤钻孔优化分析王强中铁十九局集团第一工程有限公司摘要：隧道穿越煤系地层时，为了防止误揭煤层及确保安全施工，必须对穿越煤层进行空间定位，超前探孔则为揭煤作业提供详细基础资料，高坡隧道通过实践和总结分析困难，对超前探煤钻孔进行优化，确保/安全、提高是施工进度，取得了较好的应用效果，满足施工要求及工程进度，具有较高的参考价值。关键词：瓦斯隧道;超前探测;安全;工期;作者简介：王强（1974年生），男，河北人，毕业于西南财经大学，安全总监,主要从事铁路施工技术与管理方面工作铁路、公路等隧道工程在贯穿山体吋，由于客观地质条件的原因，往往不可避免穿过煤系地层，当煤层瓦斯压力较大时，在隧道开挖

2、掘进过程中，围岩应力平衡被破坏，易发生瓦斯突出动力现象，同时瓦斯作为成煤过程中的伴生气体，涌向开挖空间，当瓦斯浓度达到一定浓度，遇到火花会发生瓦斯燃烧或爆炸。如2005年12月22口，紫坪铺隧道右线发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成44人死亡，11人受伤，直接经济损失达2035万元。针对瓦斯隧道，隧道过煤系地层期间存在瓦斯事故的风险，为了有效确保隧道安全掘进，隧道在掘进揭煤时必须严格按照揭煤程序进行揭煤作业。详细了解地质资料是褐煤作业和保障施工安全的基础。目前施工单位由于瓦斯隧道施工经验较少，同时存在跨专业、跨行业作业，安全施工作业难度大，瓦斯隧道施工单位一般聘请第三方有资质单位作技术服务咨询或外

3、包给有煤矿经验的劳务公司施工，如何做到隧道穿越煤系地层时，不误揭煤层及确保安全施工，并对穿越煤层进行空间详细定位，以满足隧道安全施工需要，还需在工程实践中研宄并积累经验，本文通过探讨高坡瓦斯隧道超前探煤钻孔优化分析，为瓦斯隧道揭煤作业安全施工提供参考价值［1-6］。1工程概况高坡隧道位于云南右镇雄县黑树镇与贵州右毕节市何官屯镇交界处，横穿右界及赤水河、乌江的分水岭。出口在中门口村附近，出口有公路相通。高坡主洞施工起止里程为D3K338+601〜D3K346+540，共7939m。高坡隧道穿越地层复杂，主要为泥质砂岩、泥质砂岩偶夹灰岩，灰岩，砂岩、泥岩、炭质页岩、铝土岩夹煤层，洞身断层及褶皱较为

4、发育，共穿越高坡2#背斜背斜、上扬塘断层、茶木树断层、监羊篝断层及1段大型构造节理破碎带(D3K346+440〜520)。D3K343+169〜D3K345+015段1846m穿越产状近水平的煤系地层，为高瓦斯段，其余段瓦斯可能沿构造裂隙渗入，为低瓦斯段。D3K343+770〜D3K344+130段360m通过可溶岩地段，岩溶强烈发育。隧道最大埋深约440m。隧道洞身穿越地层为二叠系龙潭组P21含煤地层，主要岩性为砾岩、泥岩、炭质页岩、铝土岩夹煤层，在D3K343+770~D3K343+945段因上杨塘断层错动而使洞身段处于P21+fi与Plm地层接触带上，隧道洞身在该段内的不同段落可能遇煤1

5、1~31层，煤层总厚度约r8m。2现场实践鉴丁•高坡隧道工区等级为高瓦斯工区，隧道过煤系地层期间存在瓦斯事故的风险，为了有效确保隧道安全掘进，隧道在掘进揭煤时必须严格按照揭煤程序进行揭煤作业。对于穿越煤层的瓦斯隧道来说，及吋掌握掌子面前方煤体的位置及赋存特征是避免因误穿煤层而导致瓦斯大量突然涌入引起瓦斯事故和煤与瓦斯突出事故的重要环节。因此，在掌子而临近煤层前的超前地质预报就必不可少。超前地质预报主要手段有物探和钻探两种，高坡隧道瓦斯工区采用超前钻孔进行探煤作业。为了准确掌握煤层赋存情况，施工期间需通过施工超前循环探孔进行钻探，以探明煤层的相对位置及赋存情况，项目部在编制《高坡隧道揭煤总体技术

6、方案》时，充分考虑现场的实际情况，如隧道穿越煤层层数多，煤层倾角小，煤层厚度小等赋存条件，在预留足够安全距离的前提下，设计超前钻孔以水平距100m为一个循环，每个循环允许掘进50m，保证50m的超前水平距离的前提下。循环覆盖整个煤系地层段，钻孔参数如表1。表1前期超前探孔参数表下载原表3钻孔优化分析由于高坡隧道穿越煤层倾角小，反向揭煤，设计钻孔中1号、3号和4号为下向孔;2号孔为水平孔，长度100m，现场施钻人员按照方案施工过程屮，对现场存在的难度进行归纳，主要有：(1)2号孔长度100m,在水压较小的情况下，施钻难度较大，容易堵钻，返工量大，同时完成设计长度时间长；（2）1号下向孔角度为-3

7、0°,施工过程中返渣网难；（3）有的循环探煤时4个钻孔均为探到煤，提出是否在前3个钻孔未探到煤层的情况下，不施工第4个钻孔，节约时间成本。为确保工期、施工安全、经济成本及施工效率，项FI部结合隧道的实际情况，对钻孔参数进行优化，并进行充分讨论和论证，后期优化超前探孔参数如表2，同时修正设计参数，每个循环允许掘进50m，保证15m的超前水平距离的前提下，循环覆盖整个煤系地层段。后期优化超前探孔参数主