非煤系瓦斯隧道施工通风模拟与其瓦斯安全风险评价-(8303)

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1、——．西南交通大学硕士研究生学位论文第1v页3．3玄真观隧道施工通风数值分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．443．3．1玄真观隧道开挖段风流组织CFD三维模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯443．3．2玄真观隧道全长施工通风CFD二维模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯503．3．3玄真观隧道施工通风方案改进建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．553．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．56第4章非煤系瓦斯隧道瓦斯安全风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．574．1非煤系瓦斯隧道瓦斯安全风险评价方法⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．574．1．1风险评价方法的选择及原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．574．1．2改进的层次分析法原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．584．1．3模糊综合评判方法原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．584．2建立玄真观隧道的瓦斯安全风险评价模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．604．2．1确定影响瓦斯安全风险的各因素权重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．614．2．2两级模糊综合评判⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．634．3玄真观隧道瓦斯安全风险应对与管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．654．4小结

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯68致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74西南交通大学硕士研究生学位论文第1页1．1论文选题背景第1章绪论目前我国在山岭隧道中拥有全世界最多最长的隧道群，在隧道建设领域取得了

4、举世瞩目的成就。在经济高速发展的今天，高速公路、高速铁路干线已然深入了中国内陆腹地，特别是作为产业转移承接的西部地区，而西部地区广袤的土地多是高山丘陵，高原峡谷，曾经是交通基础建设干线绕避的禁区，不过随着工程技术的进步，越来越多的深埋长大隧道开始建设运营，成为西部各个大通道重要的组成部分。地质条件复杂，但储气量大，矿产资源的西南地区在新建公路铁路网中，瓦斯隧道伴随的各类问题和安全事故开始出现在我们的视野中。瓦斯隧道主要分为两个大类，即煤系地层瓦斯隧道和非煤系地层瓦斯隧道，划定的区别主要是以隧道穿越地层是否为煤系地层来判断。煤系地层瓦斯

5、隧道需要经过揭煤这一环节，而非煤系地层瓦斯隧道中的瓦斯气体分布具有较大的随机性和不均性，使得两大类瓦斯隧道具有一定的联系又有不同的成因【l】。非煤系地层瓦斯与煤系地层瓦斯，从化学构成上没有太大的不同，但非煤系瓦斯(浅层天然气)具有随机分布的特点，储气深度和储气条件有很大的不同。穿越煤系地层的隧道，其煤层的位置相对固定，可通过技术手段预测其对隧道施工安全性的影响，故其采取的措施针对性较强，便于施工组织和防治。非煤系生烃地层往往在隧道局部不易被发现，更容易使工程人员麻痹大意，出现安全事故。天然气储集层主要是碎屑岩、碳酸盐岩和其他岩石类型。

6、由于碳酸盐岩储集层较深且厚度大，一般不会出现在隧道选址地层内，所以浅层天然气主要分布在砂岩、砾岩等碎屑岩中，而其他可能出现的地层包括岩浆岩、变质岩等，其中以美国热衷的泥盆系页岩储气层中的页岩气开发而被大家所熟知。而天然气储集层中碎屑岩类型属于渗透性岩石，具有较高的渗透性和连通性可以允许流体通过，而其他类型的岩石则具有较低的渗透性，通过的数量有限，速度较慢，属于非渗透性岩石【2】。根据以上地层条件限制，非煤系地层中出现瓦斯一般有三种情况：第一种是隧址区外或隧道深部有断层构造联通瓦斯储集层，西南交通大学硕士研究生学位论文第2页如炮台山隧道

7、、武隆隧道等；第二种是隧址区经过生烃地层，地层中有些黑色碳质泥岩、油页岩等已经达到生气阶段，具备了生成瓦斯的物质基础，如曾家2号隧道和马蹄石隧道等；第三种情况是以上两种情况分区域发生的隧道，如红石岩瓦斯隧道和汀筒沟瓦斯隧道等【l】。非煤系瓦斯隧道在近来年的工程中越来越多的出现，但大多数情况都是发生局部，典型案例较少。而国外由于涉及该领域较早，典型案例较多。上世纪二三十年代，意大利修建大亚平宁隧道时，穿越碳页岩地层时，多次发生瓦斯爆炸，造成数十人伤亡。1971年美国休伦港隧道于穿越东部典型泥盆系页岩地层时，发生瓦斯爆炸，造成22人死亡，

8、主要是由通风设计不合理以及火源控制不当造成；1978年日本东村地区开挖隧道至背斜气藏区域，而对瓦斯警报误判，发生大爆炸造成9人死亡；2004年香港红砌电缆隧道经过近海垃圾填埋区和海洋沉积层时，监测设备达到100％爆炸极限