坪子上隧道瓦斯突出综合防治设计浅谈

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1、坪子上隧道瓦斯突出综合防治设计浅谈　　摘要：林歹南~织金铁路控制工程坪子上隧道施工期间，出现瓦斯异常迹象，进过现场地质工作，该隧道最终判定为瓦斯突出隧道，根据以往铁路瓦斯隧道设计的经验，并借鉴了煤矿产业的相关成果，坪子上隧道首次将区域防突的概念引入铁路建设中来，采取了“区域防突为主，局部防突为辅”的措施，确保了隧道施工的安全，对同类型铁路隧道瓦斯突出的防治具有很大的借鉴作用。关键词：铁路隧道;瓦斯突出;综合处理;区域防突；局部防突；施工安全中图分类号：U45文献标识码：A1工程概况坪子上隧道位于织金

2、县化起镇境内，进口里程ZD1K34+650、出口里程ZDK40+946，全长6296m，设计行车速度120km/h，为电力牵引单线隧道。7该隧道出口工区穿越龙潭组（P2l）含煤地层，该段地层含煤层11～17层，部分为可采煤层，为高瓦斯隧道。施工组织将隧道划分为“进口ZD1K34+650~ZDK38+550段为非瓦斯工区”、“出口ZD1K38+550~ZDK40+946段为高瓦斯工区”，设计文件强调严禁越区施工，并要求施工阶段进一步开展煤与瓦斯突出危险性预测。2012年2月，坪子上隧道出口平导施工至P

3、ZDK40+362里程，发现瓦斯动力迹象（钻孔顶钻、瓦斯喷孔）。图1掌子面瓦斯喷孔图2隧道瓦斯突出防治措施由于自编1号、自编2号煤层经鉴定为突出煤层，坪子上隧道成为近年来铁路建设较少遇见的瓦斯突出隧道。相对于煤矿瓦斯突出防治技术的发展，铁路在相关领域相对滞后，因此在坪子上隧道的瓦斯防治中，我院首先将煤矿的区域“四位一体”的综合防突措施首次引入到铁路隧道的设计中，在坪子上隧道的瓦斯突出防治中采取了”区域防突措施先行、局部防突措施补充”[1]的原则，立足于依靠区域防突措施来达到隧道施工的防突目标，而局部

4、防突措施作为补充、辅助措施[2]。并根据该原则制定了坪子上隧道的防突作业流程：图2防突作业流程图2.1坪子上隧道区域综合防突措施2.1.1区域突出危险性预测7根据坪子上隧道的施工图设计，施工中认真的进行超前地质预报工作，当超前地质综合预报前方有煤层时，掌子面在距推测煤层10m垂距处，施作φ89探测孔和验证孔。探测孔及验证孔穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m，以掌握煤层位置、走向、倾向、倾角、煤层厚度、瓦斯赋存情况。当瓦斯压力大于0.74MPa或瓦斯含量大于8m3/t时判定为突出煤层，应采取区

5、域防突措施，如果上述指标没有超限，掌子面在施工到推测煤层7m垂距处仍需再次进行预测。通过预测，坪子上隧道施工中共发现5层突出煤层，由于提前进行了相关设计，并进行了人员培训等工作，上述5层煤的产状、厚度以及和瓦斯相关的参数均在保证安全距离的情况下成功获得，为消除施工风险提供了保证，同时为消突提供了重要数据。2.1.2区域防治煤与瓦斯突出措施经历2次预测（掌子面距推测煤层10m、7m垂距的预测）后，任何一次区域预测测定瓦斯压力或者瓦斯含量超限，隧道均应对相应煤层采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施。坪子上隧道

6、区域防突措施经过比选，最终采用瓦斯泵对瓦斯抽取，该方法加快瓦斯排放和煤体卸压速度。根据具体的地质情况并结合施工单位现有的设备，瓦斯预抽钻孔直径为Φ89mm，孔底间距为4.0m。控制范围为：开挖断面顶、底部分别为开挖轮廓线外10m、6m，两帮为开挖轮廓线外14m，同时满足控制边缘到巷道轮廓线的最小距离为5m。隧道预抽钻孔施工结束后，及时连接所有瓦斯抽放钻孔进行抽放，并按照规定的时间测定抽采瓦斯浓度、流量和抽采负压，计算该时间段的瓦斯抽采量，统计隧道预抽的瓦斯抽采量，瓦斯总体抽放浓度应大于30%。7图3

7、瓦斯抽放孔布置横剖面示意图2.1.3区域防突措施效果检验坪子上隧道区域效果检验采用煤层瓦斯压力和瓦斯含量作为检验指标，对预抽瓦斯钻孔完工和瓦斯抽采情况进行评估，计算该区域的瓦斯抽采率。抽采率大于30%，并且瓦斯压力P＜0.74MPa且瓦斯含量Q＜8m3/T，表示抽采有效。煤层瓦斯压力大于等于0.74MPa或瓦斯含量大于8m3/t时，措施无效，区域仍为突出危险区，必须继续对该区域进行瓦斯抽放，直到措施经效果检验有效方可进行下一步施工，目前坪子上隧道均按上述参数指导施工，突出煤层经过治理措施并经检验合格

8、后，没有再发生突出迹象。2.2坪子上隧道局部综合防突措施在区域防突措施的前提下，坪子上隧道坚持局部防突措施作为补充，进行了详细的局部防突设计，以便在需要进行局部防突时采用。2.2.1工作面突出危险性预测区域防突措施经效果检验有效达标后，掘进至煤层与掌子面法向距离5m时，施做钻孔定位煤层，利用钻孔实测瓦斯压力、瓦斯含量、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度等基础参数，采用综合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法对工作面进行突出危险性预测。2.2.2工作面防突措施7当预测工作面具有突出危