肖家坡高瓦斯隧道安全施工技术探究

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1、肖家坡高瓦斯隧道安全施工技术探究　　摘要：肖家坡隧道在非煤系地段施工中出现了瓦斯（CH4）、乙烷（C2H6）等有害气体。针对这一地质情况及时地调整了通风方案并采取了有效的瓦斯治理措施。主要介绍了该隧道的施工通风系统、瓦斯治理情况及其治理效果。关键词：高瓦斯；隧道施工；安全技术中图分类号：U45文献标识码：A1工程概况肖家坡隧道隧址进洞口接肖家坡大桥，出洞口接瓦窑堡特大桥，行政地理位置在重庆市黔江区石会镇中元村和沙坝乡石子村之间。为一座上、下行分离的四车高速公路长隧道。左线起讫桩号为ZK51+386～ZK54+105，全长2719米，右线起讫桩号为YK51+40

2、0～YK54+130，全长2730米。隧道左右纵面均为-1.95％的单向坡，隧道最大埋深约460m，进出口地形较平缓。隧址山体由一系列鳍脊状山组成，属于构造剥蚀深切低中山区，地形最大切割深度约400m，从山脚到山顶，多以陡坡和陡崖相连，左幅隧道进口处山坡坡向约58°，自然坡度约25～34.8°，出口处山坡坡向约239°，自然坡度42°左右；右幅隧道进口处山坡坡向约53°，自然坡度24～34.3°，出口山坡坡向约194°，自然坡度43.4°左右。15隧址山体地层为志留系上统罗惹坪群第二段（S2lr2）、第一段（S2lr1）和志留系上统龙马溪群第二段（S2ln2）

3、；岩性：S2lr2为粉砂岩、页岩、砂质页岩互层；S2lr1为页岩和砂质页岩，夹少量粉砂岩，灰色、灰褐色、片状层～薄层状结构；S2ln2为粉砂质页岩及水云母页岩，含水量钙质，灰色、灰褐色与S2lr1接触部位为坚硬的石英粉砂岩，厚度较大。其中：从进洞口到ZK52+180附近，围岩由属于S2lr1组成，之后到洞口，围岩由S2ln2组成[1]。隧址地质构造上位于桑拓坪向斜扬起端，岩层缓倾单斜，倾角3～6°，有轻微的缓波状翘曲及层间扭错；构造条件较好，属于构造剥蚀深切低中山区；巨块状结构岩体，结构面2组，以层面为主，裂隙多闭合状，层间结合良好。岩层产状：65～95°，∠

4、3～6°，路线走向方位角233～243°，与岩层走向间夹角48～78°。肖家坡隧道原设计为非瓦斯隧道，自2006-12-28开始，在YK53+690～YK53+622检测有瓦斯涌出，且该范围内瓦斯绝对涌出量超过了0.5m3/min。重庆煤炭科学研究总院重庆分院关于肖家坡隧道右线瓦斯测试及涌出量评价报告确认YK53+690～YK53+523为高瓦斯工区，肖家坡隧道被定性为I级高瓦斯隧道[1]。2瓦斯来源及影响范围15该隧道处所的地层及附近未发现煤层及碳质岩层，附近区域目前和历史上也未发现煤窑开采记录，瓦斯来源基本上不是来自于煤层或碳质岩层。而是由于在漫长的地质成

5、形年代中，石油常与油气共生，因此肖家坡隧道出现的含甲烷气体最可能的来源就是隧道穿越地层中赋存有石油及共生的油气和浅层天然气（与瓦斯组份基本相同）。根据超前地质探测，前方岩体为软硬变化接触带、层间错动或裂隙发育、岩体破碎带，隧道掘进放炮时震动产生的裂隙与构造破碎带沟通，导致有气体（瓦斯）顺着裂隙向掘进工作面涌出。肖家坡隧道右线瓦斯涌出影响范围167m，里程为YK53+690～YK53+523，其中YK53+622～YK53+573为裂隙破碎带，该段瓦斯最大绝对涌出量为4.69m3/min，从钻孔中采集甲烷浓度达71.9%；YK53+690～YK53+622和YK

6、53+573～YK53+523为瓦斯影响过度带。3施工安全技术方案3.1瓦斯突出防治根据肖家坡隧道地质勘测资料分析表明，隧道掘进放炮时由震动产生的裂隙与构造破碎带相沟通，导致了深层油气（瓦斯）顺着裂隙向掘进工作面涌出，排除了瓦斯来自于煤层或碳质岩层的可能。因此在高瓦斯工区掘进过程中，为保证安全必须进行连续超前探孔，以探明施工前方的地质情况，防止出现瓦斯突出现象。（1）瓦斯突出性预测15瓦斯突出性预测包括：瓦斯压力法、综合指标法、钻屑指标法、钻孔瓦斯涌出初速度法和“R”指标法五种。不同的情况下应采用对应的检测方法，如石门揭煤可采用瓦斯压力法、综合指标法或钻屑指标

7、法，对于煤巷掘进宜采用钻孔瓦斯涌出初速度法、钻屑指标法或“R”指标法【2】。由于肖家坡隧道排除了存在煤层的可能性，为节约施工时间，采用了钻孔瓦斯涌出初速度法进行瓦斯突出性预测。在测定瓦斯涌出初速度时，应注意保证测定装置的气密性，以减小测量误差。钻孔瓦斯涌出初速度法预测瓦斯突出的具体过程如下：①在钻机每钻进1米时，立即撤出钻杆，插入钻孔瓦斯涌出初速度检测装置，测量2min后的瓦斯涌出量q。当瓦斯涌量q≥4L/min（指标临界值）时，则存在瓦斯突出危险。②当钻孔瓦斯涌出量q＞6L/min时，在第5min后继续读取1min瓦斯涌出衰减量，当衰减系数α≤0.65时，则

8、该工作面存在瓦斯突出危险。③在钻孔过程