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1、赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部1西江隧道瓦斯西江隧道瓦斯专项专项施工方案施工方案一一.编编制制说说明明1.1 编编制依据制依据（1）国家有关的法律法规及国家标准、规范。（2）现场调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。 1.2 主要技主要技术规术规范、范、标标准、准、规则规则、 、规规程程在合同履行过程中，执行中华人民共和国强制性标准及现行的行业标准、规范。工程实施所引用的标准或规范如有修改或新颁，除国家及铁道部强制性标准必须执行外，其它新颁标准或规范是否
2、采用由发包人决定，我方在监理工程师的监督下按发包人的决定执行。瓦斯隧道施工引用如下表所示的技术标准、规范。表表 1-1 技技术规术规范、范、标标准准汇总汇总表表序号标准编号名称1TB101202002铁路瓦斯隧道技术规范2TB10401.12003铁路工程施工安全技术规程（上册）3TB10401.22003铁路工程施工安全技术规程（下册）4TB100032005铁路隧道设计规范5TB102042002铁路隧道施工规范6TB100492004铁路工程水文地质勘察规程7TB100611998铁路工程劳动安全卫生设计规范8安监局 19 号令 防治煤与瓦斯突出规定赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西
3、江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部21.3 工程概况工程概况西江隧道位于会昌县境内。起始里程 DK88+886，终止里程为 DK93+750，全长 4864m。西江隧道为时速 200km/h 客货共线双线铁路隧道，是赣龙铁路重点控制工程之一。隧道通过的地层复杂，地质条件差。主要通过地层全风化弱风化页岩、粉砂岩、砂砾岩、花岗岩；透镜体煤层等，洞身有断层 2条、节理密集带 4 条及接触带 2 条，隧道地下水发育，西江隧道进口 DK89+160DK89+480 段按低瓦斯工区组织施工。表表 1.3 西江隧道瓦斯工区施工工法西江隧道瓦斯
4、工区施工工法序号里程段施工工法备注1DK89+160DK89+300短台阶预留核心土法2DK89+300DK89+350三台阶临时仰拱法F1 断层破碎带3DK89+350DK89+35 5短台阶预留核心土法4DK89+355DK89+480短台阶预留核心土法1.4 施工特点施工特点为了确保瓦斯隧道施工安全与质量，防止重大安全事故发生。通过提前制定瓦斯专项施工方案以应对瓦斯、煤层的出现，及时调整施工方案，确保工程顺利进行。二二.瓦斯基本知瓦斯基本知识识2.1 瓦斯的定瓦斯的定义义瓦斯是隧道(或矿井) 从地层中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的统称，其成分比较复杂，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、赣
5、龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部3氮气、和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷（CH4，俗称沼气），占 80%90%。沼气无色、无味、无毒，难溶于水，比空气轻，遇火即燃烧或爆炸。铁路瓦斯隧道遇到瓦斯多出现在煤系地层。瓦斯无色、无味。但若与其它芬芳族气体混合，则发出类似苹果的香味。在标准状态下，密度为 0.716kg/m3,相对于空气的比重为 0.554，因此易积聚在坑道的渗透性高，扩散速度大，约为空气的 1.6 倍，容易透过裂隙发达，结构松散的岩石。瓦斯微溶于水，溶解度为 3
6、.5；极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸，瓦斯无毒，但其成分中的乙烷，丙烷等气体具有麻醉性，容易使人头晕目眩、头痛，甚至昏迷，瓦斯浓度过高时，相对降低空气中氧气含量能使人窒息。2.2 瓦斯的特性瓦斯的特性2.2.1 爆炸性瓦斯本身是不会自燃和爆炸的，但当和空气（氧气）以一定比例混合均匀并达到一定的浓度后，遇到火源，才会燃烧和发生爆炸。2.2.2 渗透性瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高 1.6 倍，容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层，渗透到隧道（或矿井）开挖空间里。2.2.3 不稳定性瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸着状态存在。两种状态的瓦斯是处
7、在不断变化的动平衡中，当温度、压力等外界条件变化时，平衡就被打破。压力升高温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸着状态，反之，压力降温度升时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。2.2.4 窒息性瓦斯是无毒、无色、无味的，但不适合呼吸。瓦斯浓度升高，空气中氧气浓度急剧下降，会引起人员窒息。煤矿许多瓦斯伤亡事故赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部4中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。2.3 瓦斯爆炸的必要条件瓦斯爆炸的必要条件瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定的瓦斯浓度，一定温度的引火源和足够的氧
8、气。2.3.1 瓦斯浓度瓦斯爆炸之所以产生，是瓦斯氧化反应剧烈发展的结果，如果生成的热量超过周围介质的吸热和散热的能力，即形成热量的积聚，促使氧化进一步发展结果就会酿成爆炸。瓦斯爆炸是有一定的浓度范围的，在新鲜空气中，当甲烷浓度低于 5界限时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，此燃烧层呈浅兰色或淡青色；浓度高于 16界限时，在遇火源时不爆炸也不燃烧。一般情况下，瓦斯的爆炸界限不是固定不变的。当瓦斯中混入某些可燃性气体时，不仅增加了爆炸性气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸的下限降低。当隧道空气中含有煤尘时，也会使瓦斯的爆炸下限降低，增加爆炸的危险性。此外，瓦斯混合气体的初温越高，爆炸界限就越大。
9、所以，当隧道发生火灾时，高温会使原来不具备爆炸条件的瓦斯发生爆炸。但如有惰性气体混入，可在一定程度上降低瓦斯爆炸的危险性。少量加入惰性气体可缩小瓦斯爆炸界限，多量加入甚至能使瓦斯混合气体失去爆炸性。2.3.2 引火源瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。通常，瓦斯的引火温度为 650750 摄氏度左右。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的安全灯网罩、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花等，都足以引燃瓦斯。不同浓度的瓦斯引火温度不同、高温也可能引燃低浓度的瓦斯。由于瓦斯的热容量很大（约空气的 2.5 倍），当其遇火后并不立即发生反应，需要迟延一个很短的时间后才能燃烧和爆炸，这种现象称为延迟引火现象。其
10、延迟引火的时间称为感应期，这种现象对隧道的安全生产有着重要作用。在使用安全炸药进行爆破时，即使爆温高达 2000摄氏度左右，但由于爆焰存在的时间极短（通常仅为千分之几秒），也赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部5不致将附近的瓦斯引爆。2.3.3 足够的氧气大量实验证明，当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时，瓦斯的爆炸界限随之缩小，当氧浓度低于 12 摄氏度时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，即使遇到明火也不会发生爆炸。2.4 瓦斯突出瓦斯突出瓦斯突出是施工过程中，发生的一种瓦斯的突然剧烈运动并造成十分巨
11、大的动力效应现象，其机理较为复杂，但破坏性极大，易引起瓦斯爆炸等突发性自然灾害。通常认为饱含瓦斯的煤层或地质构造，在构造力、地层静压力等的综合作用下积蓄了较大的弹性能量并处于平衡状态，当隧道施工影响造成该平衡状态下瓦斯压力体系的破坏时，巨大的弹性能量和游离瓦斯突然释放，在极短的时间内大量瓦斯混合物喷射到施工空间，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。瓦斯突出与地质构造、瓦斯含量与地层压力等密切相关。2.4.1 瓦斯涌出的形式普通涌出：煤系地层或岩层中瓦斯缓慢、均匀、长时间地向坑道内释放，这是瓦斯涌出的基本形式。瓦斯喷出：含瓦斯煤系地层的地质破碎带、空洞或裂隙中积存有大量的高压瓦斯，当坑道开挖接近时
12、，瓦斯突然以喷出形式大量释放。煤岩与瓦斯突出：存在于地层中具有一定压力的气体和固体混合物，冲破煤岩覆盖层后，大量的煤和岩石被抛出，并释放出大量的瓦斯。2.4.2 瓦斯突出的一般规律煤岩与瓦斯突出前后，都有地应力、瓦斯和煤岩的地质构造与力学性质的种种异常表现。归纳起来发生突出有三个主要因素：地应力、瓦斯和煤岩结构，而地应力和煤岩中瓦斯的存在是引起突出贡献的主要因素。其突出的一般规律为：赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部61.突出最易发生在地质构造带及其附近，如断层、褶曲、扭转地带、火成岩侵入区
13、、煤层倾角骤陡、走向拐弯、层厚变化异常等地段。2.在开挖形成的应力集中区，应力增大，突出危险性随应力增大而增大，如坑道的上隅角，相向开挖接近区、坑道开挖分支处等。3.突出前常出现各种预兆，如坑道支撑压力增大；岩块迸出、掉碴、外鼓或移动加剧；煤岩与支架发生破裂声、闷雷声、折断声等；瓦斯涌出量忽大忽小；煤尘增多；煤体及工作面温度略有下降或升高；煤质变软、干燥；顶钻夹钻等。4.绝大多数突出发生在掘进工序，尤其在爆破时，突出的危险性随着对煤体的震动而加剧。5.突出具有延时性，其迟延时间从几分钟到几十个小时。2.4.3 突出与地质构造的关系绝大多数瓦斯突出发生在地质构造带内，如：断层、褶曲、向斜、扭转、
14、背斜和火成岩侵入区。在地质构造带内，煤层受着强大的地质构造力的作用而积蓄大量的能量，同时破坏了的煤体形成了贯通裂隙，促使瓦斯积聚，给突出创造了条件。当开挖工作接近这一区域时，在地压的参与下，煤岩中所积蓄的潜能突然释放，瓦斯突然涌出，就造成瓦斯的突出。就地质构造来讲，向斜的轴部，扭转地带的突出危险要大于背斜。2.4.4 突出与瓦斯压力的关系煤层中或岩体中的瓦斯含量与瓦斯的压力是突出的重要因素之一，瓦斯含量与瓦斯压力越大，突出危险越大，一般瓦斯突出发生在瓦斯压力大于 10Mpa 的情况。2.4.5 突出与地压的关系地压力越大，突出的危险性越大。埋深增加时，突出的次数和强度都有可能增加。此外，在应力
15、集中区，瓦斯突出的危险性也大幅度增加。2.4.6 突出与地层的关系赣龙铁路扩能改造工程 GL-2 标 西江隧道瓦斯工区专项施工方案 中中铁铁大大桥桥局局赣龙铁赣龙铁路路 GL-2 标标工程指工程指挥挥部部7在软弱煤层或岩层中，瓦斯突出的危险性较高。若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其弹性与集中应力较大，瓦斯不易释放，其突出危险也较大。此外，瓦斯突出与隧道的开挖方向和煤层的走向也有一定的关系，通常两者垂直时，瓦斯易突出。2.4.7 突出与水文地质的关系煤层比较湿润，隧道涌水量大时，突出的危险性小，反之则大。三三.施工方案施工方案 3.1 总总体施工方案体施工方案 隧道施工采用三台阶临时
16、仰拱法、短台阶预留核心土法，人工风钻打眼爆破，径向注浆、超前小导管、格栅钢架、型钢锚喷联合支护，防爆挖掘机辅助防爆装载机挖、装，防爆自卸汽车运输，二次衬砌采用模板台车衬砌，砼在洞外集中拌和，防爆砼运输车运输，泵送入模。二次衬砌在开挖、初期支护完成并满足有关要求后立即施工，尽快封闭，减少瓦斯溢出量。隧道通风采用压入式的通风方式；瓦斯检测采用人工检测检测方式。3.2 重、重、难难点施工方案点施工方案隧道施工的通风方案、瓦斯监控方案、供电方案及机械防爆性能改装是实施性施工方案的重、难点。3.2.1 通通风风要求要求综合考虑西江隧道的实际情况，通风方案最低平均风速按 1m/s设计，为防止瓦斯积聚，对如塌腔、模板台车等处增加局扇或高压风进行解决，对于一般段落采
