0兰渝铁路兰渝铁路 LYS-12 标段项目经理部第一分部标段项目经理部第一分部平房子、文家沟、磨子石隧道平房子、文家沟、磨子石隧道瓦斯、天然气及溶洞作业指导书瓦斯、天然气及溶洞作业指导书编 制： 杨 安 跃 审 核： 田 世 宽 中交一公局兰渝铁路 LYS—12 标一分部项目经理部二 00 九年十月十九日1隧道瓦斯、天然气、熔洞地段作业指导书隧道瓦斯、天然气、熔洞地段作业指导书一、编制依据一、编制依据1、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）2、《铁路隧道施工规范》（TB10204—2002）3、《铁路隧道设计规范》10003—20054、《防治煤与瓦斯突出细则》5、《兰渝铁路芭蕉湾隧道设计图纸》二、瓦斯、天然气作业指导书目的和目标二、瓦斯、天然气作业指导书目的和目标隧道设计为低瓦斯、天然气隧道，为了确保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、天然气专项施工方案以应对瓦斯、煤层的出现，及时调整施工方案，确保工程顺利进行三、瓦斯专项施工方案三、瓦斯专项施工方案1、瓦斯基本知识、瓦斯基本知识1.1 瓦斯的概念瓦斯的概念瓦斯是指从地层中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的统称。
其成分及其复杂，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、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21.2 瓦斯的性质瓦斯的性质瓦斯是一种无色无味无嗅的气体，具有可燃性及爆炸的可能在温度为0C，大气压力为 101325Pa 的标准状态下，瓦斯的密度为 0.7168kg/m3,相对密度为 0.554瓦斯的扩散性很强，扩散速度是空气的 1.34 倍会很快在空气中扩散由于瓦斯较空气轻而上浮，故常积聚在巷道的顶部，顶板垮落的空洞及无风的巷道内瓦斯的化学性质不活波，微溶于水，在 20C、101.325kp 的条件下，溶解度为 3.5L/100L 水瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸1.3 瓦斯的赋存状态瓦斯的赋存状态瓦斯的赋存状态通常分为以下几种：游离状态、吸着及吸收状态1.4 各部位瓦斯允许浓度指标及临界值各部位瓦斯允许浓度指标及临界值执行《铁路隧道施工技术安全规则》和《铁路瓦斯隧道技术暂行规定》中对瓦斯的浓度规定洞内空气中允许的瓦斯含量（按体积计算）应符合下列规定：总回风流中小于 0.75%；其他工作面进来的风流中小于 0.5%；掘进工作面的瓦斯浓度在 2%以下；工作面装药爆破前在 1%以下。
瓦 斯 容 许 浓 度 指 标部 位瓦 斯 容 许 浓 度（％）总回风巷道<0.75工作面装药前<1.0工作面回风流<0.5局扇及开关地点 10m 附近<0.5临界值：牢记三个数值：当瓦斯浓度达到 1%时，禁止打眼、装药、放炮；瓦斯浓度达到 1.5%时，撤人、停电、通风；瓦斯浓度达到 4%时，就会发生爆炸1.5 常见瓦斯灾害类型常见瓦斯灾害类型瓦斯灾害事故主要有瓦斯燃烧，瓦斯爆炸，瓦斯突出，瓦斯窒息等灾害事故，其中以瓦斯爆炸和瓦斯突出事故的破坏性最大，发生频率最高瓦斯灾害事故有时是几种事故连续发生，例如，当发生瓦斯突出，瓦斯喷出时，大量涌3出的瓦斯会使现场人员窒息死亡，遇火源时也会发生瓦斯燃烧或瓦斯爆炸，瓦斯爆炸冲击播传播过程中将煤尘扬起，引起煤尘爆炸因此发生一连串事故是有相互关联的2、瓦斯检测与监控、瓦斯检测与监控2.1 瓦斯检测与监控目的瓦斯检测与监控目的瓦斯检测与监控的目的是随时掌握洞内各处的瓦斯浓度或有无瓦斯存在，以指导施工中应采取的施工方法和采用的施工设备2.2 瓦斯检测与监控方法瓦斯检测与监控方法2.2.1 常用检测仪器有常用检测仪器有：瓦斯检定灯、便携式瓦斯检测仪、便携式多参数组合气体检测报警仪、瓦斯报警断电仪、瓦斯遥测仪、矿井安全监控系统等。
推荐使用矿井安全监控系统与便携式瓦斯检测仪配合使用安全监控系统主要是应用计算机的先进技术，将之应用于安全生产管理的一种综合性大型装置，是微电子技术，计算机技术，通信技术和自动化技术等高科技发展的产物，能够实现对矿井中的瓦斯、一氧化碳、风速，负压、烟雾、温度等环境参数和井下运输，通风、压风、排水等各生产环节的机电设备的工作状态进行检测，并可对相关设备、局部生产环节或过程单位能够进行控制2.2.2 瓦斯检测方法瓦斯检测方法：采用“双保险”监测措施即建立遥控自动化监测系统与人工现场监测相结合遥控自动化系统由洞口监测中心（配置主控计算机）和洞内的控制分站以及在洞内各工作面，各巷道、塌方空洞，巷道转角等处瓦斯浓度设探头，风速探头，自动报警器，远程断电仪组组成通过各探头，洞口和监测中心随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况，如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握，提高对事故的应变能力，特别是揭煤放炮期间，监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度变化曲线和涌出量，节省施工间隙但设置自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离，4还要人工配合检查，实行装药前，放炮前，爆破后人工进行瓦斯检查（即一炮三检查）。
使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断2.2.2.1 瓦斯压力的测定采用在掘进工作面打孔测压，用直径 6—8mm 的紫铜管作为测压导孔，连接精度 1.5 级以上的压力表，封孔后，测取瓦斯压力值2.2.2.2 瓦斯含量的测定测定隧道内空气中游离瓦斯和吸附瓦斯的总和测试分为固定点测定和巡回测定，组成瓦斯监测系统2.2.2.3 测定仪器使用瓦斯报警仪定点悬挂装置；手持仪表洞内巡回监测仪器在隧道的掘进工作面和回风地段分别安设瓦斯遥测报警断电仪，当测试点的瓦斯浓度达到控制的允许浓度时，切断电源并发出声响和灯光报警手持式瓦斯检测仪配备给瓦斯检查员，进行巡回检查时使用2.2.2.4 瓦斯测试的时间安排工作面的瓦斯监测连续进行，回风道的瓦斯监测每班监测两次，装药前，放炮前，爆破后由瓦斯专职监测人员进行监测（即一炮三检制度）2.2.2.5 瓦斯监测的人员安排瓦斯监测人员在进入工地前进行专业培训，培训期为一个月，培训内容为瓦斯的性质和危害，国家有关法规知识，瓦斯隧道安全施工知识，检测技术，通风技术，灾害防治技术和急救知识，考核合格后上岗2.2.2.6 测试数据的纪录分析每班的瓦斯监测数据必须做好纪录，并绘制瓦斯浓度变化曲线，对累计的测试数据进行分析，推断瓦斯涌出的变化趋势。
52.2.2.7 瓦斯测试仪器的校准标定所有瓦斯监测仪器必须经过国家规定的计量鉴定部门进行定期校准标定，否则不得使用3、瓦斯隧道施工方法及其措施、瓦斯隧道施工方法及其措施瓦斯隧道施工的基本原则是：加强管理、强化意识，消除隐患；严格检测、提前预测，随时掌握瓦斯含量，动态调整施工工艺；加强通风、严管火源，降低瓦斯含量，杜绝一切火源3.1 施工组织措施施工组织措施3.1.1 成立专门的瓦斯监管小组，负责瓦斯的检测，分析及灾后抢救3.1.2 制定完整详细的瓦斯应急预案，保证发生瓦斯灾害时能快速启动，实施救援3.1.2 按《铁路瓦斯隧道施工规程》制定详细的瓦斯隧道施工方案，精心组织施工，做好瓦斯的预测、检测、加强通风、防突防爆及灾后救援工作配备必要的瓦斯检测设备，加强瓦斯检测，根据监测结果及时调整方法并采取应对措施3.1.3 配备必要的抢险救援物质，以便灾后的救援物质供应3.1.4 加强职工安全教育及上岗培训，凡是参与该隧道施工人员必须进行防治瓦斯的安全技术培训，并经考试合格后方可上岗了解瓦斯发生的预兆和规律，掌握事故防治和应急措施3.2 施工方法及防治措施施工方法及防治措施瓦斯隧道施工的瓦斯防治方针是：加强预测，以防为主。
主要施工程序如下：3.2 瓦斯预测及防突措施瓦斯预测及防突措施3.2.1 超前钻探加强对掌子面前方围岩的超前钻探尤为重要一方面可以准确了解前方围岩的情况、煤层的位置及厚度等地质情况，另一方面能对掌子面前方地层中的6瓦斯、氧气及二氧化碳等气体提前释放，降低压力钻探要求：每次掘进都用 5m 钻杆进行超前探测，直至探明煤层和瓦斯情况探测孔全断面为 3 个,上下台阶法上台阶 3 个,下台阶 2 个每次放炮不得超过 3m，使工作面始终保持距煤层 2m 以上的安全岩柱钻孔布置：超前钻孔的位置布置在全断面拱顶处与边墙中部;上下台阶,上台阶拱顶处与两边拱脚处,下台阶两边墙轨面标高出处见附图钻探过程控制：在钻探过程中要仔细观察钻孔内排出的浆液和岩屑变化情况，仔细观察是否有卡钻、顶钻、瓦斯喷孔等动力现象，作好记录瓦斯突出危险性预测：当煤层厚度小于 0.3m 时，可不经过突出危险性预测，直接用远距离放炮揭穿煤层瓦斯隧道施工程序如下图所示无突出危险防突措施安全防护措施无效安装金属骨架加强支护防突措施效果检验有效补救措施远距离放炮揭煤有突出危险超前探煤煤层突出危险性预测瓦斯隧道施工程序预测位置及预测参数：根据超前钻孔探明的煤层位置，在隧道工作面距煤层 5m（垂距）时停止掘进，用钻孔取样法进行有关瓦斯参数的全面测定，包括：煤层瓦斯压力（P）、煤的瓦斯放散初速度（ΔP）、煤的坚固性系数（f）、钻7屑瓦斯解吸指标（Δh2 或 k1）、独头坑道瓦斯涌出量（q）、钻孔瓦斯涌出初速度（qm）（以上测定方法按《防治煤与瓦斯突出细则》或《铁路瓦斯隧道技术规范》的规定进行）。
在钻孔过程中要仔细观察是否有卡钻、顶钻、瓦斯喷孔现象，为综合评定煤层突出危险程度提供依据，从而有针对性的选用防突措施和安全技术措施预测钻孔布置及参数的测定：布置三个预测孔和一个测压孔，控制开挖周边 4～5m 的范围各孔见煤点在设计时应考虑与原探孔见煤点的间距不小于5m测压孔孔径 75mm，测定钻孔瓦斯涌出初速度后及时封孔，进而测定瓦斯压力预测孔开孔孔径为 60mm，见煤后换为 Φ42，在孔口接煤粉，用以测定预测参数值，其测定方法按《防治煤与瓦斯突出细则》或《铁路瓦斯隧道技术规范》的规定进行预测指标临界值：预测时的临界指标应根据临近煤矿的实测数据确定，如无实测数据，可采用《防治煤与瓦斯突出细则》规定的数据作为突出危险性临界值突出危险性判定：比照上述诸项预测指标临界值，采用综合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法，对实测数据进行分析评估有任何一项实测数据超过临界指标，即可判定该开挖工作面为突出危险工作面；钻探过程中如果出现瓦斯喷孔、瓦斯顶钻、卡钻等动力现象，也可判定该开挖工作面为突出危险工作面预测煤层突出危险性单项指标临界值表钻 屑 解 吸 指 标瓦斯涌出初速度煤层突出危险性煤层破坏类型ΔPfP（Mpa）Δh2（pa）K1Qm（L/min）突出危险Ⅲ、Ⅳ、100.50.74≥160 湿煤≥0.4 湿煤＞48Ⅴ≥200 干煤≥0.5 干煤3.2.2 防突措施当预测无突出危险时，可不采取防突措施，直接用远距离放炮揭穿煤层；当预测有突出危险时，必须采用具有针对性，便于实施的防突措施，经检验有效后，采用远距离放炮揭穿煤层。
根据瓦斯隧道的施工特点，防突措施以钻孔排放为宜在打排放钻孔前，在隧道断面中布置 2 个测压孔以检验排放效果测压孔的见煤点布置在排放孔中间3.2.2.1 阻截排放钻孔当预测有突出威胁时，防突措施采用阻截钻孔排放瓦斯在工作面距煤层 2.5～3m 处打排放钻孔孔径 75mm，钻孔穿透煤层，见煤点分布在隧道开挖周边 2～3m 处，钻孔见煤点间距 3m，使排放钻孔沿隧道周边2～3 圈呈弧形排列3.2.2.2 多排钻孔排放当预测有突出危险时，采用多排钻孔排放瓦斯钻孔直径 75mm，钻孔穿透煤层全厚，钻孔见煤点间距 2m，均匀分布，控制隧道断面及周边 4～6m 的排放范围3.2.2.3 深孔松动爆破当超前钻孔排放瓦斯的效果不理想时，可采用深孔松动爆破的方法通过在工作面前方煤体中钻孔的爆破，使钻孔周围形成直径为 50～200mm 的破碎圈和 200～800mm 的松动圈，煤层和岩体产生裂隙并相互贯通，形成瓦斯排放通道，使一定范围的煤体应力释放或向煤体的前方和两侧推移，加速了煤体瓦斯排放和煤层卸压，从而起到防止煤与瓦斯突出的作用。