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1、【隧道方案】高坡隧道高瓦斯及煤系地层段揭煤防突施工方案目 录 一、编制依据 3 二、工程概况 3 三、瓦斯专项施工方案的目的和目标 4四、瓦斯基本 知识 4 1 、瓦斯的定义 42、瓦斯的特性 53、不稳定性 5 4 、窒息性 . 5 5 、瓦斯爆炸的必要条件 56 、瓦斯突出 6 7 、瓦斯涌出形式 78、瓦斯突出的一般规律 79 、突出与地质构造的关系 810 、突出与瓦斯压力的关系 8 11 、突出与地压的关系 8 12、突出与地层的关系 8 13、突出与水文地质的关系 8五、瓦斯段施工 . 9 1 、瓦斯隧道的分类：92、 瓦斯检测与监控 9 3、瓦斯检测方法：114、隧道内瓦斯检测
2、125、瓦斯检查制度 146、隧道内防止瓦斯爆炸 15六、瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺 171 、施工原则 17 2 、瓦斯地段的处理措施 17 3 、施工工艺 18 4 、技术要求 18七、瓦斯喷出和突出预防措施 23八、钻爆作业 . 24 九、瓦斯安全技术措施 28十、煤系地层段施工及揭煤防突施工 30十一、瓦斯爆炸事故的处理与救护 35高坡隧道高瓦斯及煤系地层段揭煤防突施工方案一、编制依据1 、施工图纸和现场实际地形、地貌、外部环境等情况。2、隧道施工需要3 、成贵公司对隧道施工的相关要求4、我分部相关资配制和管理需要5 、其他有关法律法规和规范等。二、工程概况 高坡隧道位于镇雄至毕
3、节区间，正洞里程为 D3K338+601 D3K343+169,长 4568ml 其中，in级围岩 1145m, IV级围岩1926m, V级围岩1497m。平导里程 PDK340+371.46PDK343+113 长 2977m。本隧道除D3K339+161D3K341+814.001段位于半径 9000m 的右偏曲线上 外，其余地段均位于直线上，隧道采用双块式无碴轨道结构。隧道 D3K340+390D3K343+169 为高瓦斯工区，为满足施工通风需要，结合地形、地质条件，设置“ 2 横洞 +1 平导 +1 通风竖井”的辅助坑道配置方案。于隧道左线线路中心前进方向右侧 35m 设平导，长度
4、为 2977m ，采用有轨双车道运输。隧道D3K342+010D3K345+070(3060)米为高瓦斯段我分部承担1159 米，该段隧道穿越二叠系龙潭组P2I 煤层地层，主要岩性为砂岩、泥岩、炭质页岩、铝土岩夹煤层。根据岩脚煤矿收集资料显示可采煤层瓦斯绝对涌出量为0.76m³/min&;gt;0.5m³/min。表 表 1 收集岩脚煤矿煤层瓦斯参数表可采煤层编号可采煤层厚度(m)瓦斯绝对涌出量m³/min 瓦斯压力(Mpa)瓦斯放散初速度煤层坚固系数f 煤层破坏类型C5 1.30.76 0.3 27.4 0.245 m C6 1.6 0.32 29.6 0.22
5、6 出 高坡隧道的不良地质主要为岩溶及高瓦斯，隧道主要存在的风险有坍方掉块、瓦斯突发、涌水涌泥等表 表 2 隧道瓦斯工区分段表里程段落 段落长度 (m) 主要地层岩性 瓦斯D3K338+601D3K342+060 3460 T1f1、T1f2 砂质泥岩、砂质泥岩偶夹灰岩； P2c 灰岩、砂岩、泥岩偶夹煤层 低瓦斯D3K342+06 D3K343+169 1109 P2l 砂岩、泥岩、页岩夹煤层高瓦斯 高坡隧道在D3K342+100D3K342+240，D3K343+100D3K343+169段为煤质软质岩地层大变形段，施工时应做好监控量测。三、瓦斯专项施工方案的目的和目标 为了确保瓦斯隧道施工
6、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。四、瓦斯基本知识 1 、瓦斯的定义 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，由 gas音译而来，其成分比较复杂，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（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。其熔点为 - 182.5 ，沸点为- 164，在
7、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 3.5% ；极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸，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 、瓦斯的特性爆炸性 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浓度后，遇到火，才会燃烧和发生爆炸。渗透性 瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高
8、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。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。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中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。5 、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，一定温度的引火和足够
9、的氧气。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，在遇火时不爆炸也不燃烧。一般情况下，瓦斯在空气中的浓度为5%- 16%寸，才可能发生爆炸。当然，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（或矿井）空气中含有煤尘时，也会使瓦斯的爆炸下限降低，
10、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。所以，当隧道（矿井）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。引火 瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火的存在。一般，瓦斯的引火温度为 650750c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
11、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。其延迟引火的时间称为感应期，这种现象对隧道（矿井）的安全生产有着重要作用。在使用安全炸药进行爆破时，即使爆温能高达 2000 左右，但由于爆焰存在的时间极短（ 通常仅为千分之几秒 ） ，也不致将附近的瓦斯引爆。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%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。6 、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。一般认为饱含瓦斯的
12、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（或矿井）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。7 、 瓦斯涌出形式普通涌出：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，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
13、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。8 、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：（ 1）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、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）突出次数和强度，随煤层厚度和煤层倾角放散初速度高、瓦斯含量大、
14、层理紊乱，无明显节理、光泽暗淡、容易粉碎、有分枝型节理等特征。（ 4）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。（ 5）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。 突出具有延时性，其迟延时间从几分钟到几十个小时。9 、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、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
15、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。10 、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。11 、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，在应力集中区，瓦斯突出的危险性也大幅度增加。12 、突出与地层的关系 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
