浅谈高瓦斯隧道施工技术

浅谈高瓦斯隧道施工技术

作者：刘党锋

来源：《科学与财富》2012年第03期

摘要：纸坊隧道长距离高瓦斯隧道，隧道地质情况复杂，工期紧且隧道仅有进出口两个工作面，不同工序施工干扰严重；同时，隧道施工中德瓦斯防控为施工中德重点，关系到工程的成败。

关键词：纸坊隧道；长距离；瓦斯；施工 1、工程概况

纸坊隧道位于甘肃省岷县县城东边。隧道位于西秦岭中山区，山高沟深，地形起伏很大，洞身最大埋深248m，梁顶植被覆盖较好。隧道起讫里程为DK201+817~DK206+952，全长5135m的双线隧道。隧道除进口段1037.809m，出后段797.856m位于R=4000m的曲线上，其余段落位于直线上。隧道洞身经过的地层有第四系全新统坡积粉质黏土、碎石土；二叠系下统碳质板岩、板岩、砂、岩；三叠系中统板岩。砂岩等。 2、施工中德重点及难点

1）隧道全长为5135m，隧道内线路分别为5.5‰和-3‰的人字形坡。隧道施工仅有进出口两个工作面，且开挖、支护、仰拱混凝土、顶拱衬砌混凝土同时交叉作业，洞内施工干扰大，施工布置非常困难。

2）由于纸坊隧道施工仅有进出口两个工作面，其间没有其他施工通道，最大单头进尺约2775m，通风散烟比较困难。

3）隧道工程范围二叠系下统地层内含碳质板岩，存在产生瓦斯等有害气体产生的地质条件，对施工工艺要求高，安全隐患大。 3、施工组织及安排

隧道施工采用了隧道进出口两个工作面双向掘进，共安排了2个隧道施工队2个作业面分别负责纸坊隧道施工。、 4、施工方案

1）开挖施工。根据瓦斯隧道安全施工要求和工程特点，确定隧道采用三台阶七步开挖法开挖。开挖前，在工作面附近20m进行通风，当检测瓦斯浓度小于0.5%时方可进行钻孔作

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业。钻孔全部采用湿式钻孔，钻孔作业时先开水、后开风以封闭粉尘，避免产生火花造成安全事故。

根据隧道的结构特点、围岩地质情况，开挖主要采用台阶法、隧道中壁法（CD法）施工。其中隧道台阶法主要在洞身Ⅳ、Ⅴ级岩石风化破碎洞段采用。 2）支护施工。隧道支护分初期支护和混凝土二次衬砌。

①初期支护。初期支护根据围岩类型的不同采用不同的支护参数，型钢及格栅做拱架支撑，部分衬砌断面采用型钢全环封毕，喷护C20气密性混凝土，顶拱采用Φ22砂浆锚杆，挂φ钢筋网。洞口30m段采用φ89@0.4m大管棚进洞，其他洞段分别采用Φ25中空锚杆及φ42超前小导管进行超前支护。

②混凝土衬砌。混凝土衬砌前，在初期支护面铺设CW瓦斯隔离板。为杜绝明火，瓦斯隔离层采用冷粘结。

隧道的混凝土衬砌施工和开挖施工需要交叉进行，施工相互干扰大。隧道开挖与衬砌施工的顺序为：仰拱开挖超前于浇筑段30~50m—仰拱混凝土施工—仰拱填充混凝土施工—拱墙混凝土施工—边沟及电缆沟施工—混凝土路面基层施工—混凝土面板施工。

在仰拱混凝土施工中，为了不影响掌子面开挖、出石碴及机械设备通行，仰拱开挖采用左右分幅的开挖方法，在仰拱混凝土施工部位搭设可移动钢栈桥作为临时便道。根据行车及施工要求，该栈桥设计为双榀单跨移动式钢栈桥。单榀钢栈桥设计长度为16m，宽1.0m。 5、瓦斯防控措施 1）地质超前预报

针对隧道内赋存的天然气，在隧道施工中遵循“动态设计、动态施工、先判断后处理”的原则，对隧道进行了超前地质预报。隧道的超前地质预报采用了TSP超前地质预报、地质素描法、水平钻探等手段，对隧道围岩进行综合地质预报，预先确定工作面前方破碎带或断裂带的位置、规模、产状，了解工作面前方天然气赋存情况，以便及早采取保证施工的正常进行和人员、设备的安全。 2）瓦斯监控

该隧道为高瓦斯隧道，为保证瓦斯隧道的施工安全，瓦斯检测采用人工监控与自动监控组合。自动监控采用KJ90煤矿安全综合监控系统。在掌子面、模板台车顶部的上隅角设置便携式甲烷检测报警仪，在检测到瓦斯浓度＞0.5%时报警；瓦斯浓度＞01.0%时，自动切断作业区电源，立即撤出人员设备，工作面停止施工，对洞内加强通风，稀释瓦斯浓度，待瓦斯浓度低

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于0.5%时方可恢复作业。人工检控采用手持式移动检测仪，根据规范要求，需对掌子面间、二衬面、回风区等进行24小时不间断检测。

对需人工检测的部位，保证每30分钟检测一次。在测风站配备手动式测风仪，定期测定回风巷的风流速度。当风流速度小于1.0%时，及时找出原因，采取措施。 3）用电防护

考虑到到瓦斯隧道通风系统的特殊情况，该隧道采用了双电源供电方案，即公用电网和自备发电站双电源，并安装备用电源自动切换装置，洞内供电采用单电源线路。洞内配电设备及照明电器全部采用防爆型，并做到“三专”、“两闭锁”，即专用防爆变压器、专用开关、专用供电线路和瓦斯浓度超标时与供电的闭锁、局部采用风扇通风与供电的闭锁，以保证瓦斯隧道安全施工。 4）隧道通风

根据《铁路瓦斯隧道技术规范》规定，对高瓦斯隧道工区和瓦斯突出工区，施工通风方式宜采用巷道式，故该隧道在第一车行横通道贯通以前采用压入式通风，车行横通道贯通后采用巷道式通风。

高瓦斯隧道24小时不间断通风，采用双电源，风机全部为防爆型，进洞风筒布全部采用专用的抗静电、阻燃型，风机和电源均考虑备用，洞内最小风速不能小于1.0m/s。风机操作工必须持证上岗。 5）防爆设备改造

根据高瓦斯隧道施工要求，所有进洞车辆和设备必须为防爆型。项目部通过技术分析和防爆试验，确定对所有进洞设备进行防爆改装。进过对防爆改装过的装载机和自卸汽车进行瓦斯浓度达到0.5%条件下的模拟试验确定改装后的设备能满足施工安全要求。设备在隧道施工中未发生爆炸事件。 6）施工工艺要求

①由于该隧道为高瓦斯隧道。洞内施工严禁明火，洞内拱架全部采用螺栓连接； ②开挖后及时素喷混凝土以封闭瓦斯溢出通道，喷混凝土采用气密性混凝土湿喷作业； ③二衬施工，隧道采用CW瓦斯隔离板全断面封闭，混凝土采用气密性混凝土，渗气系数不大于10-11cm/s。 6、结 语

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1）纸坊隧道严格按照瓦斯隧道要求进行施工，瓦斯控制得当，未发生瓦斯突出、燃烧； 2）目前隧道开挖进尺1568m，最大月进尺90m，二衬单月最高工作面衬砌96m，施工进度满足要求；

通过对纸坊隧道的施工经验进行总结，为其他类似长距离高瓦斯隧道提供了一定的借鉴。■