瓦斯岩溶隧道施工作业指导书.docx
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瓦斯岩溶隧道施工作业指导书
瓦斯隧道施工作业指导书
1、目的
明确低瓦斯隧道施工作业的注意事项，操作要点和相应的瓦斯检测要求，规范隧道施工作业，预报险情，确保安全。
2、编制依据
⑴《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
⑵《兰渝铁路施工图设计文件》
3、适用范围
适用于兰渝铁路双线瓦斯隧道施工作业。
4、瓦斯监测
瓦斯隧道分为非瓦斯段、低瓦斯段、高瓦斯段、瓦斯突出段四类。
低瓦斯段和高瓦斯段按绝对瓦斯涌出量进行判定。
当全段的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯段，大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯段。
瓦斯隧道只要有一处突出危险，该处所在的段即为瓦斯突出段，判定瓦斯突出必须同时满足下列4个指标：
瓦斯压力P≥0.74MPa、瓦斯放散初速度△P≥10、煤的坚固性系数f≤0.5、煤的破坏类型为Ⅲ类及以上。
4.1监测仪器
瓦斯监测仪器采用固定和移动天然气检测装置及报警装置，报警装置需与洞外控制室内报警装置相连。
4.2监测人员及频率
目前，人工巡检还是瓦斯检测中的一种主要方式。
它具有测定数据准确、可靠、检测方式灵活等优点。
因此，每个掘进工作面均应配备专职瓦斯检查员，利用瓦斯检定器进行定时、定点巡检。
隧道各作业面设专职瓦斯监测员2人，每60min检测一次，对隧道进行全天候巡查。
4.3监测地点及范围
瓦斯检测地点为：
⑴.开挖工作面风流和回风流中，爆破地点附近20m内的风流及局部垮帮冒顶处，坑道总回风中；
⑵.局扇及电机开关前后10m内的风流中；
⑶.各种作业平台和机械附近20m内的风流中；
⑷.电动机及其开关附近20m内的风流中；
⑸.避车洞及其它硐室中；
⑹.煤层或接近地质构造破碎带，裂隙瓦斯、硫化氢及油气异常涌出地点。
每个断面应检查5个点，即拱顶、两侧拱腰、拱脚、各距坑道周边20cm处，每次均应测定风流中的瓦斯和二氧化碳浓度。
每个检测点应设置明显的瓦斯记录牌，每次检测结果及时填写在瓦斯记录本和记录牌上，并填写瓦斯日报表。
对爆破作业采取装药前、放炮前、放炮后“一炮三检制”进行检测。
专职瓦检员配备AQJ-1型光学瓦斯检定仪。
为确保施工安全，开挖班班长、衬砌班班长、电工、当班领工员应配备JCB型便携式瓦斯报警仪。
瓦斯检查员应将每次检测结果及时填写在瓦斯记录本和记录牌上，出洞后应及时向值班领导汇报。
在检测中如发现瓦斯超限或其它异常情况，应即时通知工作面作业人员停止作业，将人员撤到安全地点，并向上级领导、部门汇报。
5、瓦斯隧道施工方法
5.1超前探测
对可能揭示煤层或局部瓦斯积聚地段钻眼时加深炮眼探测是否有瓦斯气体。
每个断面加深炮眼的个数不小于5个，均匀分布于掌子面，炮眼加深长度不小于3m。
当加深炮眼探测到有瓦斯气体后，应在瓦斯涌出孔附近施作超前探孔，探孔孔径一般为89mm，单孔长度为30m，搭接长度不小于5m，探测孔按图5-1布置，并在超前探孔处设置检测点，以检测是否有瓦斯涌出。
若探测到瓦斯气体，应根据记录确定有害气体的涌出位置。
图5-1正洞与辅助坑道超前探孔布置示意图
5.2勤监测
对瓦斯地段每60min检测一次，并严格执行一炮三检制，即装药前、放炮前、爆破后进行瓦斯检查，若超过限制立即报警，并迅速执行超限处理措施。
5.3钻爆作业
5.3.1钻孔
瓦斯段钻孔作业必须符合下列规定：
⑴.开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%；
⑵.必须采用湿式钻孔；
⑶.炮眼深度不应小于0.6m。
5.3.2装药与爆破
瓦斯段装药与爆破作业应符合下列规定：
⑴.爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%；
⑵.爆破地点20m内，机械设备、洞碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3；
⑶.通风应风量足、风向稳，无循环风；
⑷.炮眼内煤、岩粉必须清除干净；
⑸.炮眼封泥不足或不严不应进行爆破；
⑹.瓦斯段爆破作业必须使用煤矿许用炸药；
⑺.瓦斯段必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管。
严禁使用半秒，秒级电雷管。
使用煤矿许用毫秒延期雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。
电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个开挖作业面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。
⑻.瓦斯段采用电雷管起爆时，严禁反向装药。
采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。
在岩层内爆破，炮眼深度不足0.9m时,装药长度不得大于炮眼深度的1/2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2/3。
在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1/2。
所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵，炮泥应用水炮泥和黏土炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥填满封实。
严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。
⑼.洞内爆破时，人员应撤至洞外。
当隧道太长时，单线必须撤至300m以外，双线必须撤至500m以外。
5.4施工通风
瓦斯隧道通风机必须由专人管理，施工通风必须符合下列规定：
⑴.瓦斯段施工通风采用压入式，压入式通风机必须安装在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。
瓦斯段的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。
⑵.瓦斯隧道各开挖面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。
洞内供风量每人每分钟不得少于4m3。
⑶.瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。
⑷.瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于积聚的空间和晨起模板台车附近的区域，可采用气动风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。
⑸.瓦斯隧道施工期间，应实施连续通风。
因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。
恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。
当停风区中瓦斯浓度不超过1%，并在压入式局部通风及及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。
⑹.瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管，风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。
5.5电气设备与作业机械
隧道非瓦斯段和低瓦斯段的电气设备与作业机械可使用非防爆型，行走机械严禁驶入高瓦斯段和瓦斯突出段。
隧道内如出现高瓦斯段和瓦斯突出段的电气设备与作业机械必须使用防爆型。
5.5.1电缆
⑴.瓦斯段内高压电缆的选用应符合下列规定：
①.移动变电站应采用监视型屏蔽橡套电缆。
②.电缆应采用铜芯。
⑵.瓦斯段内低压动力电缆的选用应符合下列规定：
①.固定敷设的电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆。
②.移动或手持式电气设备的电缆，应采用专用的不延燃橡套电缆。
③.开挖面的电缆必须使用铜芯。
⑶.电缆的敷设应符合下列规定：
①.电缆应悬挂，悬挂点间的距离在正洞和横洞内不得大于3m。
②电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制需敷设在同一侧时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3m。
③.高、低压电力电缆敷设在同一侧时，其间距应大于0.1m。
高压与高压、低压与低压电缆间的距离不得小于0.05m。
⑷.电缆的连接应符合下列要求：
①.电缆与电气设备连接，必须使用与电气设备的防爆性能相符合的接线盒。
电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。
②.在高瓦斯段和瓦斯突出段内，电缆之间若采用接线盒连接时，其接线盒必须是防爆型的。
高压纸绝缘电缆接线盒内必须灌注绝缘充填物。
5.5.2电器与保护
⑴.瓦斯段内的电气设备不应大于额定值运行。
⑵.瓦斯段内的电压电气设备，严禁使用油断电路器、带油的起动器和一次线圈为低压油浸变压器。
⑶.瓦斯段照明灯具的选用，应符合下列规定：
①.已衬砌地段的规定照明灯具，可采用EXdⅡ型防爆照明灯。
②.开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯。
③.移动照明灯必须使用矿灯。
⑷.隧道内高压电网的单相接地电容电流不得大于20A。
⑸.瓦斯段内禁止高压馈电线路相接地运行，当发生单向接地时，应立即切断电源。
低压馈电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置。
⑹.高瓦斯段和瓦斯突出段内的局部通风机和开挖工作面的电气设备，必须装设风电闭锁装置。
当局部通风机停止运转时，应立即自动切断局部通风机供风段的一切电源。
⑺.为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，必须遵守下列规定：
①.经由地面架空线路进入隧道内的供电线路，必须在隧道洞口处装设避雷装置。
②.由地面直接进入隧道内的轨道和露天架空引入（出）的管道，必须在隧道洞口附近将金属体进行不少于2处的集中接地。
③.通信线路必须在隧道洞口处装设熔断器和避雷装置。
⑻.隧道内36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地，其接地电阻值应满足下列要求：
①.接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω。
②.每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地，所用的电缆芯线的电阻不得大于1Ω。
6、防止瓦斯突然涌出措施
为了防止瓦斯突然大量涌出造成瓦斯爆炸事故和发生涌水事故，在隧道施工中采取边掘边探措施，以便有针对性地提前采取防治措施。
本方案采用物探和钻探相结合的超前探测方法。
6.1物探
采用KDL－3型地质雷达探测仪进行探测。
根据煤科总院重庆分院在中梁山隧道中的探测应用，该仪器可以探测到瓦斯储气构造和岩溶水，探测距离可达60m以上。
采用该仪器探测，预计可取得较好的探测结果。
6.2钻探
由于物探只能探明储气构造，对有无瓦斯涌出只能定性，不能具体定量和定点。
所以，还必须辅之以钻探的方法，本方案在每个探测点向隧道两侧各打两个超前探孔，钻孔设计深度为30m。
钻机采用ZYY-150型地质钻机。
6.3对施工爆破的要求
在瓦斯煤层中爆破只能采用煤矿许用的安全炸药和电雷管，若用毫秒电雷管时，总延期时间不得超过130ms，并且不准跳段使用。
除炸药、雷管外，为防止炸药爆破时还可能产生的火焰，应按规定作好炮眼的封堵，并保证封孔的质量。
6.4瓦斯设防地段的确定
本线隧道为低瓦斯隧道，低瓦斯设防地段按低瓦斯段管理，移动设备可采用非防爆型，在施工中应加强瓦斯检测工作。
6.5防尘措施
为了防止煤尘爆炸，应采取必要的防尘措施。
主要是在穿越煤系地层段，应坚持湿式打钻作业，坚持洒水降尘，防止煤尘飞扬。
同时应进行定期清扫和清洗隧道内积存的煤尘。
喷射混凝土作业采用湿喷机。
6.6瓦斯安全检查组织机构
为保证上述措施的严格执行，隧道施工时，建立专职瓦斯、天然气安全检查、监测管理机构，并成立瓦斯专项监测小组。
负责瓦斯安全检查、通风管理、瓦斯检测仪表管理和瓦斯监测等工作，负责监督和管理施工作业班的瓦斯检查员的业务工作，并定期对瓦检员进行培训。
根据隧道的实际情况，各分部成立瓦斯监测组，配专职管理人员3人，技术主管1人。
7、隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施
隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施见表7-1。
表7-1隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施
序号
地点
限值
超限处理措施
1
低瓦斯段任意处
0.5%
超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测
2
局部瓦斯积聚（体积大于0.5m3）
2.0%
超限处附近20m停工，断电，撤人，进行处理，加强通风
3
开挖工作面风流中
1.0%
停止电钻钻孔
1.5%
超限处停工，撤人，切断电源，查明原因，加强通风等
4
工作面回风流中
1.0%
停工、撤人、处理
5
放炮地点附近20m风流中
1.0%
严禁装药放炮
6
煤层放炮后工作面风流中
1.0%
继续通风，不得进入
7
局扇及电气开关10m范围内
0.5%
停机、通风、处理
8
电动机及开关附近20m范围内
1.5%
停止运转、撤出人员、切断电源、进行处理
9
竣工后洞内任何处
0.5%
查明渗漏点，进行整治
8、瓦斯段施工安全措施
⑴.开工前必须对施工及管理人员进行安全技术培训，经考核合格后方可允许上岗。
爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持证上岗。
⑵.洞口安排值班人员24h值班，严禁火源进洞。
在瓦斯段作业地段严禁使用手机。
⑶.瓦斯段必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中应经常保持不小于200m3储水量，保持一定的水压。
瓦斯段内必须设置消防管路系统，并每隔100m设置一个阀门（消火栓）。
作业区内应设置灭火器及消防设施，并经常保持良好状态。
⑷.瓦斯段应建立专门机构进行通风、防突、防爆及瓦斯监测工作，设置消防设施。
高瓦斯段及瓦斯突出段应配备救护队。
⑸.在瓦斯隧道顶部进行作业时，应随时检测作业范围的瓦斯浓度，尤其应注意检测塌空区、拱顶、开挖凹凸处、台车顶部等易于形成瓦斯积聚且风流不易到达的地方。
⑹.瓦斯段内不得存放各种油类，废油应及时运出洞外，不得洒在洞内。
⑺.瓦斯段内待用或使用过的棉纱、布头和纸张等，必须存放在密闭的铁桶内，并由专人送到洞外处理。
⑻.各种电器设备和施工机械的防爆性能，必须经转职人员检查，确认合格后方可进洞使用。
在使用期间，除日常检查外，尚应按规定的周期进行检查，起检查周期应符合表8-1。
⑼.瓦斯段进洞人员必须遵守下列规定：
①.进入瓦斯隧道的人员必须在洞口进行登记；
②.严禁穿着易于产生静电的服装（化纤衣物）进入瓦斯段；
③.进入瓦斯突出段的作业人员必须携带个人自救器。
⑽.临时停工地点不得停风，否则必须切断电源，设置栅栏和警示，恢复通风后，经瓦检人员进行检测，达到允许浓度后，方可复工。
表8-1机电设备和电缆的检查周期
序号
检查项目
周期
备注
1
使用中的防爆机电设备的防爆性能
每月一次
专职电工应每日检查外部一次
2
配电系统继电保护装置检查、整定
每半年一次
3
高压电缆的泄漏和耐压试验
每年一次
4
主要机电设备绝缘电阻检查
每月一次
5
固定敷设电缆的绝缘和外部检查
每季一次
外观和悬挂情况由专职电工每周检查一次
6
移动式机电设备的橡胶电缆绝缘检查
每月一次
由当班司机或专职电工每班检查一次外表有无破损
7
接地电阻测定
每季一次
8
新安装的机电设备绝缘电阻和接地
投入运行前测定
9
瓦斯检测仪器仪表
10d一次
9、含煤地层段施工
9.1含煤地层地段应采用地震波、反射法等物探手段进行前方岩层界面预报定位，并采用3个φ89超前水平钻孔（1～3#孔）并取芯进行验证，验证孔每25m一循环，每孔长30m，搭接5m。
9.2当超前物探及验证孔确认有煤时，增加不少于3个φ89超前孔（4～6#孔），进一步确认煤层厚度，煤层位置、岩体破碎程度，每25m一循环，每孔长30m，搭接5m。
9.3当超前水平钻孔确认煤层厚度、位置后，根据探测情况，若煤层厚度大于0.3m或有瓦斯益处时，则应按瓦斯防治措施的要求开展以下工作：
距煤层垂距10m处，施作超前探孔，并详细记录岩芯资料，确定煤层厚度、倾角、走向及于隧道的关系，并分析煤层定、底板岩性。
距煤层垂距5m时施作一组预测孔（每组不少于5孔），进行煤与瓦斯突出危险性预测，以修正设计和调整施工方案。
9.4加强施工通风和瓦斯的监测，并采用喷雾洒水等防尘措施。
9.5施工期间建立瓦斯监测、报警和施工通风系统，稀释和排出洞内瓦斯，防止瓦斯积聚。
9.6辅助坑道穿越煤系地层时参考隧道施工。
岩溶隧道施工作业指导书
1、目的
明确岩溶隧道施工作业的注意事项，操作要点，避免可溶岩地段与断层破碎带突水、突泥灾害的发生，保证隧道施工安全。
2、编制依据
⑴《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
⑵《兰渝铁路施工图设计文件》
3、适用范围
适用于兰渝铁路岩溶隧道施工。
4、岩溶隧道施工地质探测、监测
4.1超前探测
⑴.综合超前物探
主要针对可溶岩分部地段和断层破碎带及其影响带、层间滑动带、构造及岩溶裂隙发育带、可溶岩与非可溶岩地层界线、岩性突变地段、可能存在的岩溶裂隙、管道、大型溶洞和地下水的超前探测。
远距离超前物探：
首选方法为地震波反射法，如TSP、TRT6000、TGP等仪器，探测距离为200m；HSP声波反射法探测距离为100m。
⑵.水平钻孔超前探测
采用钻孔超前探测，钻孔长20～30m，验证近距离超前物探成果。
4.2常规地质法
⑴.地层岩性特征、结构面性质、产状及发育程度、岩体破碎程度与填充情况，洞壁变形破坏特征、岩溶发育程度等。
⑵.地质作图描述，对掌子面前方一定范围内，约5～20m的地质条件进行预测预报。
4.3洞内涌突水的实时监测
各涌水点（掌子面炮眼涌突水）的实时监测，监测内容包括各涌水点的水量、水压、位置、地层岩性、裂隙与岩溶发育特征等。
4.4洞外实时观测
岩溶水地表排泄点监测包括泉点、暗河的水量及动态；地表河流监测包括隧道通过地带上下游河水流量及动态，拟选定3～5个控制断面，要求5～10天监测一次。
5、岩溶隧道施工
5.1隧道通过岩溶地区时，施工前应根据设计资料并结合施工现场情况，采用综合超前地质预报，探明溶洞的分布范围、类型、规模、发育程度、填充物、地下水的情况及岩层的稳定程度等，按照以疏为主、疏导为主、堵排结合、因地制宜、综合治理的原则，分别以“疏导、堵填、注浆加固、跨越、宣泄”等措施进行处理。
5.2隧道岩溶地段施工应符合下列规定：
⑴.施工前应详细了解山顶地表水，出水地点的情况，有条件时采取注浆等措施对地表进行必要的处理。
⑵.应提早做好处理岩溶的方案，并准备足够数量的排水设备和物资。
⑶.对于岩溶发育地区的隧道，施工中应建立以长距离物探为宏观控制，钻探法为主，其他物探方式为辅，红外线探测连续施测的综合预报管理体系。
⑷.开挖方式宜采用台阶法，必要时采用CD法。
⑸.爆破开挖时，按“密布眼、少装药”的原则进行，遇有渗漏时应小心施爆。
⑹.当隧道只有一侧遇到溶洞时，应先开挖该侧，待支护完成后再开挖另一侧。
5.3隧道岩溶发育地段施工，可根据具体情况采取以下措施进行处理：
⑴.如果溶洞规模较大，内部充填了大量的泥砂，并含有丰富的地下水，揭穿后很可能发生大规模的突水、突泥，应采用封闭注浆，进行加固处理。
⑵.岩溶地段的溶洞空腔、暗河的处理应首选选择疏导、连通方案，不应改变地下水总的流动趋势。
各类建筑的排水暗管应有一定的坡度，防止泥砂淤积。
并按实际情况选择下列方式进行处理：
①.如果隧道边墙或底板存在小体积的溶管，且规模较小，可在隧道边墙及底部设置盲沟、暗管、钢管等疏导或小型过桥跨域。
②.如果隧道顶部存在溶管，且有水通过，则应在底部设置暗管或将水引入隧道底部跨域或采用倒虹吸跨域。
③.溶洞空腔仅在隧道底部且较大较深，或者填充物松软不能承受结构物时，可采用梁、支墩、板或悬臂梁承托纵梁、拱桥跨域，梁、板的两端或拱的拱座应置于牢固可靠的岩层上，并采用混凝土和石砌体加固。
④.但隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，应加深该侧的边墙基础通过。
⑤.隧道岩溶水较大时应采用泄水洞宣泄岩溶水，减低地下水位，保持隧道干净，泄水洞应位于地下水来向的一侧。
⑥.对于涌水量大、涌水点多、分散、排泄通道不明显的岩溶发育地段，宜按照“先汇集、再引排”的原则采取辅助导坑、集水廊道结合泄水洞、行洪通道等排水处理方案。
⑦.当隧道穿越堆积物时，清理时会造成随清随塌的大型塌体，应采用超前预注浆加固周围的堆积物。
⑧.隧道结构完工后，如果拱部存在较大的空洞，应进行压浆回填，并封填平整地表漏斗，减少地表水下渗。
⑶.对也停止发育的、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、水泥砂浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，同时根据具体地质情况采取加深边墙基础等措施。
拱部以上干、空溶洞，可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固、注浆、加设护拱及拱顶回填的方式进行处理。
溶洞在底板下发育可采用水泥砂浆浆砌片石回填，如有充填物，必须挖除，如有空腔内少量水流动，则回填不断阻断过水通道。
5.4岩溶地区隧道支护和二次衬砌应根据溶洞情况予以加强。
5.5二次衬砌施工前，应采用物探手段检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况，重点检查拱部、底板、侧边5m以内是否存在有害空洞，隧道底部是否密实。
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