低瓦斯隧道专项施工方案Word文档格式.docx
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瓦斯无毒、无色、无味，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。
3.1.5水溶性
瓦斯在水中的溶解度取决于温度、压力和含盐量。
压力越大，溶解度越高，瓦斯隧道发生突水、涌水时，随着地下水压力降低，也有可能急剧释放瓦斯。
3.2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气。
3.2.1瓦斯浓度
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；
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，瓦斯在空气中的浓度为5%～16%时，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，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。
3.2.2引火源
瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。
一般，瓦斯的引火温度为650～750℃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），不致将附近的瓦斯引爆。
3.2.3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%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。
4瓦斯隧道施工方案
4.1总体施工方案
4.1.1瓦斯隧道分类
依据设计图纸安县隧道出口、柿子园隧道进口、柿子园3#横洞定性为低瓦斯工区。
4.1.2总体施工方案
隧道各低瓦斯工区作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，使用非防爆型，相应的机械、设备需严格标识、管理。
4.2瓦斯检测与监控方案
隧道各低瓦斯工区采用便携式瓦斯检测仪进行瓦斯检测、监控。
4.2.1隧道瓦斯监测的内容
在施工中，对安全生产影响最大的是瓦斯（主要成分是CH4）的浓度。
主要以CH4为监测对象，同时对CO、H2S及洞内风速进行监测。
监测CH4、CO、H2S气体的浓度变化情况及风速变化情况。
4.2.2人工现场监测
低瓦斯工区进行人工现场监测。
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。
（1）检测仪器：
配备便携甲烷报警仪由瓦斯专职监测人员携带使用。
（2）瓦斯监测的时间安排
①工作面的瓦斯监测连续进行，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每班不少于2次。
瓦斯突出危险地段或瓦斯涌出量大、变化异常地段，应设专人观测。
③长期停工后复工作业面、处理塌方的工作面，必须定时检查瓦斯浓度。
（3）瓦斯监测人员培训
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。
（4）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。
（5）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。
（6）加强关键工序的瓦斯检测
在一个施工循环中，瓦斯含量增加幅度最大的工序，是在凿眼过程中和放炮之后。
因为炮眼可能成为与前方瓦斯层的连接通道，瓦斯沿炮眼很容易泄露到工作面乃至整座隧道；
而放炮之后，由于突然揭露出大面积的新鲜岩层，有可能使封闭的含瓦斯地层逐渐解放乃至完全暴露，致使瓦斯沿围岩裂隙缓慢渗漏乃至大量涌出。
因此，加强凿眼过程中及装药前和放炮后的瓦斯检测至关重要。
当工作面风流中瓦斯浓度达到0.5%时，停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。
（7）加强重点部位的瓦斯检测
由于瓦斯比空气轻，而且有很强的扩散性，当隧道风速小到一定程度（通常认为风速小于1.0m/s时，瓦斯将游离出来，并在隧道顶层和死角处聚积，局部有可能达到爆炸浓度。
因此，风速变小处是检测的重点，主要重点部位为：
①开挖工作面风流、回风流中，隧道总回风流中；
②局扇及电气开关前后10米的风流中；
③作业台车和机械、电动机及其开关、爆破地点附近20米内的风流中；
④隧道拱顶、脚手架顶、台车顶、隧道顶部超挖形成的空洞中；
⑤隧道洞室中（如综合洞室、变压器洞室）和断面变化处。
每个检测点应设置明显的瓦斯记录牌，每次检测结果应及时记录在瓦斯记录本和记录牌上，并逐级上报。
4.2.3瓦斯检查制度
严格执行《煤矿安全规程》瓦斯检查的有关条款规定。
（1）瓦斯检查人员要早进班，晚出班，实行掌子面交接班制。
瓦斯检查人员有事必须提前两小时向安全总监请假，未经容许不得擅离工作岗位，造成空班漏检。
（2）瓦斯检查人员必须跟班检查，作业前，作业时，下班前都必须检查到位。
（3）瓦斯检查人员必须执行巡回检查制度，坚持一炮三检制度。
（4）瓦斯检查人员必须经常检查和校正手持瓦检器，保证瓦检数据的真实性。
（5）建立瓦斯检查登记制度，定期汇报制度。
当掌子面瓦斯浓度大于或等于0.5%时，瓦检人员有权命令作业人员停止施工，并组织人员撤离掌子面至安全地点避险。
4.3瓦斯超前预报方案
施工中采取定性预测（地质调查）和洞内超前钻孔预测预报，并采用相关仪器进行预测预报，以防止瓦斯突出、原油及有害气体溢出等不良地质灾害的发生。
4.3.1定性预测
采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。
收集区域地形、地质、水文地质资料以及铁路地质资料，通过这些资料分析区域岩溶地貌特征。
对隧道所处地区地质构造和岩性的调查，调查分析隧道所在地区的瓦斯（天然气）、原油及有害气体等。
4.3.2洞内超前钻孔预报预探
在隧道开挖面布置超前钻孔，对前方及隧道周边短距离的地质进行预探，钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，若遇瓦斯、原油及有害气体溢出段，则应加强对各项施工措施的施工准备工作。
（1）超前钻孔
超前地质钻2孔。
详细记录岩芯资料，并测瓦斯压力浓度。
如遇地质岩性明显变化，或随着向前掘进瓦斯浓度升高梯度变大时，不论是否为设计高瓦斯地段，均应加强超前钻孔探测。
以防瓦斯突出及大量有害气体冒出。
采用液压钻机（ZDY3200S）钻孔，钻孔孔径φ108mm，各循环搭接长度不少于5m。
（2）加深炮眼
加深炮眼5孔，每孔长3～6m，加强瓦斯的探测及瓦斯的排出。
如具有煤与瓦斯突出危险性应及时提出，以修正和调整施工方案，可采用钻孔排放，抽放瓦斯，强力通风，水力冲孔、钢架支护等技术措施，将突出危险性降至安全指标内。
4.3.3钻孔探测内容
主要针对有害气体，在设计图纸提供的地质资料基础上预报隧道可能遇到瓦斯、天然气等有害气体情况，探测掌子面前方有害气体浓度及变化情况。
根据地质预报分析瓦斯影响范围，提出瓦斯治理措施建议，并提交瓦斯超前钻孔探测报告。
4.3.4钻孔揭示的地质情况判定及特殊情况处理
（1）对钻孔揭露的地质情况由地质技术人员进行现场记录，必要时进行相关的试验、测试以判定施工前方的地质情况。
（2）瓦斯气体判定：
在地质超前预报期间，对钻孔附近、钻孔内、掌子面及附近20m范围内的冒落空洞处、隧道顶部隅角处等重点部位进行瓦斯浓度检测。
（3）当超前钻孔孔口处实测瓦斯压力大于0.15MPa且小于0.74MPa时，加强通风；
当实测瓦斯压力大于0.74MPa或单孔瓦斯涌出量大于5L/min时，应停工，采取措施降低瓦斯压力。
若24h内瓦斯压力值未降低，则应封孔上报监理、业主及设计院另行处理。
在涌出口附近增设钻孔数量，以释放瓦斯、天然气等有害气体。
（4）当钻孔揭示隧道将穿过油砂岩，开挖工作面出现下列征兆时，应立即报警，停止工作、切断电源、撤出人员，提出处理：
①瓦斯浓度忽大忽小，工作面温度降低，闷人，有异味等；
②开挖工作面地层压力增大，鼓壁，深部岩层破裂声明显、掉碴、支护明显变形；
③钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象。
4.3.5填报记录
预报发现地质情况发生变化时，即刻以口头或书面的形式向架子队和项目部报告，当每次完成地质预报工作后，应在规定时间向架子队和项目部提供相应资料。
并填写以下记录：
（1）隧道地质超前钻探钻孔记录表
（2）隧道加深炮孔探测记录表
（3）隧道掌子面地质素描图
（4）隧道超前地质钻孔柱状图
4.4通风方案
4.4.1施工通风
本标段安县隧道、柿子园隧道各个工作面均采用压入式通风。
现以柿子园隧道1#横洞为例计算通风。
4.4.2柿子园隧道1#横洞通风方案
（1）第一阶段通风
柿子园隧道1#横洞通风方案分为三个阶段，第一阶段为进入横洞开挖的通风，采用压入式通风，通风示意见图。
图第一阶段施工通风示意图
（2）第二阶段通风
横洞开挖结束，进入正洞出口方向段施工，各工作面施工通风示意见图。
图第二阶段施工通风示意图
（3）第三阶段通风
横洞出口段施工完后，进行进口方向施工，施工通风示意见图。
图第三阶段施工通风示意图
4.4.3施工通风控制条件
根据《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）中的规定，隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列卫生及安全标准:
隧道内氧气含量：
按体积计不得小于20%。
粉尘允许浓度：
每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；
含有10％以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；
二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。
有害气体浓度：
一氧化碳不大于30mg/m3，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m3，但必须在30min内降至30mg/m3；
二氧化碳按体积计不超过0.5％;
氮氧化物（换算为NO2）5mg/m3以下。
洞内温度：
隧道内气温不得超过28℃，洞内噪声不得大于90dB。
洞内风量要求：
隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于3m3/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于3m3/（min.kw）。
洞内风速要求：
全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s，均不应大于6m/s。
4.4.4通风量计算
（1）概况及计算依据
通风量计算按新鲜风从洞外压入掌子面，具体计算依据《铁路隧道施工规范》。
按洞内同时作业的最多人数所需要的新鲜空气，计算出Q1；
规定时间内稀释一次爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算出所需的风量Q2；
根据不同的施工方法，按坑道内规定的最小风速，计算出所需的风量Q3；
当隧道内采用内燃机械时，按施工作业隧道内的内燃设备总功率，计算出所需的风量Q4。
按上述方法计算后，以其中最大的风值Qmax，再考虑风管的损失率，最后确定洞内所需的总供风量。
（2）压入式通风计算
现以本标段通风长度为3024m柿子园隧道1#横洞工区为例进行通风方案的设计。
1）按洞内同时作业的最多人数计算:
Q1=qmk
式中：
q——洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m3/min
m——洞内同时工作的最多人数，正洞取50人
k——风量备用系数，取1.15
Q1=3×
50×
1.15=173（m3/min）
2）按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算风量:
t—通风时间，取40min。
G—同一时间起爆总药量（kg），根据钻爆设计取G=280.64kg。
A—掘进断面面积，按Ⅲ级断面121.7m2计算。
ф—淋水系数，取0.8
b—炸药爆炸后有害气体生成量，取40L／kg
L—通风长度或临界长度（L＇），通风长度由施组中设计进度确定，临界长度用公式L＇＝12.5GbK／AP2计算（式中K为紊流系数，取0.65）。
P—通风管漏风系数，按百米漏风率（P100）通风管Φ1.5m取1.2%。
则：
P2=（1－P100L/100）-1=（1-1.2%×
3024/100）-1=1.3
临界长度L＇用下式确定计算：
L＇=12.5GbK/（AP2）=12.5×
280.64×
40×
0.65/（121.7×
1.3）=576m
当L＜L＇时，使用L来计算风量，当L＞L＇时使用L＇来计算风量，本项目中L＞L＇应采用L＇来计算。
所以：
Q2=（2.25/40）×
〔280.64×
（121.7×
576）2×
0.8×
40/1.3〕1/3=1403（m3/min）
3）按允许平均风速计算风量
Q3＝60×
A×
V
Q3—计算风量，m3/min；
A—最大断面，121.7m2；
V—洞内允许最小风速，0.25m/s。
121.7×
0.25＝1826m3/min
4）按内燃机械设备总功率核算
洞内每个掌子面内的通风量由于内燃机的制造型号、结构、燃料、负荷等因素确定，本工程洞内按每KW供风量不小于3m3/min进行计算。
即Q4=ni·
S
ni—洞内同时使用内燃机作业的总KW数；
S—洞内同时使用内燃机每KW所需风量，取3m3/min计算；
洞内每个掌子面使用的内燃机按2台斯太尔自卸汽车（206KW）、1台装载机（160KW）和一台挖掘机（103KW）计算，总功率为2×
206＋160+103=643KW。
Q4=ni·
S=675×
3=2025m3/min
5）最大风量确定
由前面计算结果知：
Qmax=Q4=2025（m3/min）。
则Q供=KPQmax，其中K为高原修正系数，不受影响，取K=1；
P——通风管漏风系数，根据前面计算结果P=1.3
Q供=KPQmax=1×
1.3×
2025=2633（m3/min）
6）通风阻力
管道摩擦阻力（h摩）
L—管道长度（m）；
Q面—掌子面风量（m3/s）；
Q供—风机供风量（m3/s）；
d—风管直径（m）；
α—风管摩擦阻力系数，根据经验取0.0006。
h摩=6.5×
0.0006×
2000×
1826×
2633／（1.35×
3600）=2777（Pa）
h全=1.15h摩=1.15×
2777=3194（Pa）
7）风量计算结果
根据计算，得出柿子园隧道1#横洞及其他各工区风压表见表。
表各隧道工区风量表
位置
通风长度m
Q1（m3/min）
Q2（m3/min）
Q3（m3/min）
Q4（m3/min）
Qmax（m3/min）
Q供（m3/min）
工作风压Pa
安县隧道进口
1565
155
1930
1826
2025
2399
1201
安县隧道出口
1450
138
1996
1500
2415
1147
柿子园隧道进口
1404
173
2028
2434
1137
柿子园隧道1#横洞
3024
1185
2633
3194
柿子园隧道2#横洞
2710
207
1333
2997
2698
柿子园隧道3#横洞
3410
1022
3422
3877
（3）风机配置原则
通风机型号的选择主要考虑以下三个条件：
通风机产生的风量不能小于理论计算风量；
通风机直径与选取通风管直径不能差别太大；
风机全压值≮管道总阻力（工作风压）。
由以上三个条件确定柿子园隧道1#横洞所需风机1台（设局部扇风引风排流）。
其余工区所需风机数量见表。
表风机配置表
工区
风机型号
风机
台数
备用台数
风管长度（m）
功率
直径1.5m
（KW）
DT-125
1
110
DT-160
132
320
（4）通风管道安设
风管采用Ф1.5m的优质通风软管。
单节长度20m，拉链式连接，风管布设在正洞边墙上，安装风管前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，用细钢丝绳拉紧并焊固在锚杆上，然后吊线挂上风管，这样可使风管安装达到平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。
4.4.5通风管理
施工通风管理水平的高低是影响通风效果的关键因素之一。
如果通风管理不善。
将使工作面得不到足够的新鲜空气，沿途污浊空气不能及时排出洞外，达不到通风的效果。
以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的原则，强化通风管理。
具体就是：
以长代短，减少接头数量；
以大代小，在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管；
以直取弯，减少风阻。
设立通风作业小组，作业人员进行通风值班，确保按要求通风以及及时关闭有关风门，防止漏风、窜风。
风管用WSFG型软管，它具有防水、阻燃、抗静电性能。
风管吊挂必须做到平、直、稳、紧，确保在水平面上无弯曲，风管无皱褶，无扭曲。
为保证通风畅通，防止通风管被破坏，把通风管吊挂于正洞边墙上，并高于洞内行走机械的高度，吊挂风管的缆索要拉平、拉紧；
锚杆要打牢、矫直；
风管上的吊环间距要设置均匀，做到无一缺损和无一漏挂。
风筒与风机连接处采用30m长铁皮变径导风筒与软式风筒连接；
在工作面风筒末端也增加一节10m长铁皮风筒，防止爆破时破坏风筒；
风筒经过衬砌地段时，在风管外设铁皮筒保护，确保管路畅通。
通风机安装必须稳固，通风方向与施工前进方向一致。
通风机与风管使用要做长远规划，避免反复安装。
通风设备要定时检修和保养，平时有一台性能良好的通风机备用，如果隧道通风机突然损坏可随时更换，以确保通风系统时刻处于良好状态，改善施工环境。
做好风机用电计划，避免后期电压降太大，不能满足要求。
4.5管线布置
隧道按钻爆法组织施工，低瓦斯地段采用无轨运输方案，隧道施工实行平行流水作业，衬砌紧跟。
施工过程中将超前地质预报、监控量测纳入工序管理。
洞内“三管两线”按要求布设，作好洞内排水、洞内路面清理及道路维护，加强洞内通风。
4.6瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺
4.6.1施工原则
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》、《煤矿安全规程》有关规定进行施工，为确保施工安全，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，降低瓦斯浓度。
同时应采用远距离定点撤人放炮，严格贯彻执行短进尺,弱爆破、超前固结灌浆、强支护，勤监测，快封闭、二衬紧跟的隧道施工原则。
4.6.2施工方法工艺
Ⅲ级围岩采用台阶法开挖,Ⅳ级围岩采用台阶法开挖,Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。
开挖循环进尺控制在0.6－3.0m，保持每次开挖面积小，瓦斯溢出量不大，开挖轮廓能够迅速得到支护。
工艺流程详见下图：
瓦斯隧道地段施工程序
4.6.
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