最新铁路工程隧道瓦斯段专项施工方案Word文档下载推荐.docx
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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煤层开采情况等。
4.1.2洞内超前钻孔预探预报
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，弥补了地面钻孔对规模较小裂隙岩溶位置、形态探查的不足。
钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，若遇煤层及煤层采空区，则应加强对各项施工措施的施工准备工作。
4.2监测依据及执行标准
4.2.1监测依据
隧道瓦斯的监测，主要以《煤矿安全规程》、《防治煤矿瓦斯突出细则》、《铁路瓦斯隧道技术规范》为主要依据，并参照现行《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》，根据上述规程进行有害气体的监测、控制。
4.2.2瓦斯限值与处理
隧道岩层中瓦斯涌出浓度的大小是危险程度的标志，施工中必须将瓦斯浓度控制在安全的限值以内。
隧道施工控制瓦斯限值及超限处理措施见表4.2-1。
表4.2-1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
低瓦斯地段任意处
0.5
超限处附近20m范围内立即停工，查明原因，加强通风稀释
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，加强通风，水枪喷水
4
煤层爆破后工作面风流
超限时继续通风，不得进人，水枪喷水
5
局扇及电气开关20m范围
超限时停机并不得启动，并加强通风，水枪喷水
6
钻孔排放瓦斯适时回风流中
1.5
超限时撤出人员，切断电源，调整风量，水枪喷水
7
竣工后洞内任何处
查明渗漏点，并向设计单位反映，增加运营通风设备
4.3施工原则
隧道通过瓦斯段施工的原则：
短进尺、弱爆破、早支护、勤监测、强通风、快喷锚。
4.3.1短进尺：
隧道通过煤层地区,因煤层有瓦斯溢出,围岩软弱,应力较大。
每次开挖进尺控制在2m以内。
4.3.2弱爆破：
通过煤层瓦斯区时，采用超前探孔及炮孔加深释放瓦斯，释放后采取通风稀释瓦斯气体，当掌子面瓦斯浓度低于0.25%时，采用普通乳化炸药进行隧道开挖施工，不得使用硬化或水份超过0.5％的铵梯炸药。
装药长度不得超过炮眼深度的1/2。
管药以外全部用炮泥堵塞密实。
安全雷管（许用毫秒电雷管最后一段延期不得超过130ms），装药系数与普通掘进爆破相同，只在岩石段装药，煤层段不装药。
4.3.3早支护：
开挖前按照设计进行超前支护，开挖后及时施做初期支护。
二衬混凝土及早灌注，严格控制二衬与开挖面之间的距离。
4.3.4勤监测：
建立瓦斯监测系统，监测洞内各工作面、巷道等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。
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），做到开挖过程中监测瓦斯浓度不间断。
4.3.5加强通风：
采用压入式通风方案，通风管采用防静电阻燃型风管。
瓦斯隧道施工期间设置合理的机械通风系统，其需要的风量应根据下列要求分别计算，并取其最大值作为设计风量。
（1）按隧道内同时工作最多人数以每人每分钟供给新鲜空气量4m3计算风量；
（2）按隧道内同时放炮使用的最多炸药量计算风量；
（3）按隧道内同时各工作面瓦斯涌出量计算风量；
（4）按瓦斯隧道所需的最小风速（防止瓦斯积聚的最小风速）计算风量。
风量不小于1500m3/min，风流畅通，风流不断路，回风速度不小于0.15m/s；
回风巷道内瓦斯浓度不大于0.75%，作业面不大于0.25%，拱部及其他凹陷部位无瓦斯集聚。
施工期间，保证连续通风，在特殊情况下停风时，应同时停止工作，撤出人员，切断一切电源，恢复通风前首先检查瓦斯浓度。
4.3.6快锚喷：
由于煤层软弱松散，爆破后往往不等支护产生坍塌冒顶,因此必须设置超前支护，开挖后及时初喷。
4.4瓦斯检测
4.4.1隧道瓦斯检测采用人工检测和自动监测两种手段。
人工检测瓦斯时，报警点定为1.0％；
自动瓦斯监控系统报警点和断电点均设置为l.0％。
4.4.2当瓦斯自动监控系统报警时，瓦检员通知通风人员将风机转速提高，加大风机供风量；
同时瓦斯检测员应加强对报警点及附近20m的瓦斯浓度检测。
当瓦斯浓度继续增大并不大于1.0％时，瓦检员通知瓦斯报警点的施工负责人安排该工作面工作人员将洞内施工机具整理好，并有秩序的撤出洞外。
当瓦斯浓度上升较快并迅速超过1.0％时，瓦检员立即通知工作面施工负责人，立即将工作面工作人员有秩序的撤出；
若风机加大转速增大供风量后，瓦检员再次检测的瓦斯浓度下降，则通知该工作面的施工负责人，可以继续工作，同时瓦检员加大对该工作面瓦斯浓度的检测频率，密切注意瓦斯浓度的变化。
4.4.3当瓦检员携带的便携式瓦斯检测仪报警时，则立即通知该工作面施工负责人，该处立即停工，并及时通知通风人员加强通风。
若是局部瓦斯积聚的地点瓦斯检测仪报警，瓦斯浓度未达到2．0％，瓦检员通知通风人员对该地点加强通风（开启局部通风机等措施），并继续加强瓦斯浓度检测，该地点可继续施工，但应绝对避免火源的产生；
当局部瓦斯积聚的地点瓦斯浓度大于2.0％时，瓦检员通知该工作面的施工负责人，该地点及附近20m立即停工，并切断该处电源，撤出工作人员，同时通知通风人员加强通风措施，瓦检员加强瓦斯浓度的检测。
4.4.4检测频率：
当瓦斯浓度在0.5％以下时，瓦检员每小时检查一次；
瓦斯浓度在0.5％以上时，应随时检查，检查作业不得离开该工作面；
瓦检员必须保证“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。
4.4.5检测地点：
隧道内各工作面（掌子面开挖、初期支护、仰拱开挖、仰拱混凝土施工、防水板挂设、二次衬砌立模、二次衬砌混凝土灌注、隧道散水治理）；
瓦斯可能产生积聚的地点（二衬台车部位、隧道内避车洞室和综合洞室的上部、隧道内具有明显凹陷的地点）；
隧道内可能产生火源的地点（电机附近、电气开关附近、电缆接头的地点）；
瓦斯可能渗出的地点（地质破碎地带、地质变化地带、煤线地带、裂隙发育的砂岩、泥岩及页岩地带）；
在隧道进行超前钻孔前，必须在超前钻孔附近进行瓦斯检测；
被特批允许的洞内电气焊接作业地点、内燃机具、电气开关、电机附近20m范围内必须进行瓦斯检测。
4.4.6当两台瓦斯检测仪对瓦斯浓度检测结果不一致时，以浓度显示值高的为准。
瓦检员应在8h内将瓦斯检测仪器送技术室校准。
瓦检员应当加强对便携式瓦斯检测仪的充电与维护管理工作，使用前必须检查便携式瓦斯检测仪的零点是否漂移过大和电压欠压。
不符合要求的瓦斯检测仪，不得使用。
零点漂移过大的瓦斯检测仪需及时送试验组校准。
瓦检员瓦斯浓度检测信息反馈：
瓦检员应作好人工瓦斯检测记录，并每天按时交技术室存档。
4.4.7煤与瓦斯突出危险预测
预测指标与标准及检测仪器见表4.4.-1、4.4-2：
表4.4-1瓦斯容许浓度标准
部位
CH4容许浓度％
总回风巷道
0.75
工作面
工作面回风流
局扇及开关地点附近10米
表4.4-2瓦斯检测仪器表
型号
名称
测量范围
报警误差
生产厂家
AZJ-2000
便携式瓦斯检定器
0～5％CH4
0.1％CH4
重庆煤科院
测试流程：
根据瓦斯隧道施工经验，采用二步测试法。
超前预探（5m垂距）
预测：
测定煤粉K1值
测定瞬间解析压力
测定瓦斯涌出初速度
观察打钻时动力现象
超前预探（10m垂距）
打测压孔
测定：
瓦斯压力
测
有突出 有突出
威胁威胁
无 有
突 突
出 出
危危
险 险
预测瓦斯突出危险程度的指标
（1）解析指标K1值
当f≥0.35，K1>
0.4 或f<
0.35K1>
0.3时，有突出危险。
（2）瓦斯瞬间解析压力Pd>
0.03Mpa
（3）钻孔瓦斯涌出初速度gH>
6L/min
（4）瓦斯压力P＞1Ma 有突出危险
（5）打钻期间动力现象：
喷孔、顶水、预钻、卡钻。
当具备（4）、
（1）时，有突出危险，同时具备
（2）、（3）、（4）、（5）时有突出危险。
4.5瓦斯检测注意事项
4.5.1对瓦斯隧道施工必须制订并实施相应的瓦斯检测等制度（如一炮三检制、三人连锁爆破制等）。
来源：
考试大
4.5.2隧道内一般地段瓦斯浓度不宜超过0.5%，否则应加强通风和检测；
在隧道开挖工作面风流中，瓦斯浓度不得超过1%，当检查超过此浓度时，应停止钻眼放炮；
当浓度超过1.5%时，应停止施工，撤出人员，切断电源，停止电动机运转或开启电器开关，待采取措施处理后进行再次检查，确认安全后方可施工。
4.5.3要指派3名专职瓦斯检测员，实行“三班制”24h不间断巡查检测。
检测频率每小时检查一次，瓦斯浓度的测定应在隧道风流的上部。
4.5.4低瓦斯隧道要配置便携式瓦斯检测仪；
高瓦斯隧道或可能瓦斯突出的隧道还要配置高浓度瓦斯检测仪和瓦斯自动检测报警断电装置。
4.5.5对瓦斯检测仪器、装置要经常性检查和校准，确保其精准和有效性。
4.5.6加强对洞内死角，尤其是隧道上部、坍塌洞穴、避人（车）洞等各个凹陷处通风不良、瓦斯易积聚的地点，严格进行浓度检测，如瓦斯浓度超过2%以上时，应立即采取局部加强通风措施进行处理。
4.5.7瓦斯检查人员要做好检查瓦斯的详细记录，每工班要进行交接签字手续，瓦斯检测员、技术员、施工员（工班长）接班时要查阅上班的检测记录，并向安质部汇报。
4.5.8每天的瓦斯检测记录交工区安质部，由安质部专职工程师进行数理统计和分析，提前掌握洞内瓦斯溢出的发展动态，发现有异常现象，及时向工区主任、总工提出采取措施处理的建议。
4.5.9工区主任或总工每天应审阅通风瓦斯日报表，进洞时必须携带瓦斯检查仪进行瓦斯检查。
4.6施工方法
4.6.1总体施工方法
根据规范要求，在隧道施工中，可分别采取瓦斯浓度限值防爆和分段防爆两种施工模式组织施工。
（1）全隧道范围内可能出现低瓦斯段落。
在隧道开挖施工过程中，一律采用加深炮孔手段，对隧道内瓦斯进行释放，释放后调整通风量对洞内瓦斯气体进行稀释；
（2）瓦斯浓度<
0.25%为正常作业状态，在此限值内宜采用通用设备；
（3）瓦斯浓度在≥0.25%时，为警戒防爆作业状态，在此限值内应采取调整通风量，充分稀释隧道内瓦斯气体，待瓦斯浓度降低至0.25%以下，再采用一般隧道施工方法正常施工。
综合施工成本、工期等因素，本隧道采用第一种施工模式组织施工，即采取措施控制瓦斯浓度<
0.25%。
采用光面爆破技术，多功能作业台架配YT-28钻人工钻眼，喷锚支护，Ⅳ级围岩采用台阶法开挖施工，Ⅴ级围岩采用CRD法开挖施工。
软弱围岩地段仰拱超前，衬砌采用大型衬砌模板台车，长度12米；
混凝土采用电子计量拌和站搅拌，罐车运输，泵送入模。
4.6.2煤层地段施工方法
1）揭煤段长度与开挖断面选择
（1）揭煤段长度
根据其它瓦斯隧道经验，选择在遇到煤层前10m到揭开煤层后10m为揭煤段长度，按照揭煤方案进行施工。
（2）揭煤段的开挖断面
瓦斯超限积聚的地点一般为隧道拱顶、掌子面、开挖周边凹陷处、侧洞等。
因此在施工中，拱顶必须采用光面爆破技术。
规范规定，在有瓦斯和煤尘爆炸危险的隧道所使用的雷管为煤矿许用毫秒延期电雷管，总延期时间不得超过130ms。
由此限定了爆破雷管段数。
这也限定了隧道开挖断面，为此施工中采用台阶法。
隧道瓦斯煤层地带施工中考虑采用中长台阶法施工，即在隧道距煤层至少20m时分为上、下断面开挖，待上半断面穿过煤层底板10m以上时，下半断面再揭开煤层。
2）揭煤作业流程
（1）工艺流程
第一步：
超前探测。
探测煤层厚度，走向，倾角；
探测瓦斯、煤突出危险程度；
探测是否涌突水；
第二步：
上半断面瓦斯排放。
排放范围为上部7m，左右两侧各5m，下部3m；
孔径0.75m；
排放时间7～15d。
第三步：
超前支护。
超前自进式锚杆（排距1ｍ）；
超前小导管双液注浆。
第四步：
上半断面开挖。
采用中长台阶法施工，严格揭煤爆破工艺。
预留变形量。
第五步：
初期支护。
喷砼厚度10cm，格栅（钢架）支撑，间距0.5m，临时模注砼封闭厚度0.25ｍ。
第六步：
下半断面瓦斯排放。
排放范围为左右两侧各5m。
排放时间5～7d。
第七步：
下半断面分步开挖。
分步开挖、分步接长格栅，支护封闭。
第八步：
下半断面支护。
格栅接长，喷砼或模注砼封闭，厚0.3m。
下部临时砼封闭，包括仰拱封闭。
（2）工艺要点
超前钻孔探测
进入煤层前10m要进行超前钻孔预测。
如遇地质岩性明显变黑或随着掘进瓦斯浓度呈高梯度变大时，不论设计是否为煤层段，均应加强超前钻孔探测。
利用超前钻孔确切了解煤层层位、厚度、煤质、顶底板岩性，在钻孔没有探测到煤层时，应确保工作面到钻孔探测范围边缘的距离＞20m，否则，应停止开挖，再打一次钻孔探测煤层。
在掘进工作面距煤层顶板垂距10m以远处，打一组3个穿透煤层全厚的超前钻孔（φ75），详细记录岩芯资料，在距煤层顶板垂距5m以远处，打3个穿透煤层全厚的预测孔（φ50），见煤后，改用电煤钻，同时实施监测预报，判定突出危险程度、瓦斯溢出浓度等。
在距煤层顶板垂距5m以远处，打3个超前钻孔，探清楚距离煤层2.5m岩柱准确位置，防止误穿煤层。
第二条：
上半断面瓦斯排放
采用钻孔排放作为防突的主要手段，在施工中，选择瓦斯排放参数为：
排放瓦斯工作面与煤层之间必须有一个安全岩柱，煤炭部门防突细节规定，对于坚硬岩层其厚度≮3.5m，松软岩层≮5.0m。
排放范围为开挖线上方7m，两侧5m，上半断面开挖时其底部以下为3m，下半断面开挖时其底部以下为2m。
3）石门揭煤
揭石门前只施钻煤层中上部排放孔；
进入煤层后，只施钻中下部排放孔。
利用上下半断面开挖的时间差，在上半断面的底部提前施工下半断面的排放钻孔，一个煤层排放总时间约15天。
揭石门阶段的排放孔施钻完后排放5～7天，一般均可使瓦斯压力降到1.0MPa以下。
钻孔排放施工:
喷射10cm厚砼封堵工作面—加固支护—安装钻机—布置钻孔—钻孔排放—效果检验。
防突措施效果检验：
在瓦斯压力降至1.0MPa以下的前提下，揭开煤层和过石门阶段，钻完孔后5天；
或煤层中掘进，钻完孔后3天；
可进行效果检验。
实施检验中采取增打检验孔、测试瓦斯涌出初速度、K1值、钻粉量、煤温等，防突措施效果检验临果指标：
当初速度＞6L/mim、K1值＞0.6ml/g.min1/2、钻粉量S≥5kg/m，煤温T≥4°
C时均
属于突出危险工作面。
防突措施效果检验见流程框图4.6-1。
施工方法为在距煤层底板垂距20m处开始采用上下台阶法，在距煤层底板垂距10m处改为四步开挖。
（1）石门坎掘进
开挖石门坎的技术要求：
“勤检验、短进尺、弱爆破、强支护、快喷锚”。
勤检验：
揭开煤层后，检验工作面前方10m的上中下左右部位的突出危险性，如指标
合格方可继续掘进5m，然后再检验10m，进5m，如此循环。
指标不合格，则停工一个班或进行钻孔排放。
掘进中如遇其它动力现象（如煤壁颤动、掉煤块、有煤炮声等）也应进行效果检验，由效果检验决定开挖进度。
短进尺：
掘进石门坎，每次爆破掘进长度不大于1.2m，一般为1.0～1.2m，目的是减小爆破振动，防止上方煤层掉块冒顶。
弱爆破：
一是加密炮眼，单孔少装药；
二是煤层在导坑上部时，只打岩石眼，在煤层中不打眼、不装药；
三是煤层中打眼不使用风动凿岩机而改用电煤钻，可减少卡钻事故；
四是采用矿用安全炸药及五段电雷管。
强支护：
超前支护采用自进式锚杆注浆或超前小导管注浆。
支护根据实际需要进行。
快喷锚：
即及时施做初期支护，尽快封闭围岩。
（2）煤层掘进
钻眼放炮：
如煤层坚硬需爆破开挖，使用电煤钻，炮眼数量应较岩石爆破增多一倍，单位药量0.5～0.8kg/m3，使用矿用安全炸药及五段电雷管。
正洞下半断面煤层掘进：
采用简易台架，电煤钻水平打眼，眼距60~80cm，单位药量0.6kg/m3，五段起爆，及时喷锚封闭。
3）揭煤施工
图4.6-1防突措施效果检验流程框图
4）注意事项
揭煤前，工作面与煤层之间要留有足够的安全距离，煤矿部门规定其最小垂直距离不小于2m，当围岩较为松散破碎时，其距离再适当增加。
尽量一次揭开煤层，不能一次揭开煤层时，对施工的剩余部分采取防突措施和安全措施。
揭煤施工中及时施做金属骨架做支护，以防止冒顶事故的发生。
煤层地段掘进工作面设风水喷雾装置，浮煤应浇水并及时运出洞外，以防煤尘积聚。
揭煤地段的开挖应考虑瓦斯压力的影响，增大开挖断面，预留0.3m的变形量；
在兼有断层地带，预留0.5m变形量，以确保衬砌净空尺寸。
5）揭煤段支护
揭煤时应加强支护，采用超前锚杆、注浆、小导管等方法加固围岩（煤层），防止冒顶。
4.7劳动力组织
4.7.1瓦斯施工段原则上分上、下部开挖组织劳动力。
每个班比普通隧道施工人员增加2～3人通风监测人员。
4.7.2瓦斯隧道，围岩类别为IV、V类，且工序多，岩石地段按常规安排进度，煤层地段开挖可根据煤层的厚薄，安排为40～70m/月，衬砌与普通隧道相同。
5.安全措施
在瓦斯地段施工前应制订瓦斯隧道施工作业制度，加强对施工作业人员的施工前瓦斯隧道施工技术和安全知识的培训。
施工过程中采用超前钻孔预探和瓦斯自动检测仪及报警仪相结合准确对瓦斯压力、瓦斯涌出量和施工坑道内瓦斯浓度进行监测，从而准确对瓦斯情况进行预报。
加强施工通风，使瓦斯浓度达到保证施工人员和施工机械的安全标准以内。
制订瓦斯隧道施工应急预案，成立紧急救援小组，随时应对突发事故。
5.1管理结构
成立以工区主任为组长，总工程师和安全总监为副组长，各部室负责人、相关作业队队长、专职安全员为组员的安全生产管理小组，确保施工安全顺利进行。
工区安质部具体负责瓦斯隧道施工安全的日常管理工作。
瓦斯隧道施工安全组织结构设置如5.1-1图所示：
5.2技术要求
5.2.1瓦斯隧道施工的关键和重点是控制空气的瓦斯含量,隧道的各部允许浓度指标。
各部位瓦斯容许浓度见表4.2-1：
工区主任
总工程师
安全总监
工程部
财务部
安质部
设物部
办公室
图5.1-1瓦斯隧道施工安全组织机构图
5.2.2严格监测瓦斯隧道的风速，正常通风巷道或开挖工作面，煤壁涌出的瓦斯与风流的瓦斯浓度将近，将会因风量（或风速）的变化而变化，此时风流携带的瓦斯量等于煤壁的瓦斯量,最小风速的取值对于风量计算关系极大。
5.3技术措施
5.3.1预测预报监测措施
（1）含煤地层采用地震波、反射法等物探手段进行前方言层界面预报定位，并采用3个Φ89超前水平钻孔取岩芯进行验证，验证孔每25m一循环，30m/孔，搭接5m。
当超前物探及验证孔确认有煤时，增加不少于各Φ89超前钻孔，进一步确认煤层厚度、位置、岩体破碎程度，每25m一循环，30m/孔，搭接5m。
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或有瓦斯溢出时，在距煤层10m处施做超前探测孔，并详细记录岩芯资料，确定煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系，并分析煤顶层、底板岩性，掌握并收集探孔施做过程中的瓦斯动力现象；
距煤层垂距5m时施做一组预测孔（每组不少于5孔），进行煤与瓦斯突出危险性预测，如具有煤与瓦斯突出危险性时应及时向京福闽赣铁路客运专线有限公司、设计及监理单位提出，以调整施工方案。
（2）安装瓦斯自动检测仪及手持报警仪对施工坑道内瓦斯浓度进行监测报警。
对于低瓦斯隧道，由施工、救护人员组成的瓦斯检测组手持光涉仪或报警仪，在打钻前、装药前、放炮前后以及其它任何时间，对掘进工作面、超挖空间、总回风流、机电设备及开关附近、溶洞与溶隙、裂隙和采空区、大小断面交汇处的上部、衬砌台车内部、各类洞室和通道、局部通风不良地段等易积聚瓦斯的地方进行检测，发现异常现象及时处理和报告，并根据施工实际情况，在放炮后，应对风量氧气、CO2、CO、NO2等有害气体进行检测。
5.3.2施工措施
（1）采用湿式凿岩机械钻孔，在瓦斯地段电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个工作面不得使用两台或两台以上的起爆器进行起爆。
雷管采用煤矿许用电雷管，炸药采用矿用安全炸药。
（2）瓦斯隧道施工过程中,穿过煤系层,隧道揭煤层对瓦斯涌出量最大,危害最严重,准确计算瓦斯涌出量,配备相应的通风设备至关重要,揭煤前预探、预
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