瓦斯隧道施工方案Word下载.docx

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10

50±

75±

100±

各种沼气等级的矿井中引爆各种等级煤矿炸药

2.煤矿安全炸药

通过煤层瓦斯区时，需采用煤矿安全炸药，国产矿用炸药性能见表1。

国产矿用炸药性能表表1

炸药名称

内容

2号煤矿铵梯

2号抗水煤矿铵梯

煤矿许用乳化炸药

性能

水分（%）＜

0.3

密度（g/m3）

0.95～1.10

1.10～1.30

猛度（mm）＞

爆力（ml）＞

250

殉爆

浸水前（cm）

＞5

＞4

浸水后（cm）

＞3

爆速（m/s）

3600

＞2500

使用保证期（月）

6

适用范围

低沼

一级用于低沼，二级用于高沼，三级用于沼气和煤突出矿井

不得使用硬化或水份超过0.5%的铵梯炸药。

3.起爆器材

通过煤层瓦斯爆炸危险区，应采用防爆型的电容放炮器，这种放炮器有高强度的防爆外壳，电能输出有时间限制，在6毫秒之内能将足够电流输送到爆破网路后便自动停止供电，防止网路炸开瞬间产生的电火花放电，使安全得到保证。

选用MFB-100电容式起爆器，性能见表2。

防爆型晶体管电容式起爆器性能表表2

技术特征

型号

控制方式

串联起爆方式（发）

主电容器容量（μf）

点燃冲能A2/ms

脉冲电压峰值（V）

最大外电阻（Ω）

充电时间（S）

放电时间（ms）

MFB-100

毫秒开关

100

20×

>

18

1800

320

<

15

4～6

4.母线：

放炮母线采用紫铜或铝制电阻小的导线，因其有良好的绝缘层。

使用时悬空、悬挂，不得同任何导体相接触或靠近。

5.炮泥：

炮泥采用水炮泥，炮泥外剩余炮眼部分，用粘土填满封实。

炮泥也可使用不燃、可塑性松散材料，如砂子或砂子与粘土的混和物等。

炮眼深度为0.6～1.0m时，炮泥长度不得小于炮眼深度的二分之一；

炮眼长度不超过1.0m。

6.正向爆破

采用正向爆破法施工，严禁反向爆破。

7.爆破网络

爆破网络采用串联式。

。

8.爆破设计应注意的问题

①合理选定爆破作业参数。

炮眼深度不得小于0.6m，工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中不得小于0.3m。

炮眼间距不应小于0.4m。

②禁止放“连珠炮”，也不能一次装药分次放炮。

③严防放炮器和放炮母线发生短路火花，检查母线是否接通，应用导通表测量，防止产生电火花引起瓦斯爆炸。

（五）瓦斯隧道施工通风设计

施工通风是防瓦斯的重要技术环节。

1、需风量计算

风量计算应考虑隧道瓦斯涌出量、洞内需要的最小风速（避免产生瓦斯积聚）、无规运输时洞各种机械需要的新鲜风量等。

（1）按瓦斯涌出量计算

Q=A1NK

式中：

A1──每昼夜开挖量：

A1=SLr

S──隧道断面积；

L──昼夜隧道进尺；

r──岩石容重；

N──风量定额；

K──备用系数

（2）按洞内最小风速计算

按一般经验与要求，单线铁路隧道施工，洞内最小风速为0.15m/s，而瓦斯隧道则要求尽快排出瓦斯，及时降低浓度。

洞内空气如果流动慢，出现空气相对静止区，会产生瓦斯积聚。

根据多座隧道工程实践，风量应不小于：

Vmin=0.8m/s。

通过以上风量计算，考虑一定系数后确定安全风量。

2、风压计算

P=Pv×

L/D×

K

K──阻力系数

D──风管直径

L──供风长度

Pv=1/2（V2

3、通风管

风管选用高性能防爆塑性软管，由于气锤效应的影响，距风机口100m范围内选用刚性风管，风管悬挂在隧道拱部。

4、揭煤段通风

（1）揭煤施工时，洞内瓦斯浓度瞬间最高，除采用上述通风系统外，在揭煤地段爆破前，应及时打开高压风，增加新鲜风量，提高洞内风速。

（2）揭煤时，洞内加一台防爆风机，向洞外抽出瓦斯，以加快其排放速度。

（六）揭煤段施工方法

1、超前钻孔探测

在隧道施工过程中，加强地质预测及瓦斯监测，进入煤层前50m要进行超前钻孔预测。

如遇地质岩性明显变黑，或随着向前掘进瓦斯浓度升高梯度变大时，不论是否为设计煤层段，均加强超前钻孔探测。

超前钻孔机械选用TUX-75A型液压钻机，一次最大钻深可达75m。

利用超前钻孔确切了解煤层层位、走向、倾角、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控制范围边缘的距离大于20m，否则，应停止开挖，再打一次钻孔探测煤层。

揭煤时，打一组3个超前钻孔，详细记录岩芯资料，同时利用超前孔实施监测预报，判定突出危险程度、瓦斯溢出浓度等。

图6.超前钻孔工艺工序图

2、首次及扩大揭煤作业流程。

参见图3。

首次揭煤作业流程图

图3扩大揭煤作业流程图

3.瓦斯排放

采用钻孔排放作为防突的主要手段。

瓦斯排放主要参数：

（1）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不小于3.5m，松软岩层不小于5.0m（均为垂直岩层厚度）。

（2）排放范围为开挖线上方7m，两侧5m，单孔排放半径及孔间距应根据煤的透气性、允许排放时间等因素确定，孔距不大于排放半径的二倍；

（3）瓦斯排放可根据煤层的不同特点，采取相应的排放方法，缩短排放时间。

4、揭煤施工

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

从底板方向揭煤时，揭开石门之后的半煤半岩巷称之谓石门坎（岩层在断面的下半部。

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”。

①勤检验：

揭开煤层后，应检验工作面前方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。

②短进尺：

掘进石门坎，每次爆破掘进长度不大于1m，一般为0.6～0.8m，目的是减小爆破振动，防止上方煤层掉块冒顶。

③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。

④强支护：

超前支护采用自进式锚杆注浆或超前小导管注浆。

支护应根据实际需要进行。

⑤快喷锚：

即及时施做初期支护，尽快封闭围岩。

（2）煤层掘进

①钻眼放炮：

如煤层坚硬需爆破开挖，应使用电煤钻，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。

②支护要求：

同石门坎地段。

③爆破：

按揭煤爆破技术实施。

5、揭煤防突注意事项

（1）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，其距离还应适当增加。

（2）尽量一次揭开煤层，不能一次揭开煤层时，对施工的剩余部分必须采取防突措施和安全措施。

（3）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。

（4）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，应预留0.5m变形量，以确保衬砌厚度。

（5）采用钻孔排放瓦斯时，至少应保证7～15天的排放时间。

（6）建立可靠的通风系统，保持良好的通风状态，提供足够的风量。

（7）在揭煤放炮时，应全面停止洞内供电，所有人员全部撤离洞外。

（8）揭煤施工期间，在通风系统范围内和有洞室联系的施工作业地点应停止作业。

（9）揭煤前，洞内所有电气设备、设施等应符合防爆要求，并应定期进行检查。

（10）隧道内的局部通风机和电气设备应安装两闭锁设施（风电闭锁和瓦斯电闭锁），当局部通风机停止运转或隧道内瓦斯超限时，能立即自动切断局部通风机供风范围内的一切电源。

6、揭煤段支护

揭煤时应加强支护，采用超前锚杆、注浆、管棚等方法加固围岩（煤层），防止冒顶。

（七）瓦斯隧道施工监测

1、监测体系参见图4。

自

图4.隧道施工瓦斯监测体系图

2、瓦斯浓度监测指标方法

（1）瓦斯容许浓度标准

根据《铁路施工安全技术规则》（TBJ404-87）规定采用下列标准，参见表5。

·

表5·

部位

CH4容许浓度%

总回风巷道

0.75

工作面

1.0

工作面回风流

局扇及开关地点附近10米

0.5

（2）检测仪器

参见表6。

表6·

名称

测量范围

报警误差

生产厂家

SWJ-A

光干涉式瓦斯检定器

0～10%CH4

量程在0～1%CH4时，误差在±

0.05%；

量程在1～7%CH4时，误差在±

0.2%；

量程在7～10%CH4时，误差在±

0.3%

西安煤矿仪表厂

AZJ-91

便携式瓦斯检定器

0～5%CH4

0.1%CH4

重庆煤科院

3、煤与瓦斯突出危险预测

（1）预测指标与标准

A、解析指标K1值

对于K1的临界值，“防突细则”上的规定是当煤层坚固系数f值≥0.35时K1值≥0.8时或当f＜0.35，K1＞0.6即有突出危险。

采集的煤样是湿煤粉，难以采集干煤粉，故需另行确定湿分K1值指标。

按当K1值≥0.35时，K1值＞0.4或当f值＜0.35时，K1＞0.3时有突出危险。

B、瓦斯瞬间解析压力Pd

Pd的临界值取0.03MPa。

C、钻孔瓦斯涌出初速度gH

gH值综合反映了地应力和瓦斯压力的大小，以及煤的结构与瓦斯含量等性质。

根据煤炭部防突细则规定，gH值的临界值与煤的挥发分有关，gH值很敏感，波动大，实测经常超标，为简化测试工作，我们参照92年版煤规R1综合指标法中的向下钻孔测试指标，不再考虑发分的影响，并结合结合家竹箐道的实际情况，确定gH值的临界值是6L/min，此时测量长度为1米），另外，煤规规定gH测定时与Pd值一样，也需要用电焊钻打孔并在采样后2min内开始测定。

D、瓦斯压力P

根据煤炭部防突细则，瓦斯压力大于1MPa时，有突出危险。

在距煤层3m岩柱时进行打孔测压。

（2）煤与瓦斯突出危险性预测判别标准汇总

揭开石门前预测煤与瓦斯突出危险性时，可按表11的汇总表确定煤层的突出危险性。

预测突出危险性煤层临界指标·

表7·

项目

解析指标K1值mL/gmin0.5

瞬间解析压力Pd

MPa

初速度gH

L/gmin

瓦斯压力P

打钻期间动力现象

突出危险性

临界指标

＞0.4

＞0.03

＞6

＞1.0

喷孔顶水顶钻卡钻

属于突出危险工作面

③测试流程

根据瓦斯隧道施工经验，采用二步测试法。

5.通风效果测试

测定隧道内风速、掌子面风速、管道全压、洞压、静压、风损、风量，提出通风效果评价报告。