低瓦斯隧道专项施工方案之欧阳化创编.docx
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低瓦斯隧道专项施工方案之欧阳化创编
时间：
2021.02.12
创作人：
欧阳化
一、工程概况-1-
二、编制说明和依据
（一）编制说明
（二）编制依据-1-
三、低瓦斯隧道施工方案-2-
（一）通风方案
（二）施工方案
（三）隧道施工用电及照明方案-13-
（四）瓦斯检测设备与操作-16-
（五）通风管理-19-
（六）建立各项管理规章制度-22-
四、低瓦斯应急预案及物资-30-
（一）编制依据-30-
（二）编制目的-31-
（三）应急预案组织机构与管理职责-31-
（四）预测与预警机制的建立-31-
（五）瓦斯突出、爆炸事故应急措施-31-
（六）应急物资-33-
（七）应急预案演练-33-
低瓦斯隧道专项施工方案
一、工程概况
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道重点控制工程MHSS-1标段位于延安市延长县境内，起讫里程DK379+531～DK391+427，全长11.896km。
其中阳山隧道作为本标段的重点控制工程，为单洞双线隧道，全长11.668km，按进、出口及3座斜井8个工作面组织施工。
二、编制说明和依据
（一）编制说明
阳山隧道测试天然气浓度最大为5740ppm，低于燃爆极限，隧道区无储集油气构造，为岩性油藏，属低孔低渗。
隧道东侧有延长油田约5Km,油层埋藏深60～300m，延探1井中部深度200m，影响不大；隧道穿越基岩浅，已知最深为83.6m;上覆黄土层渗透性良好，加速油气逸散，阳山隧道为低瓦斯隧道，洞身存在游离态的有害气体。
施工中应采取超前探孔或加深炮眼进行超前探测，按低瓦斯隧道施工方案组织施工。
（二）编制依据
1、国家有关方针法律法规和国家、有关行业标准规范、规程和验标：
（1）《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）
（2）《铁路隧道设计规范》10003—2005
（3）《铁路隧道超前地质预报技术指南》
2、施工图纸及相关设计文件；
3、开工前现场实地调查资料；
4、隧道施工经验、本单位的管理水平和技术力量及设备能力；
三、施工方案
（一）通风方案
瓦斯隧道施工通风尤为重要。
确定掌子面需风量，满足洞内最小风速、洞内工作人员呼吸、稀释炮烟、排放瓦斯所需空气量、取最大值为压入式通风系统出风口的风量。
1、按洞内最低允许风速计算
按照我国《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002），对瓦斯隧道最低风速取1m/s设计，为防止瓦斯积聚，对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决，对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速，从而解决回风流瓦斯的层流问题。
Q＝V×60×S＝1×60×84＝5040m3/min
V—洞内最小风速1m/s；
S—正洞开挖平均断面面积，取84m2。
2、按洞内同一时间最多人数计算
Q人员=4KM=4×100×1.2=403m3/min
式中4——每人每分钟应供的新鲜空气标准（m3/min）；
K——风量备用系数，取1.1-1.25，取1.2；
M——同一时间洞内工作最多人数，取100人。
3、按照独头工作瓦斯涌出量计算所需风量
Q2=QCH4×K÷（Bg－Bg0）=0.5×1.6÷（0.5%-0）=160m3/min
QCH4—按瓦斯最大涌出量0.5m3/min，（注：
低瓦斯隧道最大涌出量＜0.5m3/min）；
K—瓦斯涌出的不均衡系数，取1.6；
Bg—工作面允许的瓦斯浓度，取0.5%；
Bg0—送入风流中的瓦斯浓度，取0。
4、按爆破时最多用药量计算
Q炸药=5Ab/t=1200m3/min；
A—同时爆破的炸药用量，取180kg；
b—爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取40L；
t—通风时间取30min。
5、按稀释和排炮烟所需风量计算
Q4=7.8×[A×（S×L）2]1/3/t
式中：
A—一次爆破最大装药量，正洞Ⅲ级围岩一次爆破装药量A=180Kg，施工中据实调整；
S—通风断面积，正洞Ⅲ级围岩S=84m2；
L—通风机至掌子面的距离，L=风机至掌子面距离；
t—通风时间，一般为20～30min，取30min。
各工作面需风量计算如下：
隧道进口
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×1553/2）2）]1/3/30=2378m3/min。
1#斜井小里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×2610/3）2）]1/3/30=2566m3/min。
1#斜井大里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×2395/3）2）]1/3/30=2423m3/min。
2#斜井小里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×2385）2）]1/3/30=2759m3/min。
2#斜井大里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×2091/2）2）]1/3/30=2900m3/min。
3#斜井小里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×1915/2）2）]1/3/30=2735m3/min。
3#斜井大里程
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×1760/2）2）]1/3/30=2585m3/min。
隧道出口
Q4=7.8[（A×（S×L）2）]1/3/t=7.8×[（180×（84×1710/2）2）]1/3/30=2536m3/min。
6、最大需风量计算
取以上计算风量的最大值5040m3/min，风管采用阻燃、抗静电软风管，直径1.6m，百米损耗率p100=1%，
，最大施工长度按2610m计算。
风机风量为Qm=PQ=1.299×5040=6546.96m3/min
7、风机及风管配置选型
隧道进口、出口选用的型号为:
1台（2×132KW）型轴流风机通过1道管路同时供风，产风量为6600m3/min，可满足隧道需求风6546.96m3/min要求。
斜井选用的型号为:
2台（2×132KW）型轴流风机通过2道管路同时供风，产风量为13200m3/min，可满足隧道需求风量13093.92m3/min要求。
单工作面风速验算：
按取最大风量6600m3/min，采用III级断面S=84㎡验算，最大风速为6600÷84÷60=1.31m/s；因1.31m/s＞1m/s，在隧道正洞顶部不可能形成瓦斯层流满足通风要求。
（注：
选用西安交大风机厂SDF（B）-4-NO13型的132KW的风机，风量为1695～3300m3/min，风压1378～5355Pa，转速1480r/min。
驱散局部瓦斯层流采用射流风机，风机数目及位置根据需要确定）。
通风布置如下：
阳山隧道各工区风机汇总表
序号
隧道工区
风机编号
风筒
风机数量及型号
最大长度（m）
直径（m）
1
进口
F进-0
1553
1.6
2台双132KW，2台16KW
2
1号斜井
F-1
1765
1.6
2台双132KW，2台16KW
F-2
1550
1.6
2台双132KW，2台16KW
3
2号斜井
F-3
1510
1.6
2台双132KW，2台16KW
F-4
1245
1.6
2台双132KW，2台16KW
4
3号斜井
F-5
1365
1.6
2台双132KW，2台16KW
F-6
1210
1.6
2台双132KW，2台16KW
5
出口
F出-7
1710
1.6
2台双132KW，2台16KW
注：
16KW的为射流风机
8、压入式通风系统总体布局
通风机设在洞外距洞口30m处，沿线每隔1000m安装一台射流风机辅助通风，风管最前端距掌子面5m，并且前55m采用可折叠风管，以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
在各洞口要配置一套同等性能的备用通风机并经常保持良好的使用状态。
正洞压入式通风布置见下图。
正洞压入式通风布置图
在斜井与正洞交叉处设置射流风机加速污浊空气排出。
斜井与正洞交叉处风机布置见下图
斜井与正洞交叉处风机布置图
利用斜井压入式通风布置图
利用斜井压入式通风布置见下图
（二）瓦斯检测及施工措施
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，降低瓦斯含量。
瓦斯防治方针是：
加强预测，预防为主。
施工中应进行加深炮眼和超前钻孔来进行瓦斯探测。
瓦斯事故防治是一个极其重要的安全问题，一般采用加强通风、加强瓦斯监测、严格管理火源等措施来防止瓦斯爆炸。
施工阶段应根据实际监测的瓦斯涌出量及浓度随时调整设计阶段划分的瓦斯级别，如现场测定瓦斯涌量大于0.5m3/min时要及时上报监理、设计、指挥部进行设计变更，按高瓦斯隧道制定专项方案，对施工工艺、机具设备等进行调整。
瓦斯检测主要工作流程如下：
主要施工工序图
1、瓦斯超前预探技术措施
隧道瓦斯超前预探就是要从时间上，提前距离上，超前了解隧道围岩地质情况、瓦斯赋存情况。
瓦斯超前探测目的主要有：
（1）前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况、岩体空洞范围及大小探测；
（2）前方岩体瓦斯赋存情况探测及瓦斯涌出预测；
（3）岩体瓦斯压力、瓦斯含量、突发性喷出等预测，能对掌子面前方地层中的瓦斯、氧气及二氧化碳等气体提前释放，降低压力。
瓦斯隧道施工的瓦斯防治方针是：
加强预测，预防为主。
施工中应先按照一般工序，进行加深炮眼施工；若加深炮眼和掘进中用便携式瓦斯探测仪检测到有瓦斯溢出，则应超前钻孔来进行探测。
深孔超前预探
通过深孔钻探技术探查掌子面前方的瓦斯相关参数，为了保证探测准确可靠，有效控制危险区域，在隧道开挖横断面上布置三个钻孔，钻孔布置见下图所示。
钻探要求：
超前探孔孔径为89mm，单孔长度为30m,搭接长度不小于5m，钻孔终孔点控制在隧道开挖线外3m。
超前钻孔预测瓦斯断面布置图
超前钻孔预测瓦斯平面布置图
施工过程中仔细记录岩芯情况和瓦斯涌出情况，如有瓦斯异常涌出情况时停止钻进，采取相应的处治措施。
在施工超前预探钻孔前，根据当时的实际情况制定专门的施工安全技术措施。
浅孔钻探
通过浅孔钻探技术探查、释放工作面前方瓦斯，避免遭遇裂隙时突然大量涌出瓦斯，同时也可起到有控制地排放瓦斯的作用。
超前浅孔钻探布置示意图如下：
超前浅孔钻探布置示意图
浅孔钻探采用风钻施工，孔深不小于5m，每班探掘，先探后掘，如遇有瓦斯异常涌出时，立即停止作业，采取相应措施。
瓦斯预探中的瓦斯检测方法
在深孔钻探中在每循环超前钻孔施工过程中记录每米钻孔岩性、钻进情况、瓦斯涌出情况。
钻孔施工完成后对前方岩体的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出流量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定考察，并预计出隧道在开挖过程中可能产生的瓦斯涌出量。
钻孔瓦斯涌出量，以及钻孔瓦斯涌出衰减系数采用容积式流量计进行测定计算。
水平钻孔和倾斜钻孔封孔工艺分别如下图所示。
水平钻孔封孔工艺图
倾斜钻孔封孔工艺
钻孔瓦斯参数测试如下图所示。
钻孔瓦斯参数测试工艺
瓦斯超前预探装备及技术要求
超前预探和瓦斯考察需要下表所列主要设备、材料和工具。
超前预探和瓦斯考察设备、材料和工具表
序号
设备名称
型号
数量
单位
备注
1
钻机
GL6000
2
套
2
钻杆
升级会员 