瓦斯隧道瓦斯监测及检测方案.docx

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瓦斯隧道瓦斯监测及检测方案

新建成贵铁路CGZQSG-12标

高坡隧道（D3K343+169～D3K346+540段）

瓦斯检测与监测专项方案

编制：

复核：

审核：

中铁十九局集团有限公司成贵铁路项目经理部

2014年5月

第一章编制依据

1、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）；

2、《煤矿安全规程》（国家煤矿安全监察局18号令）、《防治煤与瓦斯突出规定》（国家安全生产监督管理总局令第19号令）；

3、《煤矿瓦斯抽放规范》；

4、《成贵铁路标准化管理》；

5、成贵铁路有限责任公司《指导性施工组织设计》；

6、《高瓦斯隧道施工安全管理办法和管理专项制度》（成贵[2014]55号）及相关要求；

7、新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段高坡隧道设计图纸；

8、现行的国家和铁道部有关规范、验标及施工指南

第二章隧道基本情况

一、工程概况

高坡隧道起止里程为D3K343+169～D3K346+540，共3371m。

隧址位于毕节市何官屯镇大渔洞村，双线隧道，线间距4.6m，洞内采用CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道设计，设计轨顶至轨道基础底面高度为515mm。

该段出口位于半径R=10000m的左偏曲线上外，其余地段均为直线上，全隧为25‰和7.3‰的单面上坡。

二、隧道工程地质及附近天然气分布情况

（一）、工程地质情况

隧区位于贵州省毕节市何官屯镇，属构造剥蚀中山地貌，地形连绵起伏，沟壑纵横，隧区绝对高程1500～2040m，相对高差100～600m，自然斜坡20°～70°。

地貌受构造及岩性控制，沿断层破碎带多形成侵蚀沟槽。

泥岩层薄，多形成小沟槽、缓坡地形。

局部有陡坡、陡崖。

隧区洞身段多为林场、旱地，植被发育。

1、地层岩性

隧区范围内出露地层为：

上覆第四系全新统人工填土（Q4ml）、冲洪积层（Q4al+pl）、坡残积层（Q4dl+el）、坡崩积层（Q4dl+col）；下伏地层分别为：

三叠系下统飞仙关组（T1f）、二叠系上统长兴组（P2c）、二叠系上统龙潭组（P2l）、二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2ß）、二叠系下统茅口组（P1m）。

2、地质构造

隧区位于云贵高原北部扬子准地台滇东台褶带，地质构造复杂。

断裂褶曲均比较发育，地层岩体破碎，以东西向构造为主，线路多大角度穿越构造线。

隧道在区域上位于三眼井向斜北部翘起端，次一级断裂，褶曲相当发育。

褶皱主要有：

高坡2#背斜。

断层主要有上扬塘断层、茶木树断层、监羊篝断层；1处大型构造节理密集带。

3、气象特征

属北亚热带季风性湿润气候，境内海拔落差较大，立体气候明显，造就了"一山有四季，十里不同天"的神奇景观。

境内风光秀美,夏无酷暑,冬无严寒,雨量充沛,气候适宜。

毕节各地多年平均日照时数1100-1800小时。

年平均气温13℃左右，冬季不太冷，最冷的一月平均气温也有3℃左右；夏季最为凉爽宜人，七月平均气温只有22℃，最高气温平均27℃左右，与北方酷暑形成鲜明的反差，与省会贵阳相比也要低3-5℃。

年平均降水量900-1400毫米，70%左右的降水集中在5至9月。

4、水文地质

隧区地表水以沟水、溪水为主，测区降雨量丰富，隧道地表树枝状水系及冲沟发育，支沟大多为季节性流水，沟槽中主沟中常年有流水，由大气降雨补给，流量受季节变化影响较大。

主要地表水为线路里程D3K345+560浅埋段的茶木树河沟。

地下水分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。

含水岩组划分及岩层的富水性：

①孔隙含水层，为弱含水层，富水性和透水性相对较强；②裂隙含水层，为弱含水层，富水性弱；③岩溶性含水层，为中等含水层，富水性强；④相对隔水层，含水性较弱。

测区降雨量丰富。

D3K343+770～D3K343+945为可溶岩与非可溶岩接触段落，岩溶强烈发育，有遇岩溶暗河、涌水涌泥的可能。

D3K345+510～D3K344+655浅埋段地表为茶木树河沟，河沟由两侧山区地表小溪沟水汇集而成，流量约10～20L/S，常年有水，隧道段浅埋最浅埋约12m，土层较厚，隧道施工可能会袭夺地表沟谷内水体，引起地表水灌入隧道内。

隧道斜井段正常涌水量3077m³/d，雨季最大涌水量为5775m³/d；隧道出口段正常涌水量4990m³/d，雨季最大涌水量为8086m³/d。

5、不良地质及特殊岩土

⑴岩溶

主要穿越非可熔岩地层，揭露可溶岩地层约1355m，约占隧道全长17%。

①D3K343+720～D3K343+770、D3K344+940～D3K345+220段

以上2段隧道洞身段处岩溶水在地下径流过程中受隔水层阻挡，往往在可溶岩与非可溶岩接触带对岩石形成强烈侵蚀，可能存在岩溶通道或承压水。

在隧道施工时有遇涌水涌泥的可能。

②D3K343+770～D3K343+945段

该段隧道洞身段处于非可熔岩与可溶岩接触带内，产状近水平。

在D3K343+780发育一条上扬唐正断层。

该段岩溶发育程度强烈，D3K344+474左侧约1210m处为水对房暗河进口。

隧道施工时有遇大型岩溶暗河、突水突泥的可能。

⑵危岩落石

隧道出口边坡地层为T1f飞仙关砂质泥岩，泥质砂岩，边坡较陡，坡面上可见长裂隙相互切割所形成的不稳定块体，零星分布小型危岩体，体积一般2～5m3。

⑶出口有仰坡顺层

隧道出口端基岩为薄～中厚层状砂质泥岩，泥质砂岩偶夹灰岩，走向与线路夹角67°，出口仰坡顺层。

⑷软岩大变形

该隧道可能发生中等大变形段约440m，占道总长5.5%。

严重大变形长280m，占道总长3.5%。

其中我标段施工的变形区域为：

D3K343+169～D3K343+200、D3K344+720～D3K344+920段为中等大变形段；D3K343+520～D3K343+800段为严重大变形段。

⑸浅埋段

D3K345+510～D3K345+660段最小埋深约12m，地覆土层厚，岩体破碎，顶有原始沟渠通过，隧道通过该段可能有坍塌、突水可能。

（二）、本地区有毒有害气体分布情况

该隧道穿越煤层段落长度约2955m，占隧道全长37%。

①D3K343+169～D3K345+015段

该段隧道洞身穿越含煤地层，不同段落可能穿越11～31层，煤层总厚度约4～8m。

该段为高瓦斯段。

②D3K345+015～D3K346+010段

该段隧道洞身穿越地层岩性主要为泥质砂岩、砂质泥岩偶夹灰岩、泥岩偶夹煤线。

隧道距下伏煤系地层深度小于100m，且该段发育2条断层，均为逆断层。

瓦斯可能顺岩层渗入洞身。

该段为低瓦斯段。

③D3K346+010～D3K346+540段

该段隧道洞身穿越地层岩性主要为泥质砂岩、砂质泥岩偶夹灰岩、泥岩偶夹煤线。

由于该地段发育一条断层及大型构造节理带，瓦斯可能沿构造带渗入洞身。

该段为低瓦斯段。

（三）、施工组织及施工通风

⑴主副斜井工区为高瓦斯工区，承担正洞D3K343+169～D3K345+235段、平导PDK343+113～PDK345+300段施工。

第1阶段主副斜井施工采用压入式通风主斜井1台2*185轴流风机，副斜井1台2*110轴流风机。

第2阶段正洞及平导施工采用压入式通风，主斜井1台2*185轴流风机，主洞、横通道、平导各1台射流风机，副斜井1台2*110轴流风机。

第3阶段正洞及平导施工采用巷道式通风，主洞1台2*185轴流风机，1台2*110轴流风机，主洞、横通道、平导共5台HP3LN14#射流风机。

第4阶段正洞及平导施工采用巷道式通风，主洞2台2*185轴流风机，平导1台2*110轴流风机，主洞、横通道、平导共6台HP3LN14#射流风机。

⑵高坡隧道出口工区设计为低瓦斯工区，承担正洞D3K343+235-D3K346+540段施工。

按照施工图纸及实施性施工组织设计，采用压入式通风。

采用1台2*185轴流风机。

⑵风机采用防爆型，风管采用抗静电，阻燃的双抗风筒，百米漏风率不大于1％。

施工期间应配置足够的防爆型射流风机，以增加工作面风流速度以及加速巷道内瓦斯等有害气体向洞外流动。

射流风机的布设位置及数量，可根据瓦斯监测结果进行合理调整，有效的降低作业面及洞内沿线的瓦斯浓度，确保安全。

第三章瓦斯工区等级的划分及确定方法

根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）4.1.3节中规定：

低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。

当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯工区；大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯工区。

在隧道施工中发现有瓦斯涌出，必须经专业机构检测鉴定，根据鉴定结果按相关规定进行瓦斯等级管理。

第四章瓦斯监测及检测方案

一、瓦斯监测及检测

（一）、瓦斯监测的内容及目的

瓦斯爆炸是施工中最大的安全隐患。

瓦斯爆炸的3个必要条件：

一是要有一定浓度的瓦斯（主要为CH4）；二是要有火源；三是要有足够的氧气。

要达到安全生产的目的，就必须从瓦斯监测、通风、设备防爆等综合预防措施下手，杜绝洞内同时具备瓦斯爆炸的3个必要条件。

通过对瓦斯的实时监测，控制和防止瓦斯浓度超限，是防止瓦斯爆炸发生的关键。

在施工中，对安全生产影响最大的是瓦斯（主要成分是CH4）、二氧化碳（C02）的浓度。

故在本隧道施工中，主要以CH4、C02为监测对象，监控隧道内有害气体的浓度。

瓦斯监测的目的：

①防止在施工过程中，有害气体浓度超限造成灾害，以确保施工安全和施工的正常进行；

②根据监测到的洞内有害气体的浓度大小，及时采取相应的技术措施；

③检验防排瓦斯技术措施效果，正确指导隧道施工，为科学组织施工提供依据。

（二）、监测依据及执行标准

1、监测依据

瓦斯的监测，主要以《煤矿安全规程》（2009年版）；《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）、《防治煤矿瓦斯突出细则》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》〔AQ1029－2007〕为主要依据，根据上述规程进行有害气体的监测、控制。

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。

（三）、瓦斯监测体系

为了安全起见，隧道施工瓦斯监测采取人工与自动相结合的监测方式，两者监测的数值相印证，避免误报现象。

1、人工检测

人工检测由瓦斯检查员执行检查瓦斯，瓦斯检查员必须经专门培训，考试合格，持证上岗。

根据《煤矿安全规程》及有关规定，专职瓦斯检查员必须使用光干涉式甲烷测定器检查瓦斯，同时检测CH4（甲烷）和C02（二氧化碳）两种气体浓度。

（1）、光干涉式甲烷测定器

　　光学瓦斯检测器是根据光的干涉原理制成的，除了能检查CH4浓度外，还可以检查C02浓度，瓦斯浓度在0％～l0％，使用低浓光干涉甲烷测定器；瓦斯浓度在10％以上，使用检测范围是0％～l00％的高浓度光干涉式甲烷测定器。

　　光干涉式甲烷测定器属机械式瓦斯检测仪器，具有仪器使用寿命长，经久耐用的特点，但受环境和人员操作等多种因素的影响，为了能保证检测结果准确有效指导施工、防止安全事故的发生，必须注意如下事项：

　　 ①　使用前，须检查水分吸收管中的硅胶和外接C02吸收管中的钠石灰是否变质失效，气路是否通畅，光路是否正常；将测微组刻度盘上的零位线与观察窗的中线对齐，使干涉条纹的基准线与分划板上的零位线相对齐，取与待测点温度相近的新鲜空气置换瓦斯室内气体。

　　②　检测时，吸取气体一般捏放皮球以5～l0次为宜。

　　③　测定甲烷浓度时，要接上C02吸收管，以消除C02对CH4测定结果的影响。

　　④　测C02浓度时，应取下C02吸收管，先测出两者的混合浓度，减去已测得的CH4浓度即可粗略算出C02浓度。

　　⑤　干涉条纹不清，是由于隧道中空气湿度过大，水分不能完全被吸收，在光学玻璃管上结雾或灰尘附着所致，只要更换水分吸收剂或拆开擦拭即可。

　　⑥　C02吸收管中的钠石灰失效或颗粒过大，C02会在测定CH4浓度时混入瓦斯室中，使测定的CH4值偏