公路瓦斯隧道安全施工工艺标准.docx

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公路瓦斯隧道安全施工工艺标准

瓦斯（溢出）地层公路隧道安全施工工艺标准

1适用范围

适用于瓦斯（溢出）地层公路隧道。

对有可能发生瓦斯溢出的隧道，施工前必须确定瓦斯探测方法，瓦斯稀释措施、防爆措施、紧急救援措施。

隧道内只要可能存在瓦斯，必须按瓦斯隧道的要求组织施工。

2主要应用标准和规范

瓦斯隧道施工在满足本工艺标准的同时，尚应满足以下标准，当与以下标准不一致时，应以下面的标准为准。

2.0.1中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）。

2.0.2中华人民共和国行业标准《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002/J163-2002）

2.0.3中华人民共和国行业标准《煤矿安全规程》（2004版）。

2.0.4中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）。

3施工准备

3.1技术准备

3.1.1根据设计文件及现场勘测（包括地质超前预报）预测煤层的位置、产状、厚度、瓦斯的贮存状态以及采空区的分布情况，编制瓦斯隧道专项施工组织设计，制定瓦斯控制方案、采空区的处治方案、安全技术措施及应急预案等。

3.1.2瓦斯隧道除应按一般隧道布置勘探工作外，尚应适当增加钻孔，采取煤样和气样进行成分分析，并在现场进行瓦斯及天然气含量、涌出量、压力等测试工作。

3.1.3根据勘测获得煤体结构情况及有关参数，进行煤层突出危险性预测和瓦斯隧道的瓦斯工区、含瓦斯地段的等级划分。

3.1.4开工前必须对施工作业及管理人员进行安全技术培训。

爆破、电工、瓦斯检测等特种作业人员必须持证上岗。

组织施工技术人员、操作人员学习瓦斯方面知识，由项目总工程师、现场施工负责人组织安全、技术员进行二级交底，由安全、技术员向工人进行三级交底，由安全负责人组织应急预案演练。

3.2机具准备

3.2.1地质超前预报设备：

地质雷达。

3.2.2钻孔设备：

风动凿岩机、水平钻机。

3.2.3出渣运输设备（防爆型）：

装渣机、电瓶车、梭式矿车、内燃机车（有轨运输）；挖掘机、装载机、自卸汽车（无轨运输）。

3.2.4供风、供水、照明设备：

防爆型轴流风机二套、阻燃型防静电通风管、抽水机、高压水箱、发电机、变压器、防爆灯、

3.2.5瓦斯检测设备：

瓦斯检测仪器、瓦斯自动检测报警断电装置。

3.3材料准备

3.3.1建筑原材料：

钢材、水泥、砂石料、外加剂等。

3.3.2爆破材料：

煤矿安全炸药和煤矿许用雷管。

3.3.3防水材料：

按设计要求准备。

3.4作业条件

3.4.1通过地质勘察、物探、钻探及坑探等手段，查明隧道煤层分布、瓦斯情况和影响瓦斯赋存的地质条件；各煤层特征、瓦斯成分、瓦斯涌出量预测和煤尘预测；做出本隧道煤与瓦斯突出危险性的评述。

3.4.2配备专职工程地质技术人员，做好煤层对比、控制见煤距离，配合开展施工中的瓦斯突出日常预测工作；并根据揭煤的实际情况，重新验证煤与瓦斯的突出危险性。

3.4.3建立可靠的通风系统，选择合理的通风方式，保持良好的通风状态，提供足够的风量；依靠通风系统，将瓦斯稀释至安全浓度范围之内。

3.4.4建立和配备一套瓦斯检测仪表和控制装备，随时掌握瓦斯涌出变化和分布的动态，出现问题，及时处理。

3.4.5瓦斯工区采用的各类机电设备、器材均采用防爆型。

3.4.6制定瓦斯突发事件的预警措施方案，标牌设置在工地醒目处。

3.4.7高瓦斯作业区设置二套供电电源。

4施工操作工艺

4.1工艺流程（图4.1）

4.2操作步骤及方法

瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共4类。

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，为高瓦斯工区。

瓦斯隧道只要有一处有突出危险，该处所在的工区即为瓦斯突出工区。

在非瓦斯工区及低瓦斯工区，仍可按照一般隧道的施工方法进行开挖、支护衬砌等作业，但要定时检测，加强通风，严格操作和安全规定；在有煤层和高瓦斯、瓦斯突出的区段的施工作业则应按照专门设计进行施工。

4.2.1超前钻孔探测

超前探孔施工应符合下列规定：

1）接近突出煤层前，应在距设计煤层位置15~20m（垂距）处的开挖工作面打超前探孔1个，初探煤层位置。

2）在距初探煤层位置10m（垂距）处的开挖工作面上打3个超前探孔，并取岩（煤）芯，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置。

3）按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系，并分析煤层顶、底板岩性。

4）掌握并收集探孔施工过程中的瓦斯动力现象。

5）各探孔施工应满足下列条件：

（1）每个探孔应穿透煤层并进入顶（底）板不小于0.5m。

（2）正式探测孔应取完整的岩（煤）芯，进入煤层后宜用干钻取样。

（3）各探孔直径不宜小于76mm。

（4）钻孔过程中应观察孔内排出的浆液、煤屑变化情况，并做好记录。

4.2.2上半断面瓦斯排放

采用钻孔排放作为防突的主要手段，钻孔排放瓦斯应按下列要求进行：

1）钻孔排放应先进行设计。

设计内容应包括：

煤层赋存状况、煤层参数、预测时的各项指标、排放范围、钻孔排放半径、排放时间、排放孔个数。

每孔长度和角度。

排放孔施工及排放期间的安全措施等。

2）排放时间、排放半径及排放孔个数，应根据排放范围及隧道总工期综合分析确定，其排放范围及排放孔角度可参照表4.2.2取值。

表4.2.2钻孔排放参数值

排放范围（m）

排放半径（m）

排放时间（d）

排放孔角（0）

左

右

上

下

水平角

仰角

倾角

≥5

≥5

≥5~7

≥3

0.3~1.0

15~30

0~90

0~45

0~20

3）钻孔排放位置应设在距煤层垂距不小于3m的开挖工作面上，施钻时各孔应穿透煤层，并进入顶（底）板岩层不小于0.5m。

4）钻孔排放布孔时，在煤层厚度1／2处的孔距不应大于2倍排放半径，一般孔底间距不大于2m，并以此计算各孔的角度和长度。

5）当煤层倾角小、煤层厚、一次排放钻孔过长、俯角过大时，可采用分段分部多次排放，但首次排放钻孔的穿煤深度不得小于1.0m。

6）排放孔施工前应加强排放工作面及已开挖段的支护，防止坍塌造成突出。

7）排放孔施工必须严格按设计施钻，钻孔过程中应有专人检查其角度和长度。

8）排放孔施工过程中应注意观察各种异常情况及动力现象，当某孔施工中动力现象严重，可暂停该孔施工，待其他孔施工完后再补钻该孔。

9）每钻完一个孔应检测该孔瓦斯浓度，以后每天进行两次，掌握排放效果和修正排放时间。

4.2.3超前支护

为防止煤层坍塌、岩体变形，结合防突需要，经过瓦斯排放，应及时按设计要求进行超前支护，加固岩体并封闭煤层裂痕，减少瓦斯溢出。

4.2.4上半断面开挖

开挖前，应检验工作面前方10m的上中下左右部位的瓦斯突出危险性。

每次进尺0.6~0.8m，预留变形量为15cm，防止大变形。

采用以下方式进行弱爆破：

周边眼不装药；加密炮眼，减少单孔装药量；煤层在导坑上部时，只打岩石眼，在煤层中不打眼、不装药；采用矿用安全炸药及五段电雷管。

1）钻孔

瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：

（1）开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1%，二氧化碳浓度小于1.5%。

（2）必须采用湿式钻孔。

（3）炮眼深度不应小于0.6m。

2）装药

瓦斯工区采用电雷管起爆时，严禁反向装药。

采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。

在岩层内爆破，炮眼深度不足0.9m时，装药长度不得大于炮眼深度的1／2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2／3。

在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1／2。

所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵。

炮泥应用水炮泥或黏土炮泥。

水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥填满封实。

严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。

3）连线、爆破

爆破网路和连线，必须符合下列要求：

（1）必须采用串联连接方式。

线路所有连结接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空。

（2）母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧，若必须在同一侧时，母线必须挂在电缆下方，并应保持0.3m以上间距。

（3）母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，并随用随挂，严禁将其固定。

母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。

（4）必须采用绝缘母线单回路爆破。

（5）严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一串联网路中使用。

瓦斯工区必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒或半秒级电雷管。

使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得大于130ms。

4）出渣运输

采用防爆装渣机装渣，有轨运输，防爆电瓶车牵引，矿车出渣，或采用装载机配合自卸汽车进行，无轨运输。

4.2.5上半断面初期支护

上半断面开挖后，应按设计要求及时进行初期支护，并做好监控量测。

初期支护应紧跟工作面，及时封闭岩面，防止瓦斯向隧道泄露，有利于施工安全，但由于放炮距离近，使拱部受到扰动。

由于煤系地层岩石松软，强度低，凿眼容易，故只要多用风枪，及时凿眼放炮，在支护2h内大多能做到打眼放炮完成，此时混凝土尚未初凝，不致使混凝土质量受到影响。

初期支护要求平整、光滑，不能有造成瓦斯聚集的死角。

4.2.6下半断面瓦斯排放、开挖与支护

下部台阶瓦斯排放应采取下列措施：

1）可在上部台阶底部打俯角孔排放。

2）孔距与排距宜为1.0m。

3）每排排放钻孔连线应与煤层走向平行。

其余要求与上半断面施工的要求相同。

4.2.7施作防水层与二次衬砌

初期支护完成后，应按设计及时铺设防水层，施作二衬混凝土。

瓦斯地段的二衬混凝土一般采用气密性混凝土，全封闭复合式衬砌。

气密性混凝土分初次衬砌和二次衬砌两次进行，在两层混凝土之间设置一道高密度的HDPE板作为瓦斯隔离层，以防止瓦斯泄漏，保证隧道运营安全。

掺气密剂的混凝土施工应符合下列要求：

1）按设计强度要求的混凝土配合比通过试验确定。

2）原材料应按以上配合比进行称量，水的允许偏差为±1%，水泥及气密剂的允许偏差为±1%，砂石允许偏差为±2%。

3）原材料应按采用强制式搅拌机搅拌，不得采用人工拌和；水泥、气密剂及砂应先干拌1~1.5min，达到颜色均匀后，再加入石子及水搅拌1.5~2.0min，形成均匀的拌和物。

4）混凝土拌和物从搅拌机卸出至灌注完毕所需时间宜为40~60min。

5）应采用机械振捣，不得用人工振捣。

6）连续养护时间不得少于14d，并应避免在50C以下施工。

4.2.8施工通风

低瓦斯工区的施工通风方式应采用压入式，也可采用巷道式。

高瓦斯工区和瓦斯突出工区，施工通风方式宜采用巷道式。

瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风，各开挖工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。

瓦斯隧道需要的风量，必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，且每人每分钟不得少于4m3，采用其中的最大值。

按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；平行导坑仅作巷道式通风的回风道时，其瓦斯浓度应小于0.75%。

瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。

风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。

防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m／s。

瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于积聚的空间和衬砌模板台车附近区域，应采用空气引射器、气动风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。

4.2..9瓦斯检测

采用人工巡检和瓦斯遥测仪连续自动监测相结合的方式，两种方式相互印证。

1）人工巡检

配备专职瓦斯检查