中坝隧道出口瓦斯工区专项施工方案 精品.docx
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中坝隧道出口瓦斯工区专项施工方案精品
新建地方铁路叙永至大村线B合同段
中坝隧道工程
瓦斯工区专项施工方案
编制：
审核：
SichuanProvinceRailwayConstructionCorporationLimited
叙大铁路项目经理部
二〇一二年二月二十五日
6.4瓦斯的人工监控………………………………………………………………………………………...50
6.5技术培训………………………………………………………………………………………………...50
8.3建立安全保证体系…………………………………………………………………...………69
8.4建立安全保障制度……………………………………………………………………..……69
8.5安全保障检查程序………………………………………………………………………..…71
中坝隧道瓦斯工区专项施工方案
第一章工程概况与总体安排
1.1.编制依据
《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120―2002;
《铁路隧道施工规范》TB10204―2002;
《煤矿安全规程》2010版；
《防治煤与瓦斯突出规定》；
《瓦斯隧道施工技术指南―以家竹箐隧道为例》姚振武编著；
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46―2005;
《铁路隧道工程施工质量验收标准》JB10417―2003（J287―2004）;
《爆破安全规程》GB6722―2003;
其他技术、规范、标准及四川省的相关规定和文件等。
1.2.工程概况
新建叙永至大村线中坝隧道位于古蔺县护家乡境内，隧址位属低山～低中山区构造剥蚀地貌，斜坡沟谷、山间凹地地形，隧道进口里程D9K53+611,出口里程D9K57+612，中心里程D9K55+611.5,全长4001m，最大埋深415m。
进口段岩溶水发育，出口段瓦斯含量高，为高瓦斯工区，进口段地下水对溶具H1侵蚀性，出口段地下水对砼具H2侵蚀性。
隧道除进出口段分别位于半径800m、1000m的曲线上外，其余地段均位于直线上。
隧道纵向坡度为3‰、-7.3‰的人字坡。
1.3.地质情况
1.3.1地层情况
测区地层共划分为8个地层单元：
第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）层、第四系全新统坡残积（Q4dl+el）层、三叠系中统雷口坡组（T2l）地层、三叠系下统嘉陵江组（T1j）地层、三叠系下统飞仙关组（T1f）地层、二叠系上统龙潭、长兴组（P2l+c）地层、二叠系下统茅口组（P1m）地层，各地层特征及分布分述如下：
第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）层：
粉质黏土，褐灰色，软塑～硬塑状，含少量碎石及角砾，主要分布于隧址区山间沟槽及洼地内，层厚一般2～5m，属Ⅱ级普通土，D组填料。
第四系全新统坡残积（Q4dl+el）层：
粉质黏土，黄灰色、紫褐色、灰褐色，硬塑状，局部含少量碎石，分布不均匀，顶部多见植物根系，广泛分布于测区斜坡及山脊处，层厚一般0～2m，局部地形平缓处厚2～10m，属Ⅱ级普通土，D组填料。
三叠系中统雷口坡组（T2l）地层：
页岩、泥灰岩夹灰岩，主要分布于隧道进口D9K53+611～D9K54+100段。
页岩：
灰黄色，主要矿物成分为黏土矿物，泥质结构，中厚层状构造，页理发育，强风化带节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙较发育，岩体较破碎，强风化带一般厚2～8m，属Ⅲ级硬土，弱风化带属Ⅳ级软石，强风化层为D组填料，弱风化层为C组填料。
灰岩：
黄灰色、灰白色、灰色，主要矿物成分为方解石，含黏土矿物，隐晶质结构，中厚层状构造，局部见溶孔，强风化带节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙较发育，岩体较破碎，局部夹层状盐溶角砾岩。
强风化带一般厚2～8m，属Ⅳ级软石，弱风化带属Ⅴ级次坚石，强弱风化带均为A组填料。
泥灰岩：
黄灰色、灰色，主要矿物成分为黏土矿物、方解石等，泥质结构，中厚层状构造，局部见溶孔，强风化带节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙较发育，岩体较破碎，夹层状盐溶角砾岩。
强风化带一般厚5～10m，属Ⅲ级硬土，弱风化层属IV级软石，强风化层为D组填料，弱风化层为C组填料。
三叠系下统嘉陵江组（T1j）地层：
灰岩，灰色、灰黑色，主要矿物成分为方解石，隐晶质结构，中厚层状构造，溶蚀作用较发育，局部见溶孔及方解石脉，强风化带厚1～1.5m，节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙不发育～较发育，岩体较完整。
主要分布于隧道D9K54+100～D9K56+230段，强风化带属Ⅳ级软石，A组填料，弱风化带属Ⅴ级次坚石，A组填料。
三叠系下统飞仙关组（T1f）地层：
砂质页岩及泥质砂岩，主要分布于D9K56+230～D9K56+800段。
砂质页岩：
灰紫色，暗紫色，主要矿物成分为黏土矿物，含少量长石及方解石，泥质结构，中厚层状构造，强风化带一般厚1.0～2.0m，节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙较发育，岩体整体较完整。
强弱风化带均属Ⅳ级软石，强风化带属D组填料，弱风化带属C组填料。
泥质砂岩：
灰紫色，暗紫色，主要由长石组成，含少量石英，粉粒结构，泥质胶结，中厚层状构造，强风化带一般厚1.0～2.0m，节理裂隙发育，岩体破碎；弱风化带节理裂隙较发育，裂面多见铁锰质浸染，岩体较完整。
强弱风化带均属Ⅳ级软石，强风化带属D组填料，弱风化带属C组填料。
二叠系上统龙潭、长兴组（P2l+c）地层：
页岩、炭质页岩夹煤，顶部为灰岩，主要分布于D9K56+514～D9K57+481段。
页岩、炭质页岩夹煤层：
灰色、灰黑色，主要由粘土矿物组成，含炭化有机质，炭泥质结构，中厚层状构造，局部夹薄层状煤层，易污手。
强风化带厚2～6m，节理裂隙发育，岩体破碎，属Ⅲ级硬土，D组填料；弱风化带节理裂隙较发育，岩体较破碎，属Ⅳ级软石，C组填料。
灰岩：
深灰色、灰黑色，矿物成分以方解石为主，隐晶质结构，中厚层~厚层状构造，强风化带节理裂隙发育，层理较发育，岩体破碎，弱风化带节理裂隙及层理较发育，裂面见少量钙质及泥质充填物，局部见溶孔。
强风化属Ⅳ级软石，A组填料；弱风化带属Ⅴ级次坚石，A组填料。
二叠系下统茅口组（P1m）地层：
灰岩，灰色、深灰色，矿物成分以方解石为主，含少量白云石，隐晶质结构，中厚层~厚层状构造，强风化带节理裂隙发育，层理较发育，岩体破碎，弱风化带节理裂隙及层理较发育，裂面见少量钙质及泥质充填物，溶蚀作用发育，多见溶孔，主要分布于隧道出口段，强风化带厚1~1.5m,属Ⅳ级软石，A组填料，弱风化带属Ⅴ级次坚石，A组填料。
1.3.2地质构造
隧址区内构造较为简单，未见断裂构造体通过，局部发育小型褶皱，隧道进口段岩层产状较多变，代表性产状为：
N84°E/28°NW，主要发育两组节理：
N69°W/72°SW、N4°W/88°SW；洞身段岩层产状为：
N79°W/24°NE、N63°W/19°NE，主要发育两组节理：
N11°E/62°SE、N38°W/79°SW；出口段岩层产状为：
N63°W/19°NE，主要发育两组节理：
N22°W/80°SW、N31°E/77°NW，区内节理多呈闭合～微张状，延伸长度一般1～6m。
1.4.中坝隧道煤层及瓦斯情况
1.4.1中坝隧道瓦斯概况
（1）中坝隧道瓦斯工区划分
中坝隧道分为进口工区和出口（含平导）工区。
其中，出口（含平导）工区D9K55+300～D9K57+614为瓦斯工区。
中坝隧道出口瓦斯工区根据其穿越的地层富含瓦斯情况分为高瓦斯工区和低瓦斯工区。
D9K57+040～D9K57+490段穿越二叠系上统龙潭、长兴组（P2l+c）地层，根据龙山一带煤矿开采情况，煤层瓦斯含量高，该段为高瓦斯工区；D9K55+600～D9K57+040隧道通过碳质页岩夹煤线，暂按低瓦斯工区设计，施工中必须加强超前地质预报和瓦斯检测，若发现局部富气达到绝对瓦斯涌出量大于或等于0.5m3/min时，应另作设计。
（2）.中坝隧道煤层及瓦斯情况
中坝隧道出口段设计按高瓦斯隧道进行管理，而隧道将穿越二叠系下统龙潭组煤系地层（设计图：
含煤层4层，分别为C1、C2、C3、C4）；龙山一带煤堪资料（含煤层共8层，即C13、C14、C15、C19上、C19、C23、C24、C25煤层）。
煤层及瓦斯性质：
参见中坝隧道穿越煤层概况表（设计图）和瓦斯压力及气体测试成果表。
中坝隧道穿越煤层概况表（设计图）：
序
号
煤
层
编
号
时
代
煤层（m）
煤质
煤层间距（m）
煤层产状
隧道与
煤层
交角
煤层
特征
正洞轨面
穿煤里程
层厚
（m）
穿煤
长度
垂直
间距
穿煤
间距
煤层
倾角
煤层
走向
1
C1
P2l+c
0.7
3
碳质
1
5
12
N15°E
46°
煤层：
黑色
D9K57+443
～+446
2
C2
P2l+c
0.59
3
碳质
12
N15°E
46°
煤层：
黑色
D9K57+434
～+437
35
174
3
C3
P2l+c
4.75
23
碳质
12
N15°E
46°
煤层：
黑色
D9K57+237
～+260
7
33
4
C4
P2l+c
1.4
7
碳质
12
N15°E
46°
煤层：
黑色
D9K57+196
～+203
瓦斯压力及气体测试成果表（代表性钻孔）：
钻孔编号
瓦斯压力
气体（%）
（MPa）
CH4
C2H6
C3H6
H2
O2
CO
CO2
H2S
N2
COS
D9Z-中坝-4
0.78
3.0147
未检出
未检出
0.1225
16.4218
未检出
0.13
未检出
80.441
未检出
由于中坝隧道临近的东段煤矿和石屏一矿揭露以上煤层时均发生过煤与瓦斯突出，因此从安全角度考虑，中坝隧道必须按瓦斯突出工区进行管理，在隧道施工过程中将实测其突出危险性。
中坝隧道穿过煤系地层的总长为:
976m和存在裂隙瓦斯上涌危险地层长度914m；另外中坝隧道平导也将穿过煤系地层，过煤系地层长度为976m。
平导施工与正洞施工方案相同。
1.4.2.瓦斯概述
（1）.瓦斯的概念
瓦斯是指以甲烷为主的有毒有害气体的总称。
瓦斯是一种无色、无味的气体，瓦斯比空气轻，常积聚在隧道的顶部及冒落区顶部。
（2）.瓦斯的危害
瓦斯本身对人有单纯性窒息作用，浓度在25～30%时，人就会出现头晕，呼吸和脉搏加速，乏力，肌肉协调运动失常等症状，甚至窒息。
当瓦斯浓度在5～16%时，能与空气中的氧气混合而形成一种爆炸性气体，发生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸产生的高温高压，促使隧道附近的气体以极大的速度向外冲击，造成人员伤亡，破坏隧道和设备设施，瓦斯爆炸产生的有害气体会造成人员中毒死亡。
另外，不加强通风管理及措施不到位还可能发生煤与瓦斯突出，影响隧道施工进度和破坏隧道设备设施，造成人员伤亡。
1.4.3.瓦斯涌出形式
普通涌出：
煤系地层或岩层中瓦斯缓慢、均匀、长时间地向坑道内释放，这是瓦斯涌出的基本形式。
瓦斯喷出：
含瓦斯煤系地层的地质破碎带、空洞或裂隙中积存有大量的高压瓦斯，当坑道开挖接近时，瓦斯突然以喷出形式大量释放。
煤岩与瓦斯突出：
存在于地层中具有一定压力的气体和固体混合物，冲破煤岩覆盖层后，大量的煤和岩石被抛出，并释放出大量的瓦。
瓦斯突出是施工过程中，发生的一种瓦斯的突然剧烈运动并造成十分巨大的动力效应现象，其机理较为复杂，但破坏性极大，易引起瓦斯爆炸等突发性自然灾害。
一般认为饱含瓦斯的煤层或地质构造，在构造力、地层静压力等的综合作用下积蓄了较大的弹性能量并处于平衡状态，当隧道（或矿井）施工影响造成该平衡状态下瓦斯压力体系的破坏时，巨大的弹性能量和游离瓦斯突然释放，在极短的时间内大量瓦斯混合物喷射到施工空间，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。
瓦斯突出与地质构造、瓦斯含量与地层压力等密切相关。
1.5.总体安排
1.5.1.施工准备
（1）.专项方案编制
针对中坝隧道出口瓦斯地质情况，编制施工专项方案并请专家组进行评审。
（2）.成立相应组织机构
建立中坝隧道出口瓦斯工区施工组织机构、揭煤防突领导小组、应急救援领导小组和矿山救护队。
（3）.人员组织及岗前培训
特种技术工种如井下电工、机械设备防失爆检查工、瓦检工、井下爆破工、揭煤防突预测工、瓦斯抽排工、通风工等进行岗前技能培训。
按照《铁路瓦斯隧道技术规范》第6.3.1条规定，瓦斯突出隧道必须配备相应的管理机构，建立健全防突管理制度和落实岗位责任制。
因此，为保证瓦斯工区的安全施工，并在规定工期内完成工程任务，成立以建设单位为责任主
体，施工单位负责，监理单位负监督管理责任的管理体系，中坝隧道按以下人员进行配备，详见下表。
组织机构框图：
机料室
人员配备表：
序号
人员（工种）
人数
执行标准
说明
1
项目经理
1人
按照《规范》、《规定》、《规程》要求进行设置相关人员。
2
项目副经理
2人
3
技术人员
4人
4
安全员
6人
5
质检员
6人
6
爆破员
8人
7
瓦斯检查员
8人
8
防突预测工
6人
9
监测工
6人
10
开挖工
36人
11
砼工
16人
12
钢筋工
6人
13
电气失爆检查员
4人
14
矿山救护队员
9人
15
机修工
6人
16
司机
6人
17
电工
6人
18
检身工
6人
合计
142人
（4）.防爆机械设备和电气设备的准备
进洞的所有机械设备和电气设备都必须达到煤矿瓦斯防爆安全等级要求。
所需机械设备型号及数量按工程需要配置。
按照《铁路瓦斯隧道技术规范》第8.1.2条规定，高瓦斯隧道电气设备应选用矿用防爆型。
根据隧道施工的实际情况，所需的机电设备及安全装备详见下表。
主要机电设备及安全装备配备表：
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
发电机
445KW
台
2
1台备用
2
变压器
630kva
台
2
1台备用
3
风机
2*110KW
台
2
1台备用
4
风机
2*132KW
台
2
1台备用
5
风机
2*185KW
台
2
1台备用
6
风机
2*22KW
台
8
2台备用
7
开关
KBZ-400
个
5
防爆型
8
开关
QBZ-200
个
6
防爆型
9
开关
QBZ-120
个
4
防爆型
10
开关
QBZ-80
个
24
防爆型
11
装载机
LG855
台
2
改装为防爆型
12
挖掘机
R215-7C
台
2
改装为防爆型
13
自卸汽车
福田（8T）
台
6
改装为防爆型
14
砼输送车
SCCY-4A
台
6
改装为防爆型
15
监测监控系统
KJ90
套
2
1套备用
16
矿用中高速电子风表
CFD-Z
台
2
17
矿用微速电子风表
CFD-D
台
2
18
多参数测定器
CZ（B）
台
2
19
光干涉式甲烷测定器
CJG10
台
8
20
光干涉式甲烷测定器
CJG100
台
6
21
便携式甲烷检测报警器
JCB-CX1
台
6
22
钻屑瓦斯突出参数仪
WTC
台
2
23
瓦斯解析仪
KD-2
台
2
24
瓦斯压力测定仪
ACW-1
台
2
25
湿式煤电钻
ZMS-12A
台
8
隔爆型
26
矿用封孔泵
KFB-1
台
2
27
地质罗盘
CKX-1
台
2
28
自救器气密检查
ZJ-1
台
2
29
压风自救系统
ZY-1
组
20
30
抽放泵
2BE1NO253
台
4
1台备用
31
钻机
ZY-650
台
2
隔爆型
32
封孔泵
TBW-50/15
台
2
隔爆型
33
泥浆泵
SLDB63/4
台
2
隔爆型
34
负压自动放水器
CF
台
10
35
正压自动放水器
CWG-ZY
台
2
36
钻杆
760mm*Φ42
根
200
37
高负压瓦斯采样器
FW-1
个
2
38
孔板流量计
DN280mm
台
2
40
抽放管道
Φ300
m
3000
41
法兰盘
Φ300
套
300
42
炮泥机
台
1
43
闸阀
DN108，P=1.0Mpa
个
20
44
救护装备
套
1
按救护小队配备
45
防爆照明灯
KG6LM（B）
盏
840
46
自救器
QSR-40
台
200
1.5.2.建立六大井下安全避险系统及矿山救护队
矿井监测监控系统：
实现对隧道内瓦斯、一氧化碳浓度、温度、风速等的动态监控，及时升级、拓展系统功能和监控范围，矿井监测监控系统中心站实行24小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，能够迅速采取断电、撤出人员停工等应急处置措施。
井下人员定位系统：
所有进入隧道人员必须携带识别卡（或具备定位功能的无线通讯设备），确保能够实时掌握井下各个作业区域人员的动态分布及变化情况。
压风自救系统：
开挖工作面要按要求设置压风自救装置。
开挖工作面要安设压风管路，并设置供气阀门。
压风设备、井下压风管网、自救设施的设置应符合国家或铁路瓦斯隧道设计和施工有关规范标准。
供水施救系统：
能与地面饮用水水源联接，除按照要求设置三通及阀门外，还要在所有采掘工作面和其他人员较集中的地点设置供水阀门，确保各开挖及二衬等作业地点在灾变期间能够实现应急供水的需要。
通信联络系统：
在灾变期间能够及时通知井下人员撤离和实现与避险人员通话，积极推广使用井下无线通讯系统、井下广播系统。
井下紧急避险系统：
为进洞人员配备额定防护时间不低于30分钟的自救器。
煤与瓦斯突出地段应建设采区避难硐室，突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面走向长度超过500米时，必须在距离工作面500米范围内建设避难洞室或救生舱。
建立矿山救护队：
建立一只矿山救护中队；一只中队由三只小队组成，每只小队不少于9人。
每天由两个小队轮流值班、待机。
矿山救护队（中队）最低技术装备标准表：
类别
装备名称
要求
单位
数量
备注
车辆
矿山救护车
100km/h
辆
2~3
指挥车
辆
1
装备车
辆
1
通讯
程控电话
部
1
灾区电话
套
4
移动电话
部
4
寻呼机
部
每人1部
仪器
呼吸器
台
9
4h,正压氧
呼吸器
台
9
2h,正压氧
自动苏生器
台
6
红外线测温器
台
2
氧气呼吸器校检仪
台
6
装备
氧气充填泵
台
2
高倍数泡沫灭火机
BGP400型或BGP200型
台
1
防爆工具
套
5
液压起重机
台
5
工业冰箱
台
1
矿山救护队指挥员及救护队员的组成按《煤矿安全规程》“第十章：
矿山救护”的有关条款办理。
矿山救护队员个人最低技术装备标准表：
装备名称
要求
单位
数量
备注
4h呼吸器
推广使用正压呼吸器
台
1
自救器
压缩氧
台
1
企业消防服装
按公安消防服装标准执行
套/年
1
战斗服
带反光标志
套/年
1
劳动保护用品
按规定执行
套
1
1.5.3.计划工期
1.工期安排：
1）.施工准备时间：
60天。
2）.开挖支护工期：
中坝隧道出口高瓦斯工区开挖支护循环时间工期安排表
围岩类别
项目
Ⅲ级
Ⅳ级
Ⅳ级加强
Ⅳ级加强高瓦斯段
Ⅴ级高瓦斯段
Ⅴ级
合计
备注
循环长度（m）
2.5
1.5
1.5
1.5
1
1
围岩长度（m）
1138
323
279
160
290
124
2314
测量放线时间（小时）
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
超前支护时间（小时）
2.5
2.5
4
4
钻孔及爆破时间（小时）
5.5
4
4
4.5
4
4
通风排烟时间（小时）
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
瓦斯检测时间（小时）
0.5
0.5
0.5
1
1
0.5
排险时间（小时）
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
出碴时间（小时）
4
3.5
3.5
3.5
2
2
初期支护时间（小时）
2.5
3
6
6
4.5
4.5
超前钻探时间（小时）
3.75
2.25
2.25
2.25
1.2
1.2
1.5小时/延米
物探时间（小时）
0.3
0.18
0.18
0.18
0.1
0.1
0.12小时/延米
循环时间总计时间（小时）
18.05
14.93
20.43
21.43
18.3
17.8
循环次数（次）
455.2
215.3
186.0
106.7
290.0
124.0
工期（天）
342.3
134.0
158.3
95.2
221.1
92.0
1043.0
3）.中坝隧道出口衬砌循环时间表
序号
项目
时间（小时）
备注
1
台车就位
3
2
打脱模剂
2
3
封挡头板
3
4
浇砼
12
5
养护
28
6
脱模清理
2.5
7
合计
50.5
中坝隧道正洞于D9K55+300处贯通，进口工区预留二衬段长度为90m，出口工区未二衬段长度为120m（按规范要求二衬滞后开挖长度不大于120m，取120m），故贯通后未二衬地段总长为210m，每循环二衬长为10m，此段二衬所需时间为44.2天。
2.本次计算的总工期未考虑瓦斯排放的时间；如预测有瓦斯突出可能，
则按照设计图及相关规范规定另行计算。
3.计划开工日期：
2010年11月20日；
4.计划竣工日期：
2014年1月30日。
5.总工期38.3个月。
如遇特殊情况，经甲方同意工期顺延。
第二章开挖与除渣运输方案
2.1.开挖
2.1.1.开挖方法
人工风钻钻眼，Ⅴ～Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖，台阶长度3～5m；Ⅲ～Ⅱ级围岩采用全断面法开挖，光面爆破。
爆破电闸安装在新鲜风流中，与掌子面保持200m距离。
洞内爆破严格执行“一炮三检制”（装药前、放炮前、放炮后）、“三人连锁放炮制”（放炮员、班组长、瓦检员）。
2.
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