黄家梁高瓦斯隧道施工方案上报稿1022.docx

1、黄家梁高瓦斯隧道施工方案上报稿1022新建铁路西安至成都客运专线西安至江油段（四川省境内）站前工程XCZQ-4标黄家梁隧道高瓦斯工区施工方案 编 制 人：_ 审 核 人：_ 审 批 人：_编制单位：中铁五局西成客专工程指挥部编制日期：2013年10月19日黄家梁隧道高瓦斯工区施工方案1、编制依据（1）西安至成都客运专线XCZQ-4标施工招标及投标文件。（2）西安至成都客运专线XCZQ-4标隧道设计图及通用图。（3）国家有关的法律法规及国家标准、规范。1）铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120-2002) 及2009 年局部修订（铁建设200962 号）；2）煤矿安全规程(国家安全生产监督管理总局

2、 2011)；3）煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）；4）煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）；5）煤矿井下供配电设计规范GB50417-20076）爆炸性气体环境用电气设备；7）爆破安全规程（GB6722-2011）8）施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20059）高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010241号）；10）铁路隧道工程施工安全技术工程(TB10304-2009)；11)铁路隧道超前地质预报技术指南(铁建设2008105号)；（4）现场施工调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。（5）国内

3、瓦斯隧道施工资料（6）中铁五局瓦斯隧道施工经验2、概述2.1、黄家梁隧道设计情况黄家梁隧道全长11632m，进口里程DK431+660，出口里程DK443+292。隧道位于剑门关江油北区间，双线隧道，线间距4.6m，设计为6、20上坡及-3的人字坡。隧道洞身最大埋深约260m。黄家梁隧道设三座斜井和二座横洞共5个辅助导坑施工，其中进口横洞长145m ，交点里程DK431+950；1号斜井长665m，交点里程DK434+650；2号斜井长623m，交点里程DK437+850；3号斜井长390m，交点里程DK438+700；横洞长260m交点里程DK440+800。黄家梁隧道工期为2013年3月1

4、日2016年1月28日，共34.9个月。黄家梁隧道工区管段划分示意图与表：黄家梁隧道工区管段划分表序号工区名称设计长度里 程长度（m）高瓦斯长度m1黄家梁隧道进口横洞工区辅助导坑JHDK0+145JHDK0+00014502正 洞DK431+660DK433+360170003黄家梁隧道1#斜井工区辅助导坑X1DK0+665X1DK0+00066504正 洞DK433+360DK436+300294018005黄家梁隧道2#斜井工区辅助导坑X2DK0+623X2DK0+00062306正 洞DK436+300DK437+850155015507黄家梁隧道3#斜井工区辅助导坑X3DK0+390X

5、3DK0+00039008正 洞DK437+850DK439+500165016509黄家梁隧道横洞工区辅助导坑HDK0+260HDK0+000260010正 洞DK439+500DK440+8001300011黄家梁隧道明洞工区正 洞DK440+800DK443+2922492012合计辅助导坑/2083013正 洞DK431+660DK443+2921163202.2、黄家梁隧道瓦斯情况概述隧区属构造侵蚀，风化剥削中低山区地貌，山岭呈北东向展布。隧道穿越第四系全新统黏土、侏罗系泥岩夹砂岩、砂岩。黄家梁隧道主要不良地质为油砂岩、原油及有害气体、顺层、滑坡等：隧道钻孔中最浅28.3 m 见油砂

6、岩，最深119.8m 见油砂岩。隧道洞身钻孔DZ-HJL-07 天然气浓度最大为25220ppm（封孔24小时测得）；DZ-HJL-08 孔天然气浓度最大为28450ppm（封孔24小时测得）。原油主要赋存于局部节理裂隙内和层理裂隙内。硫化氢气体及二氧化硫对隧道施工和隧道结构耐久性会造成危害。设计单位根据以上地质勘测情况和相关咨询技术资料，判定黄家梁隧道DK434+500DK439+500 段为高瓦斯段落，1#斜井、2#斜井、3#斜井施工区段在此范围，为高瓦斯工区，设计采用有轨运输施工方式；其余为地段为低瓦斯工区，设计采用无轨运输施工方式。3、高瓦斯隧道施工方案3.1、总体施工方案（1）黄家梁

7、隧道1、2、3号斜井作业机械及电气设备（挖装、运输、喷锚设备、临电、机具、通风、瓦斯斯检测）按高瓦斯工况配置，使用防爆型。其余低瓦斯工区隧道作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，严禁进入高瓦斯地段。（2）开挖工法：级围岩采用台阶法开挖,级围岩采用三台阶法开挖,级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。隧道开挖循环进尺控制在1.23.0m，支护紧跟，快挖快支快封闭，做到控制每次开挖面积较小，控制一次瓦斯溢出量不大，开挖轮廓能迅速得到支护封闭。（3）黄家梁隧道1号、2号、3号斜井全部采用压入式通风。（4）采用新奥法进行设计施工。V级围岩初期支护采用型钢钢架、锚网喷支护，二衬钢筋混凝土衬砌；级围岩初期支护采用格

8、栅钢架、锚网喷支护，二衬混凝土衬砌；级围岩初期支护采用锚网喷支护，二衬混凝土衬砌。（5）初期支护采用气密性喷射混凝土，二衬采用气密性混凝土。（6）隧道仰拱、拱墙全环铺设防水板，作为隔离层。排水管内设置油气分离装置。3.2、隧道施工工艺流程工艺流程见下图： 瓦斯隧道地段施工程序3.3、隧道施工方案隧道施工方法具体参见已通过评审的黄家梁隧道瓦斯专项施工方案。4、高瓦斯工区运输方案选择4.1、瓦斯特性简介（1）爆炸性瓦斯本身是不会自燃和爆炸的，但当和空气（氧气）以一定比例混合均匀并达到一定浓度后，遇到火源，就会燃烧和发生爆炸。（2）渗透性瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高1.6倍，容易透

9、过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层，渗透到隧道开挖空间里。（3）不稳定性瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸着状态存在。两种状态的瓦斯是处在不断变化的动平衡中，当温度、压力等外界条件变化时，平衡就被打破。压力升高温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸着状态，反之，压力降低温度升高时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。（4）窒息性瓦斯无毒、无色、无味，但不适合呼吸。瓦斯浓度升高，空气中氧气浓度急剧下降，会引起人员窒息。（5）瓦斯爆炸的必要条件瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定的瓦斯浓度，一定温度的引火源和足够的氧气。瓦斯浓度：瓦斯爆炸是有一定的浓度范围的，在新鲜空气中，当甲烷浓度低于5%界限时，遇

10、火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；浓度高于16%界限时，在遇火源时不爆炸也不燃烧。一般情况下，瓦斯在空气中的浓度为5%16%时，才可能发生爆炸。引火源：瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。一般，瓦斯的引火温度为650750左右。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的安全灯网罩、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花等，都足以引燃瓦斯。足够的氧气：大量实验证明，当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时，瓦斯的爆炸界限随之缩小，当氧浓度低于12%时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，即使遇到明火也不会发生爆炸。4.2、瓦斯防爆基本原则一是控制瓦斯这个危险物质，关键是通过瓦斯探测、瓦斯监测、施工通风降低瓦斯浓度。二是防止

11、点火源的出现。4.3、高瓦斯隧道对运输设备的要求现行铁路瓦斯隧道施工技术规范、隧道施工指南和安全技术规程规定：隧道内高瓦斯工区必须采用安全防爆型机电设备。有轨、无轨运输设备从本质上应具备消除电气、动力火花和控制高温的防爆性能，应选择有资质的单位进行有轨、无轨设备防爆改装。（1）有轨运输设备产生的火花和高温均是由电力提供，消除电气火花主要采取与环境隔绝的措施；无轨运输采用柴油机为牵引动力，其防爆主要应消除柴油机电火花及柴油燃烧产生的火花。（2）运输设备应设置自动保护装置，在监控参数出现异常情况时能及时发出警报信号并能使无轨运输设备动力系统停止运行。（3）运输设备应配备车载瓦斯自动监测报警闭锁系统

12、，在防爆改装无轨运输设备本质上具备防爆性能的基础上，再给设备配备车载瓦斯自动监测报警闭锁系统，作为多重保险。该系统安装于内燃施工机械、设备上，实时监测其周围环境空气中的瓦斯浓度，当环境瓦斯浓度超过报警限值，系统发出声光报警；如瓦斯浓度继续上升，超过断电上限后，监控系统发出车辆自动断油断电信号，控制车辆上相关电子装置实现自动断电熄火功能。当环境瓦斯浓度降到安全限值以下报警解除后，该内燃施工机械、设备方可再次启动。 4.4、有轨运输与无轨设备防爆原理的相同与区别有轨运输与无轨设备防爆主要是消除动力火花和动力产生的高温，以及预防电气火花；两种运输方式不可消除的是都可能产生摩擦和撞击火花等，因此两种运

13、输方式的瓦斯防爆均应把加强通风、加强瓦斯监测监控、通过加强通风降低瓦斯浓度作为根本点，同时采取消除火花等综合治理的方法；高瓦斯工区采用防爆型机电设备，对机械设备作出消除火花和高温的要求，是防止点火源出现的一种手段，是为了增加施工安全系数。总之，无论有轨运输和无轨防爆设备消除产生的火花和产生高温是相对的，无论采用那种运输方式都不可能彻底杜绝摩擦和撞击火花产生，只要施工中通风良好、瓦斯不发生积聚，将瓦斯浓度控制在安全浓度范围以内，就不会出现瓦斯爆炸事故。从防爆原理上来说，两种运输方式均能满足高瓦斯隧道施工要求。4.5、有轨运输、无轨运输方式优缺点比较有轨运输与无轨运输优缺点比较表 名称比较有轨运输

14、无轨运输缺点1、 洞口设施布置占用场地大2、 专用设备需求多，投入大3、 效率低4、 辅助人员多5、 需二次倒运1、 洞内空气污染大，施工环境差2、通风费用高优点1、 洞内调车方便、迅速、效率高2、 洞内施工环境好3、 通风费用低1、洞口设施布置较灵活，占用场地相对少2、常规配置，可有效利用社会资源3、效率高、辅助人员少4、 机动性好、操作简单、安全性好5、 不需二次倒运无轨运输是目前隧道最常用的运输方式。它从根本上克服了传统有轨运输方式所存在的用人多、专用设备多、效率低、费用高等弊端，为高效、高产提供了较有力的运输保证。4.6、部分高瓦斯隧道施工运输方式对比我们对上世纪90年代当前一段时期的

15、国内施工的部分公路、铁路高瓦斯隧道施工运输方式进行了统计，如下： 国内部分高瓦斯隧道运输方式对比表序号隧道名隧道长度（m）线名线别瓦斯类型运输方式施工时间施工单位1中梁山3167成渝高速双洞双车道煤层瓦斯高瓦斯段超前贯通中导洞有轨，其余无轨1994-1995中铁五局2家竹箐4990南昆线单线煤层瓦斯有轨1995-1997中铁五局3华蓥山4705广邻高速双洞双车道煤层瓦斯、天然气进口均是无轨、出口右洞无轨、左洞有轨1996-1999中铁十八局4发耳1241水柏线单线煤层瓦斯无轨1999-2000中铁二十局5朱嘎5194内昆线单线煤层瓦斯有轨2004-2006中铁二十局6大巴山10658襄渝线单线

16、煤层瓦斯有轨2005-2009中铁隧道局7天台寺3006达成线双线天然气有轨2007-2008中铁十二局8云顶7858达成线双线天然气有轨2007-2009中铁十二局9乌蒙山一号6451六沾线双线煤层瓦斯有轨2007-2010中铁二十二局10龙泉山二号2324成简快速双洞天然气无轨2009-2010中国水电七局11轩盘岭5986兰渝高铁单洞双线天然气无轨2009-2012中铁八局12熊洞湾6692兰渝高铁单洞双线天然气、煤层瓦斯无轨2010-2013中煤三建13图山寺3216兰渝高铁单洞单线天然气无轨2010-2013中铁一局14梅岭关8271兰渝高铁单洞双线天然气无轨2010-2013中铁十

17、八局15肖家梁5215兰渝高铁单洞双线天然气无轨2010-2013中铁二局16大茶山9956沪昆客专双线煤层瓦斯无轨2011-2013中铁十三局17马家坡3950宜巴高速双车道煤层瓦斯无轨2011-2013中铁五局从上表可以看出，高瓦斯隧道现场实际施工中，有轨、无轨运输方式均有使用，并有大量成功的实例。只要施工中通风良好、瓦斯不发生积聚，将瓦斯浓度控制在安全浓度范围以内，就不会出现瓦斯燃烧爆炸事故，两种运输方式均能满足高瓦斯隧道施工要求。根据国内瓦斯隧道的施工经验，不论是无轨运输还是有轨运输，其施工技术都是成熟的。4.7、中铁五局高瓦斯隧道工程施工情况我单位在高瓦斯隧道施工方面具备较成熟完善的

18、有轨运输、无轨运输的施工管理经验。1994年1995年，我局安全顺利完成成渝高速公路中梁山高瓦斯隧道施工（主要采用无轨运输）；1995年1997年，安全顺利完成南昆铁路家竹箐高瓦斯隧道（有轨运输）施工；2011年2013年，我局承建宜巴高速公路马家坡隧道，该隧道总长3950米，最大埋深约472m，地质主要为强风化粉砂质泥岩、石英砂岩夹煤层。隧道YK142+400YK143+000南西侧，为三叠系沙镇组煤层采空区，为高瓦斯隧道，检测环境瓦斯浓度为8%10%。该隧道采用无轨运输方案施工，进展顺利，2013年9月底已完成开挖和二衬施工，施工过程中未发生瓦斯安全事故。4.8、结论通过“3.5、有轨运输

19、、无轨运输方式优缺点比较”、“3.6、部分高瓦斯隧道施工运输方式对比”等章节的内容可以看出，采用无轨运输方式是目前高瓦斯隧道运输方式的发展趋势，这是因为通过设备防爆改造的实施以及技术、管理的进步，无轨运输方式既能满足高瓦斯隧道机电设备防爆安全要求，还能较大地提高运输效率、降低运输成本，为隧道施工高效、高产提供强有力的运输保证。结合黄家梁隧道任务重、工期紧等具体情况及我局在高瓦斯隧道方面的施工经验，我单位拟采用无轨运输方式进行该隧道施工，并通过采取一系列行之成效的技术保证措施、安全保证措施、严格的安全管理措施，安全、高效、快速完成该隧道建设。5、高瓦斯隧道施工保证措施5.1、隧道施工工序工艺技术

20、措施5.1.1、开挖方法黄家梁瓦斯隧道开挖采用水压爆破技术，即采用在炮眼中先装“水袋”后用“炮泥”回填堵塞的新技术，炮孔内除装药外的空隙采用水袋装，孔口采用炮泥封堵的爆破方式。它利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水几乎无损失地传递到周边围岩中，十分有利于岩石破碎。同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎。且炮眼中有水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。另采取在水袋中添加“盐”，达到“盐消焰”与水雾化共同作用下消除爆破过程产生的火焰。从而有效控制降低爆破过程中引燃、引爆瓦斯的机率。（1）爆破用品选择黄家梁隧道1、2、3号斜井高瓦斯工区

21、使用三级煤矿许用乳化炸药；黄家梁隧道进口、横洞及明洞低瓦斯工区使用一级煤矿许用乳化炸药，规格为32mm（200g）；雷管选用煤矿许用毫秒延期电雷管（1、2、3、4、5段），煤矿专用防爆起爆器起爆。（2）装药结构周边眼采用炮泥封堵间隔装药，其余炮眼采用连续装药。周边眼底部先装1个水袋，然后按照爆破设计装药，炮泥间隔部分装入2个水袋，眼口装入1个水袋，堵塞炮泥封口。其它部位炮眼先在底部装1个水袋，然后按照爆破设计装药，眼口装入2个水袋，堵塞炮泥封口。（3）爆破安全措施1）放炮母线必须采用专用电缆，并尽量减少电缆接头，接头必须用绝缘胶布包扎好。2）放炮前，安全员、负责人到工作面进行安全检查，并监督炮

22、眼施工及装药联线等情况。严格执行一炮三检制和三人连锁放炮制度。3）放炮前，必须撤出隧道内一切人员，并放好警戒，严禁人员进入隧道内。4）放炮前必须切断隧道内一切电源。5.1.2、支护方案（1）黄家梁隧道DK434+500DK439+500高瓦斯段初期支护喷射砼、仰拱及拱墙二衬砼添加气密剂。喷射混凝土透气系数不应大于1010cm/s，仰拱、拱墙衬砌混凝土透气系数不应大于1011cm/s，气密剂选用非引气型，衬砌混凝土施工缝应进行气密处理，其封闭瓦斯性能不应小于衬砌本体。仰拱、二衬与初支间设全封闭防水、防气隔离层。（2）隧道初期支护采用湿喷混凝土施工工艺，设备选用TK600型湿喷机（防爆型）。 5.

23、1.3、瓦斯隧道非焊接工艺（1）钢筋网搭接绑扎根据设计要求，钢筋网的搭接采用绑扎，其绑丝采用20#冷镀锌铁丝，每根绑丝的长度为15cm，网片要求搭接12个网格，绑点位于纵环向钢筋的交叉处，网片施工时，要求紧贴岩面，通过锚杆的垫板将网片与锚杆连接牢固，锚杆外露端要求有丝口，以便上螺栓，垫板尺寸为150mm150mm6mm，钢筋网片的搭接及与锚杆的固定严禁使用焊接。（2）钢架纵向无焊接钢筋联接纵向连接钢筋为22螺纹钢，纵向钢筋的连接采用在型钢腹板中部钻设24孔，环向间距1.0m，在纵向连接钢筋的两端各车丝0.1m，采用螺栓连接，纵向连接钢筋每端通过两个螺母固定在型钢上，环向间距1.0m（即隔孔安装

24、纵向连接钢筋）。（3）锁脚锚杆与钢架连接锁脚锚杆长度应严格按照设计文件下料，并且端头应预先制作成90直角“L”型弯钩，弯钩半径为2.5d，“L”型弯钩长10cm便于与钢架进行连接牢固；锁脚锚杆与钢架采用机械连接，具体方式为在钢结构加工中心对钢架底端高50cm处，两侧分别焊接长约20cm50无缝钢管，向下角度为30，钢架安装完后，锁脚锚杆钻设锚杆眼时，钻杆直接从50无缝钢管中穿过，达到设计深度后，将锁脚锚杆按设计安装好，最后将两侧的锁脚锚杆用20#冷镀锌铁丝绑扎牢固，50钢管内用M20砂浆填充。（4）衬砌钢筋连接 1）二衬主筋采用套筒联接：主筋连接采用套筒连接，并且每个截面的接头数量不得大于50

25、%，并且注意延伸钢筋的布置方式，拱墙钢筋的环向长度根据仰拱预留钢筋长度及钢筋连接长度进行计算。 2）纵向钢筋采用搭接：纵向钢筋搭接采用绑扎，绑扎的搭接长度为20d。并且要求错开布置，同一截面的接头数量不得大于50%。 3）箍筋：采用搭接绑扎。5.2、组织管理措施5.2.1、成立组织管理机构施工管理组织机构按照铁道部关于推进铁路建设标准化管理的实施意见和指导性施组要求，建立三级管理机构，第一级为局指挥部，按工程管理部、计财部、合同部、物资设备部、安全质量部、综合管理部、协调部、中心试验室设置七部一室职能部门配置，第二级为项目经理部，分别由4个专业化分公司承担原材料检验控制、钢结构（钢筋）加工、砼

26、加工生产、出碴运输设备管理，第三级为作业队，按照铁路总公司1152标准配置（1-队长、1-技术主管、5-安全员、质量员、材料员、试验员、技术员、2-施工员、工班长），加强配置专职瓦检员、通风员、信息员，并配置架子队书记加强组织管理和思想保证工作。总体编制6个标准化架子队，黄家梁隧道由隧道架子1、2、3队负责施工。5.2.2、成立瓦斯管理领导小组瓦斯管理领导小组设置三级管理机构，第一级为局指挥部，第二级为项目经理部，第三级为作业队，各级瓦斯管理机构均设置组长、副组长、组员，分部门、行业不同，落实瓦斯管理职责。（1）局指挥部成立瓦斯管理一级领导小组，组长由指挥长担任，副组长由党工委书记、总工程师、

27、副指挥长担任，组员由各部室负责人担任。局指挥部瓦斯管理领导小组职责：总体负责瓦斯隧道实施方案的编制、审核；总体负责瓦斯各项管理制度的建立；总体负责瓦斯监测体系的建设；指导、督促项目部严格执行瓦斯检测方案；总体协调各项目部对瓦斯防治、通风、瓦斯检测监控、防火防爆等相关知识、制度及措施的培训；总体协调各项目部的应急演练工作。（2）项目部成立瓦斯管理二级领导小组，组长由项目部项目经理担任，副组长由党工委书记、总工程师、副经理担任，组员由各部室负责人担任。项目部瓦斯管理领导小组职责：负责项目管段内瓦斯隧道实施方案的编制、审核；负责本项目部瓦斯各项管理制度的建立；负责各洞口瓦斯监测体系的建设；制定瓦斯隧

28、道瓦斯检测制度，并对瓦斯检测人员进行考核；检查各种瓦斯检测设备的调校和检验台帐；对各施工作业点检测的瓦斯数据进行分析；督促检查架子队固定瓦斯监测装置的安装和调试；负责对施工作业及管理人员进行瓦斯防治、通风、瓦斯检测监控、防火防爆等相关知识、制度及措施的培训；配合局指挥部完成应急演练工作。（3）各架子队成立瓦斯管理三级领导小组，组长由架子队队长担任，副组长由党工委副书记、技术负责人、副队长担任，组员由现场领工员、班长、技术员、安全员、材料员、瓦检员担任。架子队瓦斯管理领导小组职责：负责瓦斯隧道施工方案、管理制度、技术措施的实施；负责洞口瓦斯监测体系的建设；落实瓦斯隧道瓦斯检测制度；负责瓦斯监控系

29、统的日常维护和故障处理；配合项目部完成应急演练工作。5.2.3、建立健全管理制度建立健全了安全岗位职责、人员上岗培训、瓦斯隧道“一炮三检”和“三人联锁放炮”制度、并编制瓦斯隧道特殊工序（动火）审批制度、隧道瓦斯检测监控管理制度、员工考核管理制度等十多个制度。5.3、设备管理措施黄家梁隧道1、2、3号斜井高瓦斯作业机械及电气设备（挖装、运输、喷锚设备、临电、机具、通风、瓦斯斯检测）按高瓦斯工况配置，使用防爆型；黄家梁隧道进口、横洞及明洞低瓦斯工区隧道作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，使用非防爆型，相应的机械、设备严禁进入高瓦斯地段；采用无轨机械设备进行装运施工，高瓦斯隧道的无轨运输等设备采用防爆改装；各工作面均采用压入式通风。5.3.1装运行走设备配置方案（1）高瓦斯工区隧道装运行走设备配置表：黄家梁隧道装运行走设备配置表序号设 备 名 称型 号规 格配备数量 （台/套）备 注（一）黄家梁隧道1#斜井1挖掘机1.0 m2防爆改造2侧卸装载机5 t3防爆改造3自卸汽车15 t9防爆改造4混凝输送车8m4防爆改造（二）黄家梁隧道2#斜井1挖掘机1.0 m1防爆改造2侧卸装载机5 t2防爆改造3自卸汽车15 t6防爆改造4混凝输送车8m