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1、1/11 高瓦斯长大隧道揭煤施工安全技术 内昆铁路昭通至梅花山段的朱嘎隧道全长 5194m，国家1 级电化单线铁路隧道。位于贵州省威宁县境内，云贵高原之中，山构造侵蚀，溶蚀地型地貌。最高海拔 2546.8m，最大埋深 370m。我集团公司担负进口正洞 2597m 和平导长 2462m 的施工任务，设有十个横通道。洞身在 DK444+140KD444+210段露出 P（梁山组）煤系地层，共计 6 层煤，最大埋深335m，瓦斯压力为 1.341.7MPa，厚度为 0.22.1m，含量为 11.512.7m3/t。从煤层埋深、地质构造、瓦斯压力、瓦斯含量等参数指标综合分析，煤与瓦斯有突出危险，区内煤
2、尘均有爆炸危险。1、施工方案的选择 按照隧道的围岩类别、瓦斯的含量、压力、机械设备2/11 及施工的安全要求，朱嘎隧道采用平导先揭煤，然后利用平导层位来控制正洞的揭煤位置。即平导施工至 DK444+165时（设计煤层里程为 DK444+195，实际提前了 55m 进入煤层），开始长探短掘接近煤层，正洞掘进至 4#横通道向前即进入第 2 层的探煤、测压、排放瓦斯等系列工作，同时做正洞揭第 1 层煤的准备工作，距正洞第 1 分层 10m 时，采取正台阶法作业，距正洞第 1 分层 10m 时，采取正台阶法作业，进行揭煤。2 揭煤方案的设计 2.1 揭煤施工的原则是“勤检验，短掘进，弱爆破，强支护，快
3、喷锚”揭煤防突出施工程序图见图 1。图 1 揭煤防突出施工程序图 2.2 超前探测揭煤 由于我们较早地采用地质预测预报系统 TSP202 对地质进行超前擦测，发现有可能煤层比设计提前出现，因此当平导施工至 DK444+110 发现返水夹带煤粉，风流中瓦斯含3/11 量变化异常，揭煤领导小组紧急决定提前进入揭煤施工。用 TUX75A 型液压钻机于掌子面打不小于 15m 的地质超前探孔，中线位置顶部打一个，两帮中部各打一个，每组 3个。规格为 75mm，每掘进 5m 进入煤层，由于超前探测，隧道施工仍顺利地通过了煤层。2.3 控制煤层的产状及瓦斯压力的钻孔布置 掘进工作面距煤层垂距 10m 处，打
4、 3 个穿透煤层全厚并进入顶底板岩层不小于 0.5m 的超前钻孔，以探明煤层贮存情况，并详细记录岩芯资料。掘进工作面距煤层 5m 时，打 2 个穿透煤层的预测孔，见煤后改用电煤钻（钻头75mm）打穿煤层，收集全部钻屑，按照煤炭工业部防治煤与瓦斯突出细则规定检测有关指标，结合铁道部铁路瓦斯隧道技术暂行规定判断其突出危险性。如实钻煤层较厚则每进 1m 考察 1 次，煤层较薄时每穿透 1 个分层即拔出钻头考察 1 次，必须按规定在 2min 内做完，如指标中有 1 项达到或超过表 1 中数据，则视为有突出危险性煤层，在揭煤前需要打瓦斯截排钻孔。预测煤层瓦斯突出危4/11 险性指标临界值见表 1。预测
5、煤层瓦斯突出危险性指标临界值表 1 见表 2.4 瓦斯排放 钻孔排放不象负压抽放那样造成周围瓦斯的压力、浓度局部骤然变化，且抽放要进行管路铺设、洞外抽放站建设和仪表的安装，费工、费时且管理难度大。所以朱嘎隧道采用既经济又简单的钻孔排放。该隧道煤层产状近90，且地质条件差，所以预留 5m 的安全岩拄。排放孔参数为：图 2 控制产状靠查瓦斯及测压图（单位：m）排放孔直径为 108mm，要求穿过煤层顶板不小于0.5m，单孔排放半径为 1m，排放范围顶部不少于 7m，两帮不少于 6m，底部不少于 3m，排放完成后进行瓦斯排效果检验，如有 1 项指标不能满足要求，则需要采取强制性措施负压抽放或水力冲孔，
6、直到效果检验合格为止。2.5 爆破作业 5/11 本隧道瓦斯最小压力为 1.34MPa，根据地质条件，结合瓦斯压力含量等因素，为防止隧道坍塌，煤与瓦斯突出，决定采用低爆破力震动炮爆破的方式。采用正向连续装药结构，大并联电力起爆，使用专用放炮母线，且爆破网络总电流大于起爆电流的 2 倍以上，炮眼的煤层段不装药。使用合格的煤矿安全炸药和安全电雷管，毫秒延期电雷管最后一段不超过 130ms。2.6 支护 根据煤层的地质和放震动炮震动大以及隧道雨季最大涌水量 Q75566m3/d 的特点。揭煤时支护分为三步进行。一是及时施作金属骨架法防突出；二是管棚防坍塌；三是向岩体压注水泥水玻璃双液浆加固岩体或封闭
7、煤层裂隙法防水。具体做法：相间施作超前注浆锚杆及外层浆锚杆，前者采用 WTD25中空注浆锚杆，外垂角 30，长 5m，每 2m 一循环。后者采用 G38N 自进式锚杆，外插角 2，长 5m，每 4m 一循环。采用水泥一水玻璃双液浆向岩体及封闭煤层裂隙注6/11 浆，水灰比 1：1，C：S1：0.6，水玻璃模数 m2.43.4，玻镁度 Be35。金属骨架采用 12.6 号工字钢，每延米 1 榀。2.7 通风设计（1）在通风计算中分别按照 a.洞内允许的最小风速计算；b.爆破因素计算；c.洞内同时工作的最大人数计算；d.瓦斯涌出量计算。并对其进行阻力计算得出风机的最大压力，取各计算方法所得结果的最
8、大值为：正洞风量1008m3/mig，平 导 风 量861m3/min，总 风 量 为1869m3/min。风压为 3320pa。（2）风机的选择 考虑到施工干扰与备用风机的和管理使用等方面的因素，正洞安装 1000mm3/min 压入式风机供风，3#横通道安装 2000m3/min向正洞小导坑和平导供风。风压为 4800pa，均为防爆型风机。（3）风管的选择 风管一律选用 1200mm 防爆型阻燃软质风管。三通风管7/11 采用 0.75mm 的镀锌铁皮弯制焊接而成。通风系统图如 3。图 3 通风系统布置图 2、重点工序的安全措施 3.1 打截排钻的安全技术措施 若有突出危险，需要进行瓦斯排
9、放时，用液压钻机打108mm 的钻孔，机身要支撑牢固，距离工作面一般不大于1.5m。各种设备必须完好达标，每次开钻前瓦检员必须严格认真检查工作画和回风流中的瓦斯浓度，如瓦斯浓度含量超标或有瓦斯喷孔现象时，不能拔出钻杆，立即停电撤人，等喷孔完毕，瓦斯含量降到安全施工条件时方可复钻。3.2 刷斜面的安全技术措施 经检验瓦斯三项指标均合格后开始刷斜面工作。打炮眼前，先用风钻钎子在隧洞顶部和中间各打 1 个打探眼，方向尽量与岩层面垂直，眼深 3m。进一步探明离煤层距离，然后在保证 2m 岩柱的情况下刷出斜面。刷斜面采取打8/11 浅眼、少装药、放小炮往前推进。3.3 钻炮眼的安全技术措施 在有突出危险
10、的煤层中作业，钻炮眼是非常危险的工序，一旦排放不到位，在钻眼中很容易引起煤与瓦斯突出。因此，施工时技术员必须亲临现场。按照爆破图表的炮眼位置、角度、深度等进行打眼。工作面不得超过 2 台风钻，作业时瓦检员经常检查瓦斯浓度，如发现钻孔中返水、夹带煤粉、卡钻等异常情况应立即组织人员撤到安全地带，及时向揭煤领导小组办公室汇报，待研究措施后进行处理。3.4 装配引药、放炮的安全技术措施 专职放炮员领用炸药雷管后，按照爆破规程在无电器设备的安全洞室内制做引药。周围不准有其他人员。放炮前停掉回风洞内一切电源，撤离人员，局扇正常通风，采用进风侧 500m 的避难洞室中远距离放炮，放炮地点配备自救器，风门要关
11、好。炮响后约 30min，救护队员、瓦检员、安全员带好自救器，边走边检查瓦斯，根据检查结果，确9/11 定恢复送电、通风、排除瓦斯等具体工作。4安全管理措施 4.1 准备充分，组织周密。在隧道施工上场之初就组成了由指挥长、总工程师、外聘专家、集团公司专家组成的揭煤施工领导小组。由指挥部组织有关人员参照铁道部铁路瓦斯隧道技术管理暂行规定、煤炭部防治煤与瓦斯突出细则煤矿安全规程，煤炭部防治煤与瓦斯突出细则煤矿安全规程编制了朱嘎隧道揭煤施工安全技术暂行规定；并邀请路内外专家对其进行了评审后分发至每一个员工手中。全员培训，严格考试。鉴于隧道瓦斯含量高、压力大、有突出危险，为确保施工安全，我们与贵州省六
12、枝矿务局联系，专门组织十几人的技术骨干实地办学习班，并聘请贵州省煤矿局专家授课，对揭煤施工工艺、技术方案、机械设备、应急等进行了系统学习。并对全体员工分批次进行强制性培训，经过严格考试合和能上岗操作。4.3 超前预报，防患于未然。请石家庄铁道学院的地质10/11 专家利用先进的地质预测预报系统 TSP202 对地质进行超前探测。准确了解地质情况，做到先知先觉，防患于未然。虽然隧道提前 55m 进入煤层，但各项准备工作全部到位，按施工组组设计安全顺利通过第一层煤。4.4 高度重视，群防群治（1）在逼近煤层时，揭煤施工领导小组驻现场指挥，并聘请煤矿有丰富经验的技术人员和工人现场帮助指导。对揭煤实行
13、统一指挥，实行各个岗位定岗、定责、定人，爆破定时、撤离、停电、停风、复电、通风、复工报告通知制度。实行 24h 洞口检身制度和每天交班会制度，确保安全揭煤。（2）揭煤前 3 天召开准备会议，布置停电、撤人、警戒等工作。对通风、瓦斯监测报警系统、电风气设备防爆性能、避难洞室和避难线路标志等进行一次全面检查，确保畅通完好。（3）揭煤前 2 天，救护队和医疗组到达现场，进洞调查，熟悉避难线路，对全体施工人员进行防突防爆教育。11/11（4）揭煤前 1 天，洞口设揭煤领导小组值班室，现场指挥揭煤。由总指挥长及现场指挥长组织人员在洞口会议室召开揭煤准备工作会议。检查工作任务完成情况，布置揭煤的具体工作，提出要求，落实工作人员的责任。正洞由于只进新鲜空气可以正常开挖，平导和小导坑内一律使用防爆设备，供电采用双回路电源，洞内用电使用“三专两闭锁”装置（专用变压器，专用开关，专用线路，风电闭锁，瓦斯、电闭锁）。每次开风机都要检测 20m以内的瓦斯浓度，必须小于 1。工作面昼夜设专职瓦检员检测记录瓦斯情况，瓦检员人手 1 台光干涉瓦检仪和便携式瓦斯自动报警仪，工作人员每人佩带 1 台压氧自救器。另外，瓦斯预测预报工具必须齐全，计量器具必须经校准。瓦斯断电报警装置必须灵敏可靠。5施工体会 隧道提前 55