高瓦斯隧道施工技术 （汇报材料）,中铁七局三公司巴达铁路三分部 二一三年 七月,新建铁路广元至达州线巴中至达州段,前言,我们公司巴达铁路项目部共有隧道12座，全长22368米，占线路总长的52.2%。其中高瓦斯隧道2座（张家湾隧道1879m，邓家湾隧道1791m），低瓦斯隧道6座（全长16819m)，无瓦斯隧道4座（全长1784米）。下面，以张家湾隧道为例，汇报我项目的高瓦斯隧道施工技术管理工作。,前言,张家湾隧道全长3758米，由我们公司和二公司共同施工，我们公司承担进口1879米的施工任务， 其中包含低瓦斯工区1215米（DK40+785DK42+200），高瓦斯工区464米(DK42+200DK42+664)。,前言,根据铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002），当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时判定为低瓦斯工区，当全工区的瓦斯涌出量大于0.5m3/min时判定为高瓦斯工区。在设计阶段：根据西南石油大学提供的广元至达州线巴中至达州段隧道钻孔浅层天然气检测研究报告，钻孔测试结果显示有天然气溢出，单孔封孔24小时测试（钻孔直径130mm）天燃气最高浓度15920ppm，钻孔天然气流量40010-6 m3/min，天然气最大涌出量0.6m3/min,确定为高瓦斯隧道。,瓦斯工区等级的划分及确定方法,前言,在施工阶段：尤其是在低瓦斯工区发现有瓦斯大量涌出以及瓦斯浓度异常，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的调整。,瓦斯工区等级的划分及确定方法,前言,瓦斯工区等级的划分及确定方法,前言,瓦斯浓度的管理标准,（1） 工区内任何地点、任何时刻的瓦斯浓度不大于0.3%； （2） 任何地点瓦斯浓度达到0.4%时，应即刻报警，找出原因，及时处理； （3） 任何地点瓦斯浓度超过0.5%，应在前后20 m范围内立即停工，切断电气设备电源，查找原因并加强通风，观测浓度变化； （4） 开挖面瓦斯涌出，且浓度超过0.5%时，掌子面至二次衬砌起点之间立即断电、停工撤人，如加强通风后浓度仍降不下来，则全工区停电撤人，增加通风设备，加强通风，等待瓦斯涌出衰减）。,前言,瓦斯浓度管理标准制定的依据,瓦斯隧道的瓦斯浓度正常值是0.3%，上限值是0.5%，与瓦斯爆炸下限浓度5%相比，小得很多，这是因为：1、5%是理想条件下的数据，由于隧道中条件复杂，瓦斯爆炸下限有时会有所降低，比如：空气中煤尘浓度达到5 g/m3时，瓦斯爆炸下限可降为3%；有电火花发生时，因其温度较一般火焰高，700可引爆浓度3.25%瓦斯；2、测定人员有读数误差，仪表本身也有一定误差；3、隧道中的瓦斯泄漏点及浓度千变万化无一定规律，而且泄漏的速度也不均匀，检测浓度不一定是最高浓度；5%的爆炸浓度取安全系数为10，即得到低瓦斯隧道施工的上限浓度0.5%；0.5%以下的瓦斯浓度不会燃烧和爆炸，所以只要把瓦斯浓度控制在0.5%以下，高瓦斯隧道也就可以和普通隧道一样施工了。,瓦斯隧道管理的总体思路：加强通风及瓦斯检测，确保隧道施工区域瓦斯浓度在安全值以下，进行隧道开挖及衬砌施工。,一 瓦斯隧道通风,二 瓦斯隧道超前地质预报,汇 报 内 容,三 瓦斯监测、检测,四 瓦斯隧道施工防火、防爆,七 瓦斯隧道水汽分离以及混凝土施工,八 瓦斯隧道应急预案,五 瓦斯隧道施工用电管理,六 瓦斯隧道施工机械的防爆改装技术,一、瓦斯隧道通风,一、瓦斯隧道通风,隧道回风风速按0.5m/s设计，为防止瓦斯积聚，对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决，对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速，从而解决回风流瓦斯的层流问题。 根据铁路瓦斯隧道技术规范，对隧道内不同地段的瓦斯浓度有不同的要求，具体内容详见隧道内瓦斯浓度限值处理措施表。根据铁路瓦斯隧道技术规范7.2.9规定瓦斯隧道施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。,一、瓦斯隧道通风,（1）、在隧道洞口安装一台SDF(c)-NO.13（2132KW）型轴流风机分通过1.5m双抗风管（阻燃、抗静电）将新鲜空气送至掌子面，并预留置一台1台SDF(c)-NO.13（2132KW）型轴流风机。,一、瓦斯隧道通风,（2）、在掌子面至模板台车地段的死角、超挖严重、洞室等部位用局扇将聚集的瓦斯吹出，使之与回风混合后排出。 （3）、为确保风流循环速度需设置射流风机，诱导风向。射流风机随模板台车移动而相对移动。,一、瓦斯隧道通风,隧道进口通风计算按照以下5个方面计算：a、根据洞内同时工作的最多人数计算风量；b、根据瓦斯涌出量计算风量；c、根据稀释炮烟计算风量d、根据稀释内燃机废气计算风量； e、根据要求风速计算风量； 普通隧道回风风速为0.25m/s；根据煤矿安全规程，瓦斯隧道为0.5m/s.,一、瓦斯隧道通风,1)、施工通风管理水平的高低是影响通风效果的关键因素之一。如果通风管理不善。将使工作面得不到足够的新鲜空气，沿途污浊空气不能及时排出洞外，达不到通风的效果。 2)、以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理，确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的原则，强化通风管理。具体就是：以长代短，减少接头数量；以大代小，在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管；以直取弯，减少风阻。 3)、风机的停运，关开、变速由监控中心专人负责调度指挥，并且做好相应的记录并签认后备查，其他任何人不准擅自停机。当移动模板台车时，风机采取低档位供风，以保证供风的连续性。,一、隧道通风方案,4)、通风工对责任区内的通内管道及设施须每天巡回检查一次，发现破损、爆裂、泄漏、脱挂、弯曲、褶皱、接头松开等要及时处理； 5)、管理使用好进洞的污染源和运输道路，洞内不要停放闲置的斗车和堆积杂物，以免影响风流。 6)、瓦斯隧道施工通风机必须设两路供电系统，并装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路电源应有15min启动，保证风机的运转。注意保证施工通风供电线路的维护、管理和检修，必须配置自发电及备用供电系统，避免因停电或供电线路故障时造成洞内瓦斯积聚或超限。 7)、因工序衔接、施工组织等临时停工的施工地点不得停风，不得在停风或瓦斯超限的区域进行机械施工作业。 8)、瓦斯隧道风袋口距掌子面的距离要求为不小于5米。,二、瓦斯隧道超前地质预报,二、瓦斯隧道超前地质预报,根据张家湾高瓦斯隧道的工程特点，张家湾隧道设置专业地质预报组，以地质素描法、TSP地震波法、地质水平钻探等相结合的综合手段对前方围岩情况的探测，对掌子面前方的隧道围岩进行长期、中期及短期预报。超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置、宽度、破碎程度、富水性及瓦斯浓度。预报突水突泥、断层破碎带具体位置及瓦斯浓度值及其可能带来的灾害程度；提供必要的地质参数，以便制定施工方案及处理预案，及时采取相应的防治手段，避免地质灾害所带来的损失和负面影响，确保施工安全。,二、瓦斯隧道超前地质预报,开挖后通过对围岩类别、岩性的判断，围岩风化程度、节理裂隙、产状，地下水等工程地质及水文地质情况进行观察和测定后，绘制剖面、平面地质素描图，并结合位移量测和超前地质预测、预报资料来判断前方地质情况，据以指导施工。,二、瓦斯隧道超前地质预报,TSP（Tunnel Seimic Prediction）超前预报技术节省时间，对施工干扰少，每次爆破记录时间仅需45min，整个量测循环（包括仪器清理）共需2h。采用TSP 对隧道前方的地质特性进行预测预报，每次预测距离为100m，根据预测的结果分析围岩的地质情况，对TSP探测断层、裂隙发育的地段可采用超前钻孔进行重点探测。同时每个开挖循环根据地质素描对前方围岩进行判断。,二、瓦斯隧道超前地质预报,隧道正洞在开挖前采用加深炮眼探测是否有瓦斯、天然气等气体，每个断面加深炮眼的个数不小于5个，均匀分布于掌子面，炮眼深度不小于5m。 除了加深炮眼之外，必须采用89mm水平钻钻孔进行超前地质探测进行验证，超前地质钻孔每30m一循环，搭接长度不小于5m，在低瓦斯段不少于3个探孔，高瓦斯段不少于5个探孔。,二、瓦斯隧道超前地质预报,二、瓦斯隧道超前地质预报,二、瓦斯隧道超前地质预报,三、瓦斯监测、检测,三、瓦斯监测、检测,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)、一氧化碳(C0)的浓度。故在本隧道施工中，主要以CH4、C0为监测对象，监控隧道内有害气体的浓度。,三、瓦斯监测、检测, 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； 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； 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。,三、瓦斯监测、检测,（1）瓦斯隧道施工期间，成立专门的瓦斯检测队伍系统，该系统由自动监控与人工监控系统组成，并做为施工工序管理，由现场施工负责人主管，该系统主要测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。 （2） 压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。 （3）瓦斯隧道每班应对开挖掌子面按规定检查，平常按1次/2小时频率检查，如有异常情况时应随时检测。每个断面应检查5个点，即拱顶、两侧拱脚和两侧墙脚各距坑道周边20cm处。,三、瓦斯监测、检测,瓦斯检测部位示意图,三、瓦斯监测、检测,根据上述要求，结合本隧道高瓦斯的特点，采用人工监控与自动监控相结合，在掌子面、模板台车顶部的上隅角设置便携式甲烷检测报警仪，在检测到瓦斯浓度0.4%时报警，瓦斯浓度0.5%时切断作业区电源，工人停止作业，并撤出作业人员。对需人工检测的部位，保证每120分钟检测一次，遇突出或异常情况需随时监测。在洞口测风站配备手动式测风仪，定期测定回风巷的风流速度。当风流速度变化时，及时找出原因，采取措施。,三、瓦斯监测、检测,1、自动监控系统瓦斯自动监控系统使用KJ90自动监控系统，其探头悬挂位置应能反映隧道风流中瓦斯的最高浓度。在检测到瓦斯浓度0.4%时报警，隧道自动断电报警系统为声、光连动形式，瓦斯浓度0.5%时切断电源实施瓦电闭锁。 KJ90隧道施工环境监测系统详细布置：中心机房设在立隧道口约20m的值班室，机房设备有监控主机、数据接口、UPS电源，主机配KJ90监控软件。监控分站设置进隧道300m处，开停传感器用于监测风机的运行状态；馈电断电器用于开关断电。,三、瓦斯监测、检测,自动监控系统主机,三、瓦斯监测、检测,自动监控系统显示屏,三、瓦斯监测、检测,自动监控系统分站,三、瓦斯监测、检测,掌子面瓦斯探头,三、瓦斯监测、检测,二衬台车瓦斯探头,三、瓦斯监测、检测,2、人工检测人工监控采用便携式瓦斯检测报警仪。（1）成立专门瓦斯检测班，并由经过专业培训合格且取得证件人员组成，每班3人，8小时换班一次，每两小时对瓦斯容易聚集的地方进行一次检测，如果瓦斯异常，则应每小时检测一次。（2）经理部随机对瓦斯检测人员进行抽查，杜绝“漏检”、“假检”和“少检”，确保瓦斯浓度记录真实、准确。,三、瓦斯监测、检测,2、人工检测（爆破后）,三、瓦斯监测、检测,2、人工检测（避车洞）,三、瓦斯监测、检测,2、人工检测（开挖台架）,三、瓦斯监测、检测,3、隧道内瓦斯浓度限值处理措施,三、瓦斯监测、检测,4、安全措施严格执行铁路瓦斯隧道技术暂行规定。 加强通风，坚持24h通风制度。所有进洞人员必须戴安全帽，身穿全棉工作服，在洞内接受安全检查，严禁穿化纤衣服，携带火柴、烟草等易燃物品进洞，并实行进洞挂牌，出洞摘牌的动态管理制度。 实行“三专用两闭锁”，即“专用变压器、专用电缆、专用开关”的三专用，“风电闭锁”和“瓦（斯）电闭锁”的两闭锁，保证施工安全。采用矿用安全炸药和毫秒延期电雷管爆破。,