隧道方案高坡隧道高瓦斯及煤系地层段揭煤防突施工方案

隧道方案】高坡隧道高瓦斯及煤系地层段揭煤防突施工方案目录一、编制依据 3二、工程概况 3三、瓦斯专项施工方案的目的和目标 4四、瓦斯基本知识 41、瓦斯的定义 42、瓦斯的特性 53、不稳定性 54、窒息性 ..55、瓦斯爆炸的必要条件 56、瓦斯突出 67、瓦斯涌出形式 78、瓦斯突出的一般规律 79、突出与地质构造的关系 810、突出与瓦斯压力的关系 811、突出与地压的关系 812、突出与地层的关系 813、突出与水文地质的关系 8五、瓦斯段施工 ..91、瓦斯隧道的分类： 92、瓦斯检测与监TOC\o"1-5"\h\z控 93、瓦斯检测方法： 114、隧道内瓦斯检测 125、瓦斯检查制度 146、隧道内防止瓦斯爆炸 15六、瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺 171、施工原则 172、瓦斯地段的处理措施 173、施工工艺 184、技术要求 18七、瓦斯喷出和突出预防措施 23八、钻爆作业 ...24九、瓦斯安全技术措施 28十、煤系地层段施工及揭煤防突施工 30十一、瓦斯爆炸事故的处理与救护 35高坡隧道高瓦斯及煤系地层段揭煤防突施工方案一、编制依据1、施工图纸和现场实际地形、地貌、外部环境等情况。2、隧道施工需要3、成贵公司对隧道施工的相关要求4、我分部相关资配制和管理需要5、其他有关法律法规和规范等。二、工程概况高坡隧道位于镇雄至毕节区间，正洞里程为D3K338+601〜D3K343+169，长4568m；其中，111级围岩1145m,W级围岩1926m,V级围岩1497m。平导里程PDK340+371.46〜PDK343+113，长2977m。本隧道除D3K339+161D3K341+814.001段位于半径9000m的右偏曲线上外，其余地段均位于直线上，隧道采用双块式无碴轨道结构。隧道D3K340+390D3K343+169为高瓦斯工区，为满足施工通风需要，结合地形、地质条件，设置“2横洞+1平导+1通风竖井”的辅助坑道配置方案。于隧道左线线路中心前进方向右侧35m设平导，长度为2977m,采用有轨双车道运输。隧道D3K342+010—D3K345+070(3060)米为高瓦斯段我分部承担1159米,该段隧道穿越二叠系龙潭组P2I煤层地层,主要岩性为砂岩、泥岩、炭质页岩、铝土岩夹煤层。根据岩脚煤矿收集资料显示可采煤层瓦斯绝对涌出量为0.76m³/min&;gt;0.5m³/min。表表1收集岩脚煤矿煤层瓦斯参数表可采煤层编号可采煤层厚度(m)瓦斯绝对涌出量m³/min瓦斯压力(Mpa)瓦斯放散初速度煤层坚固系数f煤层破坏类型C51・30.760.327.40.245IIIC61.60.3229.60.226III高坡隧道的不良地质主要为岩溶及高瓦斯,隧道主要存在的风险有坍方掉块、瓦斯突发、涌水涌泥等表表2隧道瓦斯工区分段表里程段落段落长度(m)主要地层岩性瓦斯D3K338+601—D3K342+0603460Tlfl、T1f2砂质泥岩、砂质泥岩偶夹灰岩；P2c灰岩、砂岩、泥岩偶夹煤层低瓦斯D3K342+060—D3K343+1691109P21砂岩、泥岩、页岩夹煤层高瓦斯高坡隧道在D3K342+100~D3K342+240,D3K343+100~D3K343+169段为煤质软质岩地层大变形段，施工时应做好监控量测。三、瓦斯专项施工方案的目的和目标为了确保瓦斯隧道施工安全与质量，防止重大安全事故发生。通过提前制定瓦斯专项施工方案以应对瓦斯、煤层的出现，及时调整施工方案，确保工程顺利进行。四、瓦斯基本知识1、瓦斯的定义瓦斯是隧道（或矿井）从地层中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的统称，由gas音译而来，其成分比较复杂，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷（CH4,俗称沼气），占80%一90%。沼气无色、无味、无毒，难溶于水，比空气轻，遇火即燃烧或爆炸。铁路瓦斯隧道遇到瓦斯多出现在煤系地层。瓦斯无色、无味。但若与其它芬芳族气体混合，则发出类似苹果的香味。其熔点为T82・5©,沸点为-164©，在标准状态下，密度为0.716kg/m3，相对于空气的比重为0.554，因此易积聚在坑道的渗透性高，扩散速度大，约为空气的1.6倍，容易透过裂隙发达，结构松散的岩石。瓦斯微溶于水，溶解度为3.5%；极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸，瓦斯无毒，但其成分中的乙烷，丙烷等气体具有麻醉性，容易使人头晕目眩、头痛，甚至昏迷，瓦斯浓度过高时，相对降低空气中氧气含量能使人窒息。、瓦斯的特性⑴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，才会燃烧和发生爆炸。⑵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，容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层，渗透到隧道（或矿井）开挖空间里。、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，压力降温度升时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。、窒息性瓦斯是无毒、无色、无味的，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。煤矿许多瓦斯伤亡事故中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。、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，一定温度的引火和足够的氧气。⑴瓦斯浓度瓦斯爆炸之所以产生，是瓦斯氧化反应剧烈发展的结果。如果生成的热量超过周围介质的吸热和散热的能力，即形成热量的积聚，促使氧化进一步发展结果就会酿成爆炸。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，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，此燃烧层呈浅兰色或淡青色；浓度高于16%界限时，在遇火时不爆炸也不燃烧。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。当然，瓦斯的爆炸界限不是固定不变的。当瓦斯中混入某些可燃性气体时，不仅增加了爆炸性气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸的下限降低。当隧道（或矿井）空气中含有煤尘时，也会使瓦斯的爆炸下限降低，增加爆炸的危险性。此外，瓦斯混合气体的初温越高，爆炸界限就越大。所以，当隧道（矿井）发生火灾时，高温会使原来不具备爆炸条件的瓦斯发生爆炸。但如有惰性气体混入，可在一定程度上降低瓦斯爆炸的危险性。少量加入惰性气体可缩小瓦斯爆炸界限，多量加入甚至能使瓦斯混合气体失去爆炸性。⑵引火瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火的存在。一般，瓦斯的引火温度为650〜7501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。不同浓度的瓦斯引火温度不同，高温也可能引燃低浓度的瓦斯。由于瓦斯的热容量很大（约空气的2.5倍），当其遇火后并不立即发生反应，需要迟延一个很短的时间后才能燃烧和爆炸，这种现象称为延迟引火现象。其延迟引火的时间称为感应期，这种现象对隧道（矿井）的安全生产有着重要作用。在使用安全炸药进行爆破时，即使爆温能高达20001左右，但由于爆焰存在的时间极短（通常仅为千分之几秒），也不致将附近的瓦斯引爆。⑶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。、瓦斯突出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。、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，并释放出大量的瓦斯。、瓦斯突出的一般规律煤岩与瓦斯突出前后，都有地应力、瓦斯和煤岩的地质构造与力学性质的种种异常表现。归纳起来发生突出有三个主要因素：地应力、瓦斯和煤岩结构，而地应力和煤岩中瓦斯的存在是引起突出贡献的主要因素。其突出的一般规律为：（1）突出最易发生在地质构造带及其附近，如断层、褶曲、扭转地带、火成岩侵入区、煤层倾角骤陡、走向拐弯、层厚变化异常等地段。（2）在开挖形成的应力集中区，应力增大，突出危险性随应力增大而增大，如坑道的上隅角，相向开挖接近区、坑道开挖分支处等。（3）突出次数和强度，随煤层厚度和煤层倾角放散初速度高、瓦斯含量大、层理紊乱，无明显节理、光泽暗淡、容易粉碎、有分枝型节理等特征。（4）突出前常出现各种预兆，如坑道支撑压力增大；岩块迸出、掉碴、外鼓或移动加剧；煤岩与支架发生破裂声、闷雷声、折断声等；瓦斯涌出量忽大忽小；煤尘增多；煤体及工作面温度略有下降或升高；煤质变软、干燥；顶钻夹钻等。（5）绝大多数突出发生在掘进工序，尤其在爆破时，突出的危险性随着对煤体的震动而加剧。⑹突出具有延时性，其迟延时间从几分钟到几十个小时。、突出与地质构造的关系绝大多数瓦斯突出发生在地质构造带内，如:断层、褶曲、向斜、扭转、背斜和火成岩侵入区。在地质构造带内，煤层受着强大的地质构造力的作用而积蓄大量的能量，同时破坏了的煤体形成了贯通裂隙，促使瓦斯积聚，给突出创造了条件。当开挖工作接近这一区域时，在地压的参与下，煤岩中所积蓄的潜能突然释放，瓦斯突然涌出，就造成瓦斯的突出。就地质构造来讲，向斜的轴部，扭转地带的突出危险要大于背斜。、突出与瓦斯压力的关系煤层中或岩体中的瓦斯含量与瓦斯的压力是突出的重要因素之一，瓦斯含量与瓦斯压力越大，突出危险越大，一般瓦斯突出发生在瓦斯压力大于10Mpa的情况。、突出与地压的关系地压力越大，突出的危险性越大。埋深增加时，突出的次数和强度都有可能增加。此外，在应力集中区，瓦斯突出的危险性也大幅度增加。、突出与地层的关系在软弱煤层或岩层中，瓦斯突出的危险性较高。若煤层顶底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其弹性与集中应力较大，瓦斯不易释放，其突出危险也较大。此外，瓦斯突出与隧道的开挖方向和煤层的走向也有一定的关系，一般两者垂直时，瓦斯易突出。、突出与水文地质的关系煤层比较湿润，隧道涌水量大时，突出的危险性小，反之则大。五、瓦斯段施工1、瓦斯隧道的分类：瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种，瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共四类。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时，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。判定瓦斯突出必须同时满足下列4个指标：（1）瓦斯压力P≥0.74Mpa；（2）瓦斯放散初速度△P≥l0；（3）煤的坚固性系数f≤0.5；（4）煤的破坏类型为III类及以上。根据岩脚煤矿收集资料显示2#横洞工区为高瓦斯工区。、瓦斯检测与监控㈠建立健全专职的瓦斯监测管理机构本项目部成立专门瓦斯监测领导小组，由分部经理任组长，安全总监任副组长，生产副经理和各部室负责人及各工班负责人为组员，主要对瓦斯的监测工作进行监督、检查和制定应对措施。下设安全监察工程师和专职检查员，安全监察工程师定期对各低瓦斯隧道进行瓦斯检查，并将监测数据整理汇总后上报监测中心，专职检查员每工班两次携带便携式光学甲烷检测仪进行瓦斯巡回检查，建立检查台帐和监测数据记录，并执行日报制度。㈡隧道施工瓦斯监测体系见图1㈢瓦斯检测与监控的目的瓦斯检测与监控的目的是随时掌子面爆破后，在距离掌子面20cm处进行现场测量瓦斯浓度，测量位置为掌子面开挖轮廓内20cm处以及靠近通风机通风口的100cm处，现场读数，监测前使用检测仪的基座先将检测仪清零，检测仪设定的报警点为瓦斯浓度达到0.5%，当瓦斯浓度达到报警点时，瓦斯检测仪会自动报警，为施工提供应急保证。㈣瓦斯监测记录每日检测后及时填写监测记录，以便进行数据对比分析F 巾 和全程追踪，数据记录表格如下：表表3瓦斯监测数据记录表序号检测时间检测部位瓦斯浓度（%）其他情况记录者㈤各部位瓦斯允许浓度指标及临界值掌握隧道内各处的瓦斯浓度或有无瓦斯存在，以指导施工中应采取的施工方瓦斯浓度监测CH4及可燃气体监测通风效果监测煤与瓦斯突出危险预测施工队、班组监测员联合卫生监测站施工总调度防瓦斯突出领导小指令供电系统供风系统施工队救护队图图1隧道施工瓦斯监测体系图法和采用的施工设备。隧道内各部位瓦斯允许浓度指标及临界值执行《铁路隧道施工技术安全规则》和《铁路瓦斯隧道技术暂行规定》中对瓦斯的浓度规定。隧道内空气中允许的瓦斯含量（按体积计算）应符合下列规定：隧道通风总回风流中小于0.75%；其他工作面进来的风流中小于0.5%；掘进工作面的瓦斯浓度在2%以下；工作面装药爆破前在1%以下。当瓦斯浓度达到1%时，禁止打眼、装药、放炮；瓦斯浓度达到1.5%时，撤人、停电、通风；瓦斯浓度达到4%时，就会发生爆炸。、瓦斯检测方法：采用“双保险”监测措施。即建立遥控自动化监测系统与人工现场监测相结合。遥控自动化系统由洞口监测中心（配置主控计算机）和洞内的控制分站以及在洞内各工作面，各巷道、塌方空洞，巷道转角等处瓦斯浓度设探头，风速探头，自动报警器，远程断电仪组组成。通过各探头，洞口和监测中心随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况，如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电。各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握，提高对事故的应变能力，特别是揭煤放炮期间，监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度变化曲线和涌出量，节省施工间隙。但设置自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离，还要人工配合检查，实行装药前，放炮前，爆破后人工进行瓦斯检查（即一炮三检查）。使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断。㈠瓦斯压力的测定采用在掘进工作面打孔测压，用直径68mm的紫铜管作为测压导孔，连接精度1.5级以上的压力表，封孔后，测取瓦斯压力值。㈡瓦斯含量的测定测定隧道内空气中游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。测试分为固定点测定和巡回测定，组成瓦斯监测系统。㈢测定仪器使用瓦斯报警仪定点悬挂装置；手持仪表洞内巡回监测仪器。在隧道的掘进工作面和回风地段分别安设瓦斯遥测报警断电仪，当测试点的瓦斯浓度达到控制的允许浓度时，切断电并发出声响和灯光报警。手持式瓦斯检测仪配备给瓦斯检查员，进行巡回检查时使用。㈣瓦斯测试的时间安排工作面的瓦斯监测连续进行，回风道的瓦斯监测每班监测两次，装药前，放炮前，爆破后由瓦斯专职监测人员进行监测（即一炮三检制度）。㈤瓦斯监测的人员安排瓦斯监测人员在进入工地前进行专业培训，培训期为一个月，培训内容为瓦斯的性质和危害，国家有关法规知识，瓦斯隧道安全施工知识，检测技术，通风技术，灾害防治技术和急救知识，考核合格后上岗。㈥测试数据的纪录分析FF 每班的瓦斯监测数据必须做好纪录，并绘制瓦斯浓度变化曲线，对累计的测试数据进行分析FF ，推断瓦斯涌出的变化趋势。㈦瓦斯测试仪器的校准标定所有瓦斯监测仪器必须经过国家规定的计量鉴定部门进行定期校准标定，否则不得使用。、隧道内瓦斯检测随着工程的进展和隧道不断向前延伸，工作面必然愈来愈接近煤层，相应的，隧道里瓦斯含量也将从无到有，由小到大呈递增趋势。但不同的施工工序和隧道的不同部位瓦斯含量有着明显差异，因此，必须加强对瓦斯的检测。瓦斯检测要从以下重点进行：㈠加强关键工序的瓦斯检测在一个施工循环中，瓦斯含量增加幅度最大的工序，是在凿眼过程中和放炮之后。因为炮眼可能成为与前方瓦斯层的连接通道，瓦斯沿炮眼很容易泄露到工作面乃至整座隧道；而放炮之后，由于突然揭露出大面积的新鲜岩层，有可能使封闭的含瓦斯地层逐渐解放乃至完全暴露，致使瓦斯沿围岩裂隙缓慢渗漏乃至大量涌出。因此，加强凿眼过程中及装药前和放炮后的瓦斯检测至关重要。及时检测和掌握掘进工作面的瓦斯浓度，使我们能随时做到：当工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮；工作面风流中瓦斯浓度达到1.5%时，停止工作，撤出人员，切断电，进行处理。㈡加强重点部位的瓦斯检测由于瓦斯比空气轻，而且有很强的扩散性，当隧道风速小到一定程度（通常认为风速小于0.25m/s时，瓦斯将游离出来，并在隧道顶层和死角处聚积，局部有可能达到爆炸浓度。因此，隧道顶部及顶部超挖的空洞、盲巷、避车洞和断面变化大等处（此处风速变小），是检测的重点，抓住了这些重点部位，就能及时发现“死角”。㈢相关规定⑴开挖掌子面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0％时，必须停止打眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0％时，严禁爆破。⑵开挖掌子面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电，撤出人员，进行处理。⑶开挖掌子面及其它地点，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电，进行处理。⑷对因瓦斯浓度超过规定被切断电的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电开动。⑸开挖掌子面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。⑹隧道施工必须有因停电和检修通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后，所有受到停风影响的地点，都必须经过通风、瓦斯检查人员检查，证实无危险后，方可恢复工作。所有安装电动机及其开关的地点附近20m的巷道内，都必须检查瓦斯，只有瓦斯浓度不超过1.0%时，方可开启。⑺临时停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过规定不能立即处理时，必须咨询有关专家，制定安全技术措施后，方可进行排放。⑻停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。⑼停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制定安全排瓦斯措施。⑽在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%，且隧道回风系统内必须停电撤人，其它地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。只有恢复通风的隧道风流中瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时，方可人工恢复局部通风机供风隧道内电气设备的供电和隧道回风系统内的供电。(11)开挖掌子面接近地质破坏带时，必须有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯，发现瓦斯大量增加或其它所异状时，必须停止施工，撤出人员，进行处理。㈣瓦斯检测仪器表表44瓦斯检测仪器仪器名称型号数量主要技术指标仪器特点使用人员便携式智能光干涉甲烷测定器CJG10Z4台测CH4：0〜10%；重量：800g读数直观，数据准确可靠，使用方便瓦检人员随身携带巡检便携式甲烷检测报警仪AZJ-200060台测CH4：0〜5%；连续声光报警；重量：175g数字显示、自动跟踪报警、操作方便进入隧道的全部人员矿井防爆地质雷达KDL-31台最大探距达60余米集中控制、单点探测、连续探测专业技术人员安全监测监控系统KJ901套容量：64个分站、512个模拟量、512个控制量；处理传感器：瓦斯、风速、一氧化碳、温度、烟雾等技术先进、功能强大、可靠性强、实用性强洞内外安装，系统自动执行5、瓦斯检查制度严格执行《煤矿安全规程》瓦斯检查的有关条款规定。（1）瓦斯检查人员要早进班，晚出班，实行掌子面交接班制。瓦斯检查人员有事必须提前两小时向总工程师请假，未经容许不得擅离工作岗位，造成空班漏检。（2）瓦斯检查人员必须跟班检查，作业前，作业时，下班前都必须检查到位。（3）瓦斯检查人员必须坚持一炮三检制度。掌子面拱顶必须安装一台瓦斯自动检测报警仪，并设专人管理，定期校正，做到准确使用。（4）瓦斯检查人员必须经常检查和校正，手持瓦检器，保证瓦检数据的真实性。（5）建立瓦斯检查登记制度，定期汇报制度。当掌子面瓦斯浓度大于或等于1%时，瓦检人员有权命令作业人员停止施工，并组织人员撤离掌子面至安全地点避险。6、隧道内防止瓦斯爆炸瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：一是要有足够的氧气（氧气浓度在12%以上）；二是要有—定的沼气（5%一16%，以9.5%时爆炸最为猛烈）；三是要有高温火，如明火、放炮火花、电器设备火花等。《铁路隧道施工规范》规定：“坑道中氧气含量按体积不小于20%”，这是施工人员生存的基本条件。因此，隧道在施工过程中氧气能达到瓦斯爆炸所需浓度，这是无法避免的；至于隧道里的瓦斯浓度，则主要取决于煤层和围岩中的瓦斯含量，我们只能利用通风和其它排放措施尽量使其降低到爆炸界限以下。相比之下，杜绝高温火则是防止引燃、引爆瓦斯的—条根本措施。所以，瓦斯隧道施工必须采取以下安全措施：㈠使用毫秒电雷管和安全炸药瓦斯爆炸需要—定的反应时间，达到爆炸浓度的瓦斯遇到火时不会立即爆炸，而会延迟一段时间，这种现象称为引火延迟现象，其引火延迟时间称为感应期。使用毫秒电雷管，并只用5段，不跳段使用，使总延期时间不超过130ms。由于延期时间小于感应期，因此不会引燃、引爆瓦斯。煤矿安全炸药加入了适当的食盐作消焰剂，能吸收热量，降低爆炸气体的温度，削弱瓦斯与氧气的连续反应。㈡为防止炸药爆破时产生火焰，必须用炮泥封堵好炮眼，避免漏气。㈢使用矿用防爆型机电设备所谓矿用防爆型机电设备，就是把机械的电机、电器等装在具有防爆性能外壳里（这种设备通常用“KB或EX表示），使其产生火花、火焰及其散发的热量不致引燃壳外的沼气。洞内的弱电设施，如：电话、信号灯、照明灯、自动闭塞装置等，要选用矿用安全火花型（用“KH”表示），这是低电流、低电压设备，它在任何情况下产生的火花温度总是低于瓦斯或煤尘燃烧所需的温度。洞内供电，使用矿用橡胶阻燃、防爆软电缆，这种电缆的导电主芯为铜绞线，能避免铝芯电缆在短路时飞溅出来的铝蒸气引起瓦斯或煤尘爆炸的危险，而且这种电缆以硫化橡胶作主绝缘层，并设马鞍形防震橡胶垫芯和氯丁橡胶护套，具有很好的防爆性。这些防爆机电设备，除严格按规程安装使用外，要经常检查维修，使之处于完好状态，保持其防爆性能。㈣防止瓦斯燃烧的措施瓦斯燃烧引火有明火、放炮和电火花、摩擦火花、冲击火花等，防止引起瓦斯燃烧导致爆炸必须做到：禁止携带烟草及点火工具下井。井下禁止使用电炉，井下和井口房内不准从事电焊、气焊和使用喷灯接焊等工作。如果必须使用，则须制定安全措施，并报上级批准。对电弧、火花也要进行严格的管理，在瓦斯隧道施工中应严格按3.9条要求选用电气设备。在使用中应保持良好的防爆、防火花性能。电缆接头不准有“羊尾巴”、“鸡爪子”、明接头。要注意金属支柱在围岩压力作用下产生的摩擦火花。对电气设备的防爆措施，除广泛采用的防爆外壳外，采用低电流、低电压技术来限制火花强度。掘进工作面采用局部通风机与其他电气设备间的闭锁装置。停电、停风时，要通知瓦斯检查人员检查瓦斯；恢复送电时，要经过瓦斯检查人员检查后，才准许恢复送电工作。严格执行“一炮三检”制度。同时还必须加强对放炮工作的管理，封泥量一定要达到《煤矿安全规程》规定的要求，决不允许在炮泥充填不够或混有可燃物及炸药变质的情况下放炮。为防止机电设备防爆性能失效或工作时出现火花以及放炮产生火焰等引燃瓦斯，《煤矿安全规程》还就以下几种情况作了瓦斯浓度界限的规定：采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1％时，必须停止用电钻打眼；达到1.5％时，必须停止工作，切断电，进行处理；采掘工作面个别地点积聚瓦斯浓度达到2％时，要立即进行处理，附近20m内，必须停止机器运转，并切断电。只有在瓦斯浓度降到1％以下，才许开动机器。放炮地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1％时，禁止放炮。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1％时，必须停止作业，采取有效措施，进行处理。㈤对引燃、引爆瓦斯的综合防治除了采取上述两条防止引燃、引爆瓦斯的措施外，对施工中容易引发瓦斯事故的许多环节还需采取综合防治措施。(1)防静电：人体极易带静电，有时所带静电高达5KV以上。这样高的电压，很容易起爆电雷管。因此，禁止穿化纤衣物进洞，给所有施工人员配发纯棉工作服，临时进洞人员必须换上纯棉工作服。塑料管容易聚集静电荷。当风流或压缩空气通过塑料管时，能产生许多快速间断火花或接近连续放电火花。当放电能量达到0.28MJW时，能引燃、引爆瓦斯。故必须使用双抗（抗燃、抗静电）塑料管作通风管，并且不使用塑料管材作喷浆管和高压风管。（2）防撞击火花：铁器之间、铁石之间的撞击火花在施工中随处可见，必须有相应的防范措施：一是矿车两端设置橡胶碰头，避免矿车直接碰撞；二是装碴前先把石碴洒水润湿，防止耙斗与石碴相互撞击产生火花；三是拆卸钢模板和铺设轨道时，均使用木锤。（3）防放炮火花：使用水泥或粘土炮泥封孔密实不漏气，严禁使用煤粉、块状材料、水泥袋纸和其它可燃性材料堵炮眼。（4）禁止使用电焊、气割等设备。六、瓦斯隧道施工技术要求及方法、工艺1、施工原则根据《铁路瓦斯隧道技术规范》、《煤矿安全规程》有关规定进行施工，为确保施工安全，瓦斯隧道施工的基本原则是：加强管理、强化意识，消除隐患；严格检测、提前预测，随时掌握瓦斯含量，动态调整施工工艺；加强通风、严管火，降低瓦斯含量，杜绝一切火。同时应采用远距离定点撤人放炮，严格贯彻执行短进尺,弱爆破、超前固结灌浆、强支护，勤监测，加强通风，快喷锚封闭的原则隧道施工原则。2、瓦斯地段的处理措施D3K340+060~D3K343+169通过高瓦斯地段，加强支护及结构⑴采取全封复合式衬砌，采用钢筋混凝土结构，并向低瓦斯段延伸50m；⑵设置瓦斯隔离板，采用CPE卷材；⑶施工缝进行气密处理，其封闭瓦斯性能不应小于衬砌本体，衬砌背后压注水泥-化学浆液；⑷初期支护及二衬混凝土均应满足气密性要求；⑸设置全环I20b型型钢钢架及拱部超前管棚加强支护，确保施工安全；⑹为避免地下水将瓦斯气体带入隧道内，全封闭段落纵向及环向盲管内不得接入侧沟，环向盲管与纵向盲管三通连接，通过水气分离室对地下水进行水气分离后方可排入侧沟。3、施工工艺见图24、技术要求㈠合理划分瓦斯工区与瓦斯预防工区不同的隧道，其瓦斯含量及压力与煤系地层的长度、在隧道中所处位置和所占长度比例及隧道本身长度有关，且差异很大。《铁路瓦斯隧道技术暂行规定》要求将瓦斯隧道合理地划分为瓦斯工区和瓦斯预防工区，把煤系地层和有瓦斯逸出的部分划分为瓦斯工区，对其严格按瓦斯隧道的有关规定进行管理；把非煤系地层和没有瓦斯逸出的部分划分为瓦斯预防工区，对其按瓦斯预防工区管理。合理划分瓦斯工区与瓦斯预防工区，可以把防瓦斯段压缩在尽可能小的范围内，实现“化整为零，区别对待，分而歼之，各个击破”，减少人、财、物、机的浪费，显著提高经济效益。对于长大隧道和煤系地层占比例小的隧道划分工区更为重要。通过辅助导坑，实现将隧道分成不同的施工工区。钢拱架的连接、固定都必须采用螺接、钢丝绑扎，不得进行气割焊接，如果需要气割、焊接必须遵守有关规定。钢拱架备顶备帮不得使用木板、片石，必须使用砼预制板、型钢、钢板。充填料必须使用同标号混凝土。过煤层施工时，如出现煤渣来压、响爆炮、瓦斯浓度忽高忽低等突出预兆时，必须立即撤人。过煤层施工过程中，回风流中严禁进行二衬施工等其他作业。过煤层施工瓦斯浓度较高不易稀释时，应进行群孔瓦斯排放，方可继续过煤层施工，否则不准施工。2、防水及瓦斯设防、排水及排放瓦斯图图2煤层、瓦斯地段施工程序根据本隧道的水文地质勘察及设计地质说明，洞内结构防排水采用“防、截、排、堵”相结合的原则，对于瓦斯、天然气等有害气体溢出的工区按照设计采用水气分离装置，将瓦斯、天然气等有害气体通过墙脚的&phi；100mm，纵向盲沟排至洞口水气分离装置，分离后瓦斯从排放管排入大气，地下水则通过泄水孔流入隧道侧沟排到洞外，施工缝、沉降缝设中埋式橡胶止水带、变形缝、拱墙、仰拱部质量验收设定瓦斯工区瓦斯工区施工设计瓦斯工区掘进施工瓦斯工区初期支护二衬及防护层效果检验围岩量测及瓦斯监测通风设计管线电路设计钻爆设计初期支护设计二衬设计围岩量测设计瓦斯监测设计围岩量测及瓦斯监测位设中埋式止水带、沥青木丝板、塞缝，聚硫密封胶防止瓦斯溢入隧道，施工及运营产生灾害,水气分离装置见图3。隧道洞内瓦斯隔离板利用移动作业平台施作，监控量测表明支护变形已基本趋于稳定且净空满足二次衬砌厚度，支护表面平整度符合要求后，再进行瓦斯隔离板铺设作业。铺设前，采用地质雷达检测初期支护及背后密实度，满足质量要求后方可施作。瓦斯隔离板铺设作业区不得进行爆破，防止爆破产生的飞石而损坏瓦斯隔离板。在衬砌台车就位前，对瓦斯隔离板进行全面检查。瓦斯隔离板施工与二次衬砌混凝土灌筑之间相距20m左右，不宜过长。㈠瓦斯隔离板施工工艺拱部及边墙采用无钉孔铺设工艺。施工工艺流程见图3。⑴施工准备:仰拱采取全幅一次开挖到位，经人工清除浮碴、淤泥、积水等杂物后，用M10水泥砂浆将隧底找平圆顺，无局部坑洼及岩石突出，方可铺设仰拱瓦斯隔离板。二衬在吊挂瓦斯隔离板的台车就位后，将支护表面外露的锚杆头、钢筋头等切除，并用砂浆抹平将其覆盖，对支护表面凹凸不平的部位进行修凿抹平。⑵瓦斯隔离板铺设:隧道瓦斯隔离板采用WRM-100复合式防水板，厚度不小于1.5mm，单位质量不小于300g/m2。用穿有塑料焊垫的水泥钉沿隧道轮廓从上向下钉挂无纺布，塑料焊垫梅花型布置，间距拱部0.5__0.5m，边墙1.0__1.0m。将瓦斯隔离板从台车顶左、右对称沿隧道轮廓展开，并用齐头短木棒将瓦斯隔离板沿隧道轮廓撑开。使瓦斯隔离板紧贴无纺布，并且保持松紧适度，幅与幅之间的搭接长度不小于10cm。准备工作无纺布固定地质雷达检测支护及背后密实情况瓦斯隔离板固定瓦斯隔离板接缝施工质检工程师自检移走吊挂台车结束补强1.切除外露铁件头2.砂浆找平3.瓦斯隔离板质量检查合格不合格注浆密实不密实图图33瓦斯隔离板铺设施工工艺流程图报监理检查并签证沿塑料焊垫周边压紧瓦斯隔离板，热熔瓦斯隔离板与塑料焊垫，使二者热熔粘接，起到固定瓦斯隔离板的作用。开启双轮自动爬焊机，调试好温度及爬行速度，待温度达到后进行试焊。当试焊可行后，进行正式焊接。将瓦斯隔离板接缝压入爬焊机热楔，开动爬焊机，手扶控制方向，爬焊机走过后，接缝形成两条宽1cm间距5cm的焊缝。⑶．施工要点固定瓦斯隔离板时，应视支护表面的平整度将瓦斯隔离板预留一定的富余量，以防过紧而被混凝土挤破。为使瓦斯隔离板接头焊接良好，瓦斯隔离板每环铺设长度应比衬砌长度长0.5〜lm，以利接头焊接施工。瓦斯隔离板接缝和衬砌施工缝应错开0.5〜lm。瓦斯隔离板铺设好后，尽快灌筑混凝土。衬砌端部预留瓦斯隔离板接头须采取防护措施，防止损坏瓦斯隔离板。衬砌钢筋安装、各种预埋件设置、挡头模板安装，以及泵送混凝土等工序作业中要防止破坏瓦斯隔离板。在钢筋混凝土衬砌地段，对已铺设的瓦斯隔离板，在焊接或绑扎钢筋时，采取移动保护板对成品瓦斯隔离板进行保护。对成股向外涌水，根据水流量的大小，采取埋设多根大直径塑料管来取代软式透水管；在淋水地段，瓦斯隔离板打湿后，焊缝质量难以保证，预铺一层瓦斯隔离板引水，然后再按设计铺设瓦斯隔离板。㈡软式透水管盲沟隧道拱墙环向设&phi；50mm软式透水管盲沟，墙脚纵向设&phi；100mm软式透水管，墙脚纵向、拱墙环向盲沟与墙脚泄水孔三通连接。施工时，用5cm的锚固钉及PE板窄条将软式透水管固定在支护面上，纵向、环向每隔50cm固定一处。㈢、橡胶止水带：在混凝土衬砌施工缝处设中埋式橡胶止水带。根据衬砌厚度及衬砌形式拼装钢模挡头板，每块钢模宽度为衬砌厚度的一半，同时将钢模按安装顺序编号。衬砌台车就位后，按照编号安装钢模挡头板，同时将止水带沿隧道环向夹在挡头板中间，两块挡头板用U形卡固定。预留一半止水带灌筑在下一循环混凝土衬砌中，排水管用PE条固定。止水带的固定见图4。围岩初期支护防水板钢筋卡HH/2二次衬砌中埋式止水带排水管图图44止水带的固定图变形缝施工遵照下列规定：变形缝的位置、宽度、构造型式应符合设计要求；缝内两侧应平整、清洁、无渗水；缝底应先设置与嵌缝材料无粘结力的背衬材料；嵌缝密实。七、瓦斯喷出和突出预防措施⑴超前探测排放利用KDL-3型矿井防爆雷达对掌子面前方60m进行探测，探测前方是否有气囊裂缝及含油层。对探测处的裂隙发育，联通性好的含气层，用ZY-150型钻机进行超前25m钻探，判断有害气体的性质和涌出情况，并通过钻孔排放有害气体。每循环用风枪对前方5m进行探测，判断是否有气体涌出及涌出的气体性质。⑵震动性放炮震动性放炮是一种诱导突出的方法，它的做法是在掌子面布置比较多的炮眼，装有较多的药量，撤出人员，用远距离起爆放炮，利用爆破时强大的震动力，猛然一次揭开具有突出危险性的天然气层。此法虽不能抑制突出，但能防止人身伤亡事故的发生。因而常在揭开含气层时应用。震动性放炮揭开含气层的效果取决于岩柱厚度、炮眼数目和布置方法以及装药量等因素。⑶松动爆破松动爆破是在掘进掌子面向含气层深部的应力集中带内，布置几个长炮眼进行爆破，其目的在于利用炸药的能量破坏岩体前方的应力集中带，使其移向含气层深处，以便在掌子面前方造成较长的卸压带从而预防突出的发生。松动爆破一般在掌子面布置10〜20个钻孔，孔深20〜50m，每孔装药1〜5kg，孔底超前掘进掌子面不小于15m。爆破后在钻孔周围形成破碎圈和松动圈。破碎圈直径约100〜150mm，圈内岩呈碎屑状，已失去承载地压能力，是排放瓦斯的通道。松动圈的直径不小于0.8m。松动圈内，岩呈半破碎状，这有助于消除岩层的软硬不均并形成瓦斯排放通道，对防止突出的发生也是有利的。⑷通风加强通风是降低有害气体浓度，防止有害气体积聚的最有效手段，它可以改善洞内施工环境，确保洞内安全和施工人员身体健康。⑸防护在有害气体段，隧道内所有机电设备均改为防爆型。出碴后及时喷锚支护，及时施做二次衬砌，及时封闭瓦斯，保证拱、墙、仰拱衬砌能够形成闭合整体。衬砌完成后应及时注浆，充填空隙，封闭瓦斯。⑹注浆止气在有害气体含量高的地段，一般利用小导管注浆封闭周边围岩裂隙，防止有害气体渗漏。作业时，使用&Phi；42钢管钻梅花孔，管长5m，沿开挖面周边以5°；外插角钻孔，用风枪将注浆管推入孔中，孔口锚固剂堵塞缝隙，注浆用水泥-水玻璃双液浆掺BR增加型防水剂。注浆后开挖面异味消失，经检测各种有害气体浓度均降至安全标准以下。八、钻爆作业1、一般技术要求㈠瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：⑴开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%;⑵必须采用湿式钻孔；⑶炮眼深度不应小于0.6m。㈡瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定：⑴爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%;㈠⑵爆破地点20m内，矿车、碎石、煤碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3;⑶通风应风量足，风向稳，局扇无循环风；⑷炮眼内煤、岩粉应清除干净；⑸炮眼封泥不足或不严不应进行爆破。㈢瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药，有突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药。㈣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