杭瑞高速公路毕节至都格水箐沟隧道瓦斯地质的调查和测试方法

来源：职称驿站所属分类：地质论文发布时间：2012-09-05 14:24:37浏览：次

　　摘要：阐述了项目工程概况、周边地质情况，周边小煤窑分布开采情况，水箐沟隧道地质勘探、钻孔瓦斯压力测试、钻孔瓦斯浓度测试情况，瓦斯、煤尘爆炸、煤层自燃倾向性评述。
　　关键词：公路隧道勘察；瓦斯地质；瓦斯、煤尘爆炸、煤层自燃倾向性评述
　　1、前言
　　拟建的水箐沟隧道位于贵州省六盘水市西南勺米乡，起点是勺米的鱼塘村，终点为水城县的勺米乡勺米村。隧道进洞口位于勺米鱼塘村村西侧的半坡上，出洞口位于勺米村东北侧，整合后的四营沟矿区内。水箐沟隧道设计为双线、分离式隧道，长度2855m，最大埋深约366m，大部份段落埋深在180m左右。进口设计路肩高程1835m左右，出口设计路肩高程1900m左右；隧道纵断面为“人”字坡。
　　2、水箐沟隧道地质概述
　　2.1、地层
　　据地质调绘、钻探和物探揭露，场区主要地层有新生界第四系坡残积层（Qdl+el）、中生界下统永宁镇组（T1yn），中生界三叠系下统飞仙关组（T1f）、古生界二叠系上统龙潭—大隆组（P2l-d）。以上各岩层与下伏基岩多以整合和假整合方式接触，岩层产状进口端35°∠35°、25°∠40°，洞身45°∠20°、45°∠25°、50°∠20°，出口端40°∠25°。
　　2.2、构造
　　受区域构造影响，隧址区发育的断层有6条。分述如下：
　　MF28：位于隧道北东部，走向近东西，倾向北偏东15°，倾角50～60°，界内走向长度1600米。北盘下降，南盘上升，为一正断层，断距＞50米，与线路关系直交。
　　MF67：位于隧道北部，走向东西。长度约400米，北北东，50°～60°，正断层，与线路关系近直交位于MF28断层西端，因MF68断层错开，错距很小，约120米。
　　MF68：位于隧道中部，走向北北东，沿四营沟、豆地梁子西端、水清沟，直到栗家垭口，界内走向长度1900米。北西盘下降，南东盘上升，为一逆断层，推测断距＞100米，走向242°，与线路关系平行且近距离。
　　MF70：位于隧道中部，走向150°，产状45°∠50°-60°，正断层，垂直落差30米，延伸长度约750米。北东盘下降，南西盘上升，为一正断层，断距＞50米，与线路关系85°近直交。
　　MF71：位于隧道中部，走向、产状与MF70基本一致，走向稍有向南西凸起的弧弯，正断层，延伸长度约600米，与线路关系85°近直交。
　　MF72：位于隧道中部，走向、产状与MF70、MF71基本一致，正断层，延伸长度约400米，与线路关系85°斜交。
　　3、周边小煤窑调查情况
　　本次调查了隧道附近线位左侧玉舍中井煤矿与隧道出口线位左侧四营沟煤矿、贵州鲁能矿业有限公司相关瓦斯地质情况，并收集了相关瓦斯地质资料。玉舍煤矿中井位于贵州省水城县勺米乡，隶属于贵州格目底矿业有限公司，一期工程建设生产规模为60万t/a，该目前为基建矿井，正在建设当中，按突出矿井设计，矿界范围位于高速公路线位左侧，线位基本沿玉舍中井西侧矿界延伸，路线右线中线与矿界的水平距离为15~130m。四营沟煤矿由原玉松煤矿（3万t/a）、原四营沟、枣庄寨煤矿（3万t/a）整合而成，根据贵州省煤炭管理局黔煤行管字（2007）67号文《对六盘水市煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》，四营沟煤矿瓦斯绝对涌出量3.46m3/nin、相对涌出量27.68m3/t；玉松煤矿瓦斯绝对涌出量2.04m3/nin、相对涌出量24.64m3/t；根据黔安监管办字（2007）345号文批复四营沟煤矿按煤与瓦斯突出矿井进行设计与管理。贵州鲁能矿业有限公司煤矿由原湘玉煤矿、原营松煤矿、迎松煤矿和原铜厂煤矿整合而成，矿区走向长约1.38～1.06km，倾向宽约1.2km，矿区面积为2.0377km2，开采标高为2025～1600m，矿区六个拐点坐标圈定，矿井设计生产能力为30万t/a。
　　贵州省煤田地质局实验室对贵州鲁能矿业有限公司煤矿的M5、M10、M15、M20、M23煤样煤尘爆炸性与自然倾向性鉴定结果为：煤尘有爆炸性，煤层自燃倾向性等级M5、M23煤层为Ⅱ级（自燃），M10、M15、M20煤层为Ⅲ级（不自燃）。根据贵州省煤炭管理局（黔煤行管字[2009]252号）《对六盘水市地方煤矿2009年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》，2009年贵州鲁能矿业有限公司保留生产系统迎松煤矿的鉴定结果为绝对瓦斯涌出量9.07m3/min，相对瓦斯涌出量42m3/t；二氧化碳绝对涌出量0.96m3/min，二氧化碳相对涌出量8.53m3/t。上报为高瓦斯矿井，批复为突出矿井。根据对贵州鲁能矿业有限公司实际调查可知，该矿于2010年8月3日在井下+1750m水平煤巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出，突出煤量约700t。
　　4、水箐沟隧道地质勘探、钻孔瓦斯压力测试、钻孔瓦斯浓度测试情况
　　4.1、地质勘探情况
　　根据水箐沟隧道工程地质钻探情况，本次在水箐沟隧道共施工了七个勘探钻孔，孔深均超过隧道设计底板高程10米以上。钻孔所揭露岩芯岩性为第四系、泥岩、泥质砂岩、砂岩、灰岩等，没有一个钻孔见到煤层。根据水菁沟隧道线位与四营沟煤矿井上下对照图分析可知，水菁沟隧道基面与该矿区最上面的M26煤层最短距离在53m以上，所以在工程地质勘探过程中没有一个钻孔见到煤层。
　　4.2、钻孔内瓦斯压力及瓦斯浓度的测试
　　在施工钻孔至目的层后，采用粘土与混凝土封孔测压法对所有钻孔进行瓦斯压力测定，采用CJG—10B光干涉式瓦斯检测仪进行了瓦斯浓度测试，测得钻孔内瓦斯压力为0。其钻孔内距孔口0.5m处瓦斯浓度为0%，二氧化碳浓度为0%。主要原因是所测的钻孔未见煤层，只见第四系与二叠系上统龙潭-大隆组煤系地层中的泥质砂岩。其钻孔瓦斯含量相当低，造成无法通过钻孔测出瓦斯压力。
　　5、瓦斯、煤尘爆炸、煤层自燃倾向性评述
　　5.1、瓦斯等级
　　根据勘探钻孔资料分析可知水菁沟隧将不穿过煤层，只有靠近出口部分地段穿过煤系地层，但由于该隧道所经过的煤系地层大部分煤层属突出煤层，且煤层瓦斯含量较高。根据对贵州鲁能矿业有限公司实际调查可知，该矿于2010年8月3日在井下+1750m水平煤巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出，突出煤量约700t。同时，隧址区发育的断层有6条，即MF28、MF67、MF68、MF70、MF71及MF72。这些断层很有可能切割至煤系地层或突出煤层，则为未来隧道形成很好的瓦斯涌出通道。综合以上各种因素分析，水菁沟隧道进入煤系地层前按高瓦斯隧道管理。但在今后隧道施工过程中进入煤系地层后一定要加强地质构造与煤层赋存条件变化情况观测，并进行地质超前钻孔，探明煤层情况，如遇有煤层，则隧道瓦斯等级一定要按要求重新进行论证。
　　5.2、煤尘爆炸与煤层自燃倾向性
　　水箐沟隧道本次在勘探过程未曾揭露煤层，在往后隧道施工过程中一定要加强煤系地层探测，如隧道施工遇有煤层，则根据贵州省煤田地质局实验室对贵州鲁能矿业有限公司煤矿的M5、M10、M15、M20、M23煤样煤尘爆炸性与自然倾向性鉴定结果，将拟建高速公路水箐沟隧道所揭露的煤层按煤尘有爆炸性，煤层具有自燃倾向性管理。
　　6、结语
　　瓦斯作为一种气体地质体，其生、储、运都受地质作用控制，研究瓦斯地质是解决瓦斯问题的基础。首先研究地质构造及其对瓦斯的控制特征，进而研究矿井瓦斯地质规律和瓦斯涌出规律。通过对瓦斯地质规律的研究，可指导高速公路建设过程中煤矿区瓦斯地质的防治，根据不同地点的实际情况采取不同的防治措施，对控制瓦斯事故，确保安全生产具有重要意义。