瓦斯隧道施工及监控措施

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　　摘要：通过对大巴山瓦斯隧道在施工中的施工方法、通风方案选择和瓦斯预防、监控等措施的运用，为相类似的隧道提供了宝贵的施工经验。
　　关键词：瓦斯隧道，施工，监控，措施
　　1工程概况
　　大巴山特长隧道是国家“十五”规划的高速公路网包头至茂明段中达陕高速公路的控制性工程，隧道按单洞分离式设计，隧道左右线相距约26-50m，隧道长度为：左线6123米(LK0+000～LK6+123)；右线6115米（K0+000～K6+6115）。隧道净宽10.25m，净高5.0m，洞内横坡为2%的单向坡（有超高），纵坡基本为单向坡（出口端位于凸竖曲线内），左右线纵坡均为2.45%。设计行车速度80Km/h，地震设防烈度为Ⅵ度。隧道最大埋深720m
　　2施工原则
　　隧道通过煤层瓦斯的原则:勤监测，强通风，短进尺,弱爆破，快喷锚,强支护。
　　2.1勤监测：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。
　　2.2强通风：瓦斯隧道通风方案结合施工期间的工作面划分,并根据实际需要采用独立的巷道式通风系统或混合式通风系统。
　　2.3短进尺：每次开挖进尺控制在1.2m以内，保持每次开挖面积小，瓦斯溢量不大，开挖轮廓能够迅速得到支护。
　　2.4弱爆破：采用低爆力部份露煤震动放炮方案。即采用低爆力的矿用安全炸药（目前大量生产和使用的2号和3号煤矿许用炸药以及相应的抗水型）与安全雷管（煤矿许用毫秒电雷管最后一段延期小于130ms），装药系数与普通掘进爆破相同，只在岩石段装药，煤段不装药。
　　2.5快锚喷：及时封闭围岩，有利于提高围岩自稳能力；二是堵塞瓦斯溢出通道，减少瓦斯溢出量。
　　2.6强支护：强有力的支护不仅能抑制瓦斯溢出，还能防止围岩坍塌与变形。
　　3施工方法及注意事项
　　3.1施工流程
　　按照瓦斯隧道的的施工原则，为有效的减少瓦斯对施工的影响，除加强通风以外，在施工时要注意尽量缩短循环时间，及时封闭围岩。
　　隧道各部位施工流程及计划安排如下：
　　
　　上台阶施工————下台阶施工————仰拱施工————二衬施工。
　　3.2施工方法
　　3.2.1揭煤
　　根据设计图地勘报告、超前地质预测预报资料，在即将到达煤系地层前（5~10米）必须先在掌子面上打超前探孔，一方面可探明前方围岩情况，一方面可预先释放瓦斯。
　　通过超前地质钻孔，一是可预先释放部分瓦斯。二是根据探明的围岩情况，选取适当的爆破方案（如瓦斯浓度从钻孔最初浓度均小于0.3%，采用台阶法开挖）和适当的爆破参数（主要是开挖进尺、周边眼参数等）。三是将地质资料及时反馈到设计代表、监理和业主，是否修正围岩支护参数
　　在揭煤过程中，要加强通风和监测，确保掌子面瓦斯始终位于安全线以下，且均须采取以下安全措施。
　　1）预探(先通过打探孔探测煤层位置)；
　　2）预测(施钻预测孔,取样试验确定是否有突出危险)；
　　3）预排(对有突出危险的煤层预先排放瓦斯)；
　　4）检验(打孔取样检验预排效果)；
　　5）超前支护下掘进；
　　6）设置加强的初期支护;
　　通过以上措施防止突出,防止软岩巷道出现坍方等失稳。
　　3.2.2开挖运输
　　参照《瓦斯隧道施工规范》实施。开钻前先由瓦斯专业检测人员对工作面进行瓦斯检测，如若瓦斯浓度超过0.3%，则要通知施工队长先要加强通风，待瓦斯浓度降至0.3%以下，方可施钻。爆破结束后，先进行至少30min的强通风，方可进行下一步施工即出碴。
　　3.2.3初期支护
　　出碴完毕后，喷锚支护班要及时进行初支工作。在瓦检员完成检测工作确定瓦斯浓度在正常情况0.3%以下后，喷砼支护班要对暴露的围岩先进行一次初喷，以封闭围岩，防止瓦斯涌出。
　　3.2.4二次衬砌
　　根据监控量测的结果及时施作二衬砼。
　　根据要求，防水板、无纺布采用冷粘法施工，并且全断面铺设，一方面减少了瓦斯对施工的影响，一方面也加强了对瓦斯溢出的防范。
　　4防瓦斯涌出措施
　　4.1瓦斯预报
　　大巴山隧道地质情况复杂，存在高碳质泥页岩不良地质，有可能发生瓦斯涌出。在施工过程中，做好地质预报工作，及时取得地质资料以有效指导施工，对保证隧道施工安全至关重要。对于瓦斯的现场预测预报主要有以下几种方法：
　　地形地貌分析法及地质分析法
　　钻孔法
　　TSP地震波测量系统
　　4.2瓦斯释放
　　大巴山隧道在瓦斯段按台阶法开挖。采用光面爆破技术实施爆破作业。在开挖施钻前先用直径为100mm的水平钻钻孔以释放瓦斯。钻眼时要随时注意瓦斯溢出情况。开挖钻孔必须采用水钻，严禁采用干钻法施工。
　　4.3隧道通风——降低瓦斯浓度
　　大巴山隧道单口掘进长度3065m，根据施工进度分阶段采取压入式和混合式通风方案，即单口掘进长度≤1000m时采用压入式通风，单口掘进长度＞1000m时采用混合式通风。
　　在隧道工区设通风管理专职人员，负责通风系统的管理、设备检修、测试风速、风量等工作。
　　4.3.1风量计算
　　隧道内采用无轨运输，管道压入式通风所需风量根据隧道内同时工作最多人数、爆破作业瓦斯涌出量、最小风速分别进行计算，并取其最大值作为设计风量。
　　根据计算，压入式通风时，隧道爆破作业瓦斯涌出量所需风量控制，工作面所需风量Q工=2327m3/min；混合式通风时，隧道所需风量由爆破后稀释炮烟所需风量控制，工作面所需风量Q工=1008m3/min。
　　4.3.2通风机风量计算
　　Q机=β•Q工
　　β—管道漏风系数，φ1.5m管道压入式通风取值β=1.30，φ1.5m管道混合式通风取值β=1.20。
　　压入式通风：Q机=1.30×2327=3025m3/min
　　混合式通风：Q机=1.20×1008=1210m3/min
　　4.3.3风压计算
　　为提高通风效率，减少通风时间，单口掘进通风长度大于1000m的均采用1.8m的大直径风管，小于1000m的采用1.5m直径的风管。