一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法。

背景技术

近年来，随着交通工程的发展，瓦斯隧道施工越来越常见。瓦斯主要成分为甲烷，它是无色、无味、易燃、易爆的气体。瓦斯爆炸会产生高温、高压冲击波，并放出有害气体。瓦斯发生爆炸或燃烧有三个条件，一是其浓度，空气中瓦斯浓度达到5％～16％；二是环境温度；三是充足的氧气环境，当氧气浓度大于12％时就会发生爆炸、燃烧。而当空气中瓦斯的浓度小于5％时不会燃烧，而大于16％时，则不会发生爆炸也不发生燃烧。

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0.5m

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、超前地质预报：

根据隧道地质条件、不良地质体对施工的影响因素及其风险等级，采取不同的超前地质预报方法组合模式，获取隧道出口工区低瓦斯段落基本情况；

S2、施工通风：

隧道掘进150m以内采用自然通风，大于150m采用软式风管独头压入式通风；工作面单向掘进较长时，根据风机有效通风距离，将风机串联，接力式通风，洞口风机距洞口不小于30m，风管口到掌子面距离小于15m；

S3、瓦斯监测：

采取人工检测与自动监测相结合的方式，当瓦斯浓度达到0.3％时报警，当瓦斯浓度达到0.5％时，停止工作，撤出人员，切断隧道中电源，当瓦斯浓度低于0.4％时复电；

S4、瓦斯引排：

地下水的排放路径：环向盲管→纵向盲管→水气分离室→水室/侧沟联通管→洞内侧沟；

有害气体的排放路径：环向盲管→纵向盲管→水气分离室→边墙底部瓦斯引排管→排出洞外；

S5、瓦斯钻爆：

瓦斯工区钻孔作业必须采用湿式钻孔，且要先开水后开风，再送电；钻孔结束，先关风关水，再断电；当作业地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1％时，必须停止钻孔作业。

进一步地，步骤S1中，超前地质预报方法包括地质调查法、物探法及超前钻探法；其中物探法包括地震波反射法和地质雷达法，超前钻探法包括超前地质钻孔和加深炮孔。

进一步地，步骤S3中，人工检测方法包括以下内容：

(1)隧道中的各测点人员使用光干涉式甲烷测定器检测，采用五点法检测，即对巷道的顶部、腰部两侧、底部两侧距巷道周边200mm处检测，取五点中最大浓度为该处瓦斯浓度；

(2)躲避式物资存放洞室人工瓦斯检测在洞室最里处检测，衬砌断面变化处在断面变化最高处检测，仍采用五点法检测；

(3)掌子面检测在掌子面前0.5米至1米处断面中检测，回风检测在距回风口往掌子面15米断面中检测，进风检测在压入式扇风机入口处检测，高冒区检测采用五点法在高冒区检测，总回风在抽出式扇风机入口前平直巷道中检测；

(4)洞室、总回风、高冒区、进风、回风、掌子面每两小时检测一次；电焊时每小时检测一次；掌子面出渣时每一小时检测一次，检测按五点法进行。

进一步地，步骤S5中，瓦斯钻爆包括以下内容：

(1)爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1％；

(2)爆破地点20m内，矿车、碎石、煤渣等物体阻塞开挖断面不得大于1/3；

(3)通风应风量足、风向稳；

(4)炮眼内煤、岩粉清除干净；

(5)炮眼封泥不足或不严不得进行爆破。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法，为低瓦斯段落瓦斯爆炸事故的发生提供了科学的解决方法，确保了低瓦斯隧道施工安全，采用该方法投入设备少，成本低，见效快，安全保障有力。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明实施例小新街隧道施工通风示意图；

图3为本发明实施例小新街隧道正洞瓦斯排放路径示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例

参照图1，提供一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、超前地质预报：

根据隧道地质条件、不良地质体对施工的影响因素及其风险等级，采取不同的超前地质预报方法组合模式，获取隧道出口工区低瓦斯段落基本情况。超前地质预报方法包括地质调查法、物探法及超前钻探法；其中物探法包括地震波反射法和地质雷达法，超前钻探法包括超前地质钻孔和加深炮孔。本实施例选取小新街隧道出口工区低瓦斯段落作为施工对象，其超前地质预报具体实施方法见表1-3。

表1小新街隧道出口超前地质预报具体实施方法

表2物探分类及方法

表3超前地质钻孔分类

S2、施工通风：

参照图2，小新街隧道进、出口施工正洞时，通风采用压入式通风，洞口设轴流风机、洞身开挖段设局扇。隧道掘进150m以内采用自然通风，大于150m采用软式风管独头压入式通风。工作面单向掘进较长时，根据风机有效通风距离，可将风机串联，接力式通风，风管均采用大口径软质风管，以减少接头漏风。洞口风机距洞口应不小于30m，风管口到掌子面距离应小于15m。

S3、瓦斯监测：

在施工中，对安全生产影响最大的是瓦斯(主要成分是CH

人工检测要求：

①隧道中的各测点人员使用光干涉式甲烷测定器检测时，采用五点法检测，即对巷道的顶部、腰部两侧、底部两侧距巷道周边200mm处检测，取五点中最大浓度为该处瓦斯(含二氧化碳)浓度，进行日常管理；

②躲避式物资存放洞室人工瓦斯检测应在洞室最里处检测，衬砌断面变化处在断面变化最高处检测，仍采用五点法检测；

③掌子面检测应在掌子面前0.5米至1米处断面中检测，回风检测应在距回风口往掌子面15米断面中检测，进风检测应在压入式扇风机入口处检测，高冒区检测应采用五点法在高冒区检测，总回风应在抽出式主要扇风机入口前平直巷道中检测；

④检测频率(次数)的规定:洞室、总回风、高冒区、进风、回风、掌子面原则上每两小时检测一次；电焊时每小时检测一次；掌子面出渣时每一小时检测一次，检测按五点法进行，放炮地点每放一次炮均应按“一炮三检”制要求检测(对爆破地点和起爆地点风流中瓦斯浓度进行检查，CH

⑤浓度控制及措施：

本申请瓦斯检测浓度控制标准为：当瓦斯浓度达到0.3％时报警(瓦检人员向现场负责人报警，由现场负责人向各级领导汇报并立即组织有关人员查明原因进行处理)，当瓦斯浓度达到0.5％时，瓦检人员应立即向现场施工负责人报告，由现场施工负责人立即组织停止工作，撤出人员，切断隧道中电源，并报告项目部经理，由项目经理向各级领导汇报，由有关专业人员制定措施，进行处理。瓦斯浓度低于0.4％方可复电。

人工瓦斯检测地点：

①挖工作面及其他作业地点风流中。

②爆破地点附近20m内风流中。

③作业台车和作业机械附近20m内的风流中。

④局扇及电气开关20m内风流中。

⑤电动机及开关附近20m内风流中。

⑥断面变化、局部坍塌、洞室、超前钻孔、加深炮孔等瓦斯易发生积聚处。

⑦过煤层、断层破碎带、裂隙带及瓦斯异常涌出点。

⑧隧道内可能产生火源的地点。

⑨采用巷道式通风的回风流中。

⑩其他通风盲区及通风薄弱区。

当瓦斯浓度0.5％～0.75％时，由施工单位组织处理；当瓦斯浓度0.75％～1％时，由监理单位会同施工单位共同研究处理，并报建设单位；当瓦斯浓度超过1％时，由建设单位组织施工、监理单位共同研究处理。瓦斯自动监控系统发生故障时，应及时处理，在故障期间必须采用人式检测等安全措施，并填写故障记录。

S4、瓦斯引排：

(1)小新街隧道DK665+650～DK665+755段为龙潭组(P2l)地层，为低瓦斯段落，吨煤瓦斯含量3.59m3/t，瓦斯压力0.15～0.74Mpa，为瓦斯二级设防段。

(2)瓦斯设防段各延伸50m，本隧DK665+600～DK665+805段为瓦斯二级设防段，采用全封闭衬砌。全封地段的初期支护与二次衬砌全环铺设EVA防水板与土工布垫层，衬砌背后设置环向及纵向盲管，为避免地下水将瓦斯气体带入隧道内，纵向及环向盲管内不得接入侧沟。环向盲管通过三通连接纵向盲管，纵向盲管连接水气分离式，将地下水进行水气分离后，方可排入侧沟，分离出的气体由Φ100瓦斯引排管从正洞口处引出在高处排放，如图3所示。

地下水的排放路径：环向盲管→纵向盲管→水气分离室→水室/侧沟联通管→洞内侧沟。

瓦斯等有害气体的排放路径：环向盲管→纵向盲管→水气分离室→边墙底部瓦斯引排管→排出洞外。

(3)本隧共设1组，共2个水气分离室，于DK665+805处设置1组水气分离室。

(4)瓦斯设防段落两侧水气分离室分离出的瓦斯气体，均引排至线路一侧，通过边墙底部的瓦斯引排管引排。DK665+650～DK665+850段分离出的瓦斯气体由瓦斯引排管从DK665+805处水气分离室由隧道出口向洞外排放，纵向瓦斯引排管设置于线路左侧初期支护与二衬之间。

(5)瓦斯引排专用管道采用ID100燃气用钢骨架聚乙烯(PE)塑料复合管，瓦斯引排专用管道置于隧道洞净空内时，施工期间应注意保护，避免车辆、施工机械等与瓦斯引排管发生碰撞，并安排专人定期进行检查维护。

(6)引出洞外的瓦斯引排管道，在出口上方距离拱顶以上不应小于3m，其上端应设置遮雨管帽，其周围20m内禁止有明火火源及易燃易爆物品。

(7)施工时，应确保瓦斯引排管道连接完好。引排管道及水气室封闭透气性不大于1×10-14cm/s，且排气通畅。

S4、瓦斯钻爆：

(1)瓦斯工区钻孔作业必须采用湿式钻孔，且要先开水后开风，再送电；钻孔结束，应先关风关水，再断电；当作业地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1％时，必须停止钻孔作业。

(2)瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定：

①爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1％；

②爆破地点20m内，矿车、碎石、煤渣等物体阻塞开挖断面不得大于1/3；

③通风应风量足、风向稳；

④炮眼内煤、岩粉清除干净；

⑤炮眼封泥不足或不严不得进行爆破。

(3)瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药，并应符合下列规定：

①低瓦斯工区岩层掘进，使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药；

②低瓦斯工区揭煤和煤层、半煤层掘进，使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。

(4)瓦斯工区爆破应使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管，并使用防爆型发爆器起爆。不应使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，从起爆到最后一段的延期时间不应超过130ms，不得跳段使用。

(5)瓦斯工区爆破炮孔必须进行填塞封泥，填塞封泥采用粘土或粘土砂子混合物等不燃性材料，填塞封泥材料中不应含有煤粉、块状材料或其他可燃性材料。炮孔的填塞长度应符合下列要求：

①炮眼深度不宜小于0.6m；在特殊情况下，当炮眼深度小于0.6m时，必须采用特殊的安全措施，并封满炮泥；

②炮孔深度为0.6～1m时，封泥长度不应小于炮孔长度的1/2；

③炮孔深度超过1m时，封泥长度不应小于0.5m；

④炮孔深度超过2.5m时，封泥长度不应小于1m；

⑤光面爆破时，周边光爆炮孔应用炮泥封实，且封泥长度不应小于0.5m；

⑥工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不应小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度均不应小于0.3m；

⑦炮孔用水炮泥封堵时，水炮泥外剩余的炮孔部分采用粘土炮泥封实，其长度不应小于0.3m；

⑧无封泥、封泥不足或不实的炮孔严禁爆破；

⑨严禁反向装药。

(6)爆破网路和连线，必须符合下列要求：

①必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空；

②母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧。若必须在同一侧时，母线必须挂在电缆下方，并应保持0.3m以上间距；

③母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，随用随挂，严禁将其固定。母线的长度必须大于规定的爆破安全距离；

④必须采用绝缘母线单回路爆破。

⑤严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一串联网路中使用。

(7)电力起爆必须使用防爆型起爆器作业起爆电源，一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。

(8)在低瓦斯工区进行爆破作业时，爆破30min后由安全员和瓦检员共同巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残跑等情况，遇有危险必须立即处理。瞎炮和残跑的处理按照《煤矿安全规程》相关规定执行。在瓦斯浓度小于0.5％，二氧化碳浓度小于1.5％，解除警戒后，工作人员方可进入开挖工作面工作。

(9)对于爆破器材的购买、运输、入库、发放、退还、销毁和保管等工作，按国家和铁道部的有关规定执行；爆破器材统一管理、发放，不符合要求的一律不准使用。火工品进洞必须有专人进行管理，确定爆破器材数量，

远离危险源，严禁非爆破人员进行爆破施工，现场监炮，严格按照爆破设计施工，做好监炮记录。

本发明提供了一种隧道出口工区低瓦斯段落瓦斯综合管理施工方法，为低瓦斯段落瓦斯爆炸事故的发生提供了科学的解决方法，确保了低瓦斯隧道施工安全，采用该方法投入设备少，成本低，见效快，安全保障有力。

于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。