高瓦斯隧道施工技術(shù)研究

汪洋(中交二航局第二工程有限公司)

高瓦斯隧道施工技術(shù)研究

汪洋
(中交二航局第二工程有限公司)

摘要:在進行高瓦斯隧道施工時，一系列安全隱患如瓦斯突出和爆炸等極易發(fā)生，在很大程度上限制了先進的施工技術(shù)以及成熟的施工工藝的應(yīng)用。所以，要加快研究高瓦斯隧道施工技術(shù)研究的步伐，為施工提供技術(shù)支持。文章以南充化學(xué)工業(yè)園區(qū)鐵路專用線高瓦斯隧道為例進行高瓦斯隧道施工技術(shù)的研究，希望為相關(guān)工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞:高瓦斯;隧道技術(shù);研究

中圖分類號:U445

文獻標(biāo)識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0126－01

1　工程概況

南充化學(xué)工業(yè)園區(qū)鐵路專用線粟家灣隧道、單碑石隧道隧區(qū)范圍內(nèi)均無大的地表水系，主要為進出口地段的溝水，受大氣降雨補給，隧道不良地質(zhì)為有毒有害氣體。據(jù)西南石油大學(xué)提供的蘭渝線《淺層天然氣分布特征咨詢研究》報告，隧道均位于川東北油氣田產(chǎn)區(qū)，油氣層一般埋深2 000～2 800 m。深層天然氣等有害氣體可能順著巖層構(gòu)造裂隙上逸，并在隧道洞身范圍基巖裂隙或裂隙中局部游散富集，形成氣囊，具有隨機性和不均勻性，危及隧道施工。

2　初期支護及二次襯砌的施工技術(shù)研究

南充化工園區(qū)鐵路專用線上的粟家灣隧道和單碑石隧道采用五級圍巖全環(huán)四肢格柵鋼，采用Φ22組合中空錨桿進行拱部施工，噴護22 cm厚C25耐腐蝕性砼，邊墻采用Φ22砂漿錨桿;四級圍巖和三級圍巖拱部采用三肢格柵鋼，采用Φ22組合中空錨桿進行拱部施工，噴護15 cm厚C25耐腐蝕性混凝土，邊墻采用Φ22砂漿錨桿。進、出洞口段采用超前大管棚進洞，五級圍巖進洞后采用Φ42超前小導(dǎo)管進行超前支護，其余圍巖地段采用Φ22砂漿錨桿進行超前支護。

進行混凝土襯砌施工時，之前要在初期支護面依次鋪設(shè)閉孔型泡沫墊層和爬焊機熱熔焊接的EVA瓦斯隔離板。

由于單線隧道施工中施工相互干擾較大，需交叉進行隧道的混凝土襯砌施工和開挖施工。隧道開挖與襯砌施工應(yīng)按照仰拱開挖超前于澆筑段30～50 m、仰拱混凝土施工、仰拱填充混凝土施工、拱墻混凝土施工、邊溝及電纜溝施工、仰拱二次填充施工的順序。為了不影響隧道掌子面開挖、出石碴及機械設(shè)備通行，在仰拱施工進行仰拱開挖時，要搭設(shè)可移動式鋼棧橋作為臨時通道。

3　瓦斯防控主要施工技術(shù)

3. 1地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)

為了施工安全，要在施工前對隧道內(nèi)賦存的天然氣進行地質(zhì)超前預(yù)報。TSP超前地質(zhì)預(yù)報、水平鉆探等手段是隧道超前地質(zhì)預(yù)報的主要技術(shù)。為了確保施工的正常進行和人員、設(shè)備的安全，在進行地質(zhì)預(yù)報時要注意對隧道圍巖進行綜合預(yù)報，以對工作面前方破碎帶或斷裂帶的位置、產(chǎn)狀、規(guī)模以及工作面前方天然氣賦存情況有預(yù)先的了解和把握，以便及早發(fā)現(xiàn)情況，采取有效的支護措施來確保工程施工安全。

3. 2隧道通風(fēng)技術(shù)

在進行高瓦斯隧道施工時，施工中通風(fēng)方式的選擇要根據(jù)鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范規(guī)定來確定，其規(guī)定高瓦斯隧道工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)宜采用巷道式的施工通風(fēng)方式。

高瓦斯隧道的通風(fēng)機應(yīng)全部為防爆型，并保證24 h不間斷通風(fēng)，全部采用專用的抗靜電、阻燃型的進洞風(fēng)筒，同時必須考慮備用風(fēng)機和電源，洞內(nèi)最小風(fēng)速控制在大于等于1 m/s的范圍內(nèi)。粟家灣隧道進出口各安裝2臺軸流風(fēng)機，其中各有一臺備用，各設(shè)置一根直徑1．8m的軟風(fēng)管在進出口位置，接上、下各一根Φ1．1 m分岔軟風(fēng)管在末端分別向上下臺階掌子面供風(fēng)，供風(fēng)風(fēng)速保證在不小于1710 m3/min的范圍內(nèi)，最小掌子面風(fēng)速應(yīng)為0．5 m/s。在平導(dǎo)處，采用一臺軸流風(fēng)機通過φ1．5m雙抗主軟風(fēng)管(抗阻燃、抗靜電)給掌子面送新鮮空氣，為了方便排風(fēng)，各設(shè)一臺局扇在正洞、平導(dǎo)及回風(fēng)巷處。吹出在掌子面至模板臺車地段的死角、洞室、超挖嚴(yán)重等部位用局扇將聚集的瓦斯，使之混合回風(fēng)后排出。同時為了誘導(dǎo)風(fēng)向，要為確保風(fēng)流循環(huán)速度需設(shè)置隨模板臺車移動而相對移動的射流風(fēng)機。

在所有的通風(fēng)系統(tǒng)安裝完成后，要對通風(fēng)效果是否與設(shè)計相符進行確認(rèn)，這項工作要由項目分部及項目部組織有關(guān)專家實施。同時，其他的相關(guān)人員也要盡職盡責(zé)，對通風(fēng)系統(tǒng)進行每月的定期檢查，項目分部要做好每天的測量風(fēng)速并進行管路維修工作。在通風(fēng)設(shè)施開始正常運轉(zhuǎn)工作時，要對通風(fēng)設(shè)施進行每10 d 1次的全面測風(fēng)檢查，如實記錄每次的測風(fēng)結(jié)果并記錄在測風(fēng)地點的牌上。一旦發(fā)現(xiàn)風(fēng)速不能滿足規(guī)范要求的情況，就要積極采取適當(dāng)措施來調(diào)節(jié)通風(fēng)狀況。

3. 3瓦斯監(jiān)控

進行瓦斯監(jiān)控時，要采用人工監(jiān)控與自動監(jiān)控相結(jié)合的方法來保證施工安全。結(jié)合粟家灣隧道瓦斯自動監(jiān)測系統(tǒng)特點，采用KJ90煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)。隧道內(nèi)系統(tǒng)分站、地面中心站、傳感器及控制器三部分是KJ90監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，其中的地面中心站是整個系統(tǒng)的大腦，用于隧道環(huán)境參數(shù)設(shè)置、實時顯示和存儲。

3. 4防爆設(shè)備改造關(guān)鍵技術(shù)

(1)動力系統(tǒng)

防爆柴油機、排氣連接管、排氣處理系統(tǒng)、水散熱器等是動力系統(tǒng)的主要由組成部分，動力系統(tǒng)的改造要點是防爆電起動柴油機的改造;排氣處理系統(tǒng)的水夾層由水夾層排氣管、水夾層波紋管、廢氣處理箱及補水箱等組成，排氣管、水夾層波紋管將柴油機排出的廢氣引至廢氣處理箱，有降低排氣溫度的作用，還可以保證排氣管表面溫度不超過150℃，水夾層波紋管同時可以補償廢氣處理箱的安裝誤差;從進氣口進入廢氣處理箱來處理柴油機排出的廢氣，然后經(jīng)過層套式水冷卻下來，從而進一步冷卻和洗滌廢氣，將炭煙及溶解廢氣中的部分有害氣體清除，并將廢氣中的火焰經(jīng)防爆柵欄熄滅，這樣可以使廢氣排放符合規(guī)定，保證施工安全。

(2)電氣系統(tǒng)

用蓄電池充電給隔爆發(fā)電機充電;用隔爆起動機給起動電機充電;要保證將防爆照明各設(shè)置在機車的前后，保證將防爆信號燈在車尾的設(shè)置;在專門設(shè)計的隔爆電池箱中設(shè)置機車使用的蓄電瓶，這樣就可以提供動力電源以保證柴油機、隔爆起動機、機車照明等的正常工作。

參考文獻:

［1］馬朝武．高瓦斯隧道施工技術(shù)［J］．中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2014，(1) .

［2］劉云波．滬昆客專貴州段劉家莊高瓦斯隧道施工技術(shù)［J］．科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2014，(2) .

收稿日期:2014－12－15