成兰铁路低瓦斯隧道专项施工方案

1、新建成都至兰州铁路成都至川主寺站前工程CLZQ-4标 低瓦斯隧道专项施工方案低瓦斯隧道专项施工方案1 编制依据 （1）安县隧道设计图、柿子园隧道设计图及其隧参图。 （2）国家有关的法律法规及国家标准、规范。铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120-2002) 及2009 年局部修订（铁建设200962 号）；防治煤矿瓦斯突出规定(煤炭工业出版社 2009)；煤矿安全规程(国家安全生产监督管理总局 2011)；煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）；煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）；高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010241号）；爆破安全规程（GB6722-2011）施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-2005煤矿井下供配电设计规范GB50417-2007煤矿井下供电设计技术规定 （3）现场施工调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。2 工程概况 （1）本标段有2座隧道，为安县隧道和柿子园隧道，标段内隧道总长11879米，安县隧道总长3015m，施工起讫里程D2K73+335D2K76+350，为单洞

2、合修，隧道洞身位于半径为3504.525的右偏曲线上，进出口均位于直线上，线路纵坡为17.8的单面上坡，全长3015m，内轨顶面高程为674.101727.768。隧道进口接路基工程，出口紧邻睢水河双线大桥，隧道最大埋深320m；柿子园隧道总长14069m，隧道进口紧邻睢水河大桥桥台工程。隧道最大埋深680m，本标段起讫里程D2K76+696D3K85+560，共8864米，为单洞合修段。隧道在本标段内设置3个横洞，均采用无轨双车道运输组织，其中安县隧道、柿子园隧道进口和柿子园隧道3#横洞为低瓦斯工区。 （2）区内自震旦系至第四系均有出露，主要地层有元古界、古生界、中生界和新生界；主要有第四系（全新统Q4、上更新统Q3、中更新统Q2、下更新统Q1）上第三系（N2）白垩系上下统（K1、K2）侏罗系上中下统（J3、J2、J1）三叠系上中下统（T3、T2、T1）二叠系上中下统（P2、P1）石炭系上中下统（C3、C2、C1）泥盆系上中下统（D3、D2、D1）志留系茂县群（Smx）、奥陶系中下统（O2、O1）寒武系中上统（2、1）震旦系上下统（Za、Zb）。 （3）地层岩性主要以千枚岩、板岩为主

3、，夹砂岩、灰岩、页岩（含煤层），零星分布花岗岩。占线路长度约70%的段落岩体为极为软弱破碎的板岩、碳质板岩、片岩、千枚岩，受构造影响，多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎，软岩和破碎岩岩体性条件极差。隧道总体地质条件评价：内、外动力地质作用特别强烈，地质条件异常复杂。3 瓦斯特性3.1 瓦斯的特性3.1.1 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，遇到火源，就会燃烧和发生爆炸，给瓦斯隧道施工带来极大的安全隐患。3.1.2 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，渗透到隧道开挖空间里。3.1.3 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。3.1.4 窒息性瓦斯无毒、无色、无味，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

4、分是瓦斯窒息造成的。3.1.5 水溶性瓦斯在水中的溶解度取决于温度、压力和含盐量。压力越大，溶解度越高，瓦斯隧道发生突水、涌水时，随着地下水压力降低，也有可能急剧释放瓦斯。3.2 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，一定温度的引火源和足够的氧气。3.2.1 瓦斯浓度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；浓度高于16%界限时，在遇火源时不爆炸也不燃烧。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。3.2.2 引火源瓦斯爆炸的第二个必要

5、条件是高温火源的存在。一般，瓦斯的引火温度为650750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2000 左右，但由于爆焰存在的时间极短(通常仅为千分之几秒)，不致将附近的瓦斯引爆。3.2.3 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。4 瓦斯隧道施工方案4.1 总体施工方案4.1.1 瓦斯隧道分类依据设计图纸安县隧道出口、柿子园隧道进口、柿子园3#横洞定性为低瓦斯工区。 4.1.2 总体施工方案隧道各低瓦斯工区作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，使用非防爆型，相应的机械、设备需严格标识、管理。4.2 瓦斯检测与

6、监控方案隧道各低瓦斯工区采用便携式瓦斯检测仪进行瓦斯检测、监控。4.2.1 隧道瓦斯监测的内容在施工中，对安全生产影响最大的是瓦斯(主要成分是CH4)的浓度。主要以CH4为监测对象，同时对CO、H2S及洞内风速进行监测。监测CH4、CO、H2S气体的浓度变化情况及风速变化情况。4.2.2 人工现场监测 低瓦斯工区进行人工现场监测。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。 （1）检测仪器：配备便携甲烷报警仪由瓦斯专职监测人员携带使用。 （2）瓦斯监测的时间安排工作面的瓦斯监测连续进行，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）。每班不少于2次。瓦斯突出危险地段或瓦斯涌出量大、变化异常地段，应设专人观测。长期停工后复工作业面、处理塌方的工作面，必须定时检查瓦斯浓度。 （3）瓦斯监测人员培训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。 （4）测试数据的纪录分析每班的瓦斯监测数

7、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，推断瓦斯涌出的变化趋势。 （5）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。 （6）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。当工作面风流中瓦斯浓度达到0.5%时，停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。 （7）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1.0m/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，风速变小处是检测的重点，主要重点部位为：开挖工作面风流、回风流中，隧道总回风流中；局扇及电气开关前后10米的风流中；作业台车和机械、电动机及其开关、爆破地点附

8、近20米内的风流中；隧道拱顶、脚手架顶、台车顶、隧道顶部超挖形成的空洞中；隧道洞室中（如综合洞室、变压器洞室）和断面变化处。每个检测点应设置明显的瓦斯记录牌，每次检测结果应及时记录在瓦斯记录本和记录牌上，并逐级上报。4.2.3 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安全总监请假，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）瓦斯检查人员必须执行巡回检查制度，坚持一炮三检制度。 （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0.5%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。4.3 瓦斯超前预报方案施工中采取定性预测（地质调查）和洞内超前钻孔预测预报，并采用相关仪器进行预测预报，以防止瓦斯突出、原油及有害气体溢出等不良地质灾害的发生。4.3.1 定性预测采用地貌、地质调查与地质推理相结合

9、的方法，进行定性预测。收集区域地形、地质、水文地质资料以及铁路地质资料，通过这些资料分析区域岩溶地貌特征。对隧道所处地区地质构造和岩性的调查，调查分析隧道所在地区的瓦斯（天然气）、原油及有害气体等。4.3.2 洞内超前钻孔预报预探在隧道开挖面布置超前钻孔，对前方及隧道周边短距离的地质进行预探，钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，若遇瓦斯、原油及有害气体溢出段，则应加强对各项施工措施的施工准备工作。 （1）超前钻孔超前地质钻2孔。详细记录岩芯资料，并测瓦斯压力浓度。如遇地质岩性明显变化，或随着向前掘进瓦斯浓度升高梯度变大时，不论是否为设计高瓦斯地段，均应加强超前钻孔探测。以防瓦斯突出及大量有害气体冒出。采用液压钻机（ZDY3200S）钻孔，钻孔孔径108mm，各循环搭接长度不少于5m。 （2）加深炮眼加深炮眼5孔，每孔长36m，加强瓦斯的探测及瓦斯的排出。如具有煤与瓦斯突出危险性应及时提出，以修正和调整施工方案，可采用钻孔排放，抽放瓦斯，强力通风，水力冲孔、钢架支护等技术措施，将突出危险性降至安全指标内。4.3.3 钻孔探测内容主要针对有害气体，在设计图纸提供的地质资料基础上预报隧道可能遇到瓦斯、天然气等有害气体情况，探测掌子面前方有害气体浓度及变化情况。根据地质预报分析瓦斯影响范围，提出瓦斯治理措施建议，并提交瓦斯超前钻孔探测报告。4.3.4 钻孔揭示的地质情况判定及特殊情况处理 （1）对钻孔揭露的地质情况由地质技术人员进行现场记录，必要时进行相关的试验、测试以判定施工前方的地质情况。 （2）瓦斯气体判定：在地质超前预报期间，对钻孔附近、钻孔内、掌子面及附近20m范

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