高瓦斯长大隧道揭煤施工安全技术.doc

高瓦斯长大隧道揭煤施工安全技术内昆铁路昭通至梅花山段的朱嘎隧道全长5194m国家1级电化单线铁路隧道。位于贵州省威宁县境内云贵高原之中山构造侵蚀溶蚀地型地貌。最高海拔2546.8m最大埋深370m。我集团公司担负进口正洞2597m和平导长2462m的施工任务设有十个横通道。洞身在DK444+140～KD444+210段露出PⅡ（梁山组）煤系地层共计6层煤最大埋深335m瓦斯压力为1.34～1.7MPa厚度为0.2～2.1m含量为11.5～12.7m3/t。从煤层埋深、地质构造、瓦斯压力、瓦斯含量等参数指标综合分析煤与瓦斯有突出危险区内煤尘均有爆炸危险。1、施工方案的选择按照隧道的围岩类别、瓦斯的含量、压力、机械设备及施工的安全要求朱嘎隧道采用平导先揭煤然后利用平导层位来控制正洞的揭煤位置。即平导施工至DK444+165时（设计煤层里程为DK444+195实际提前了55m进入煤层）开始长探短掘接近煤层正洞掘进至4#横通道向前即进入第2层的探煤、测压、排放瓦斯等系列工作同时做正洞揭第1层煤的准备工作距正洞第1分层10m时采取正台阶法作业距正洞第1分层10m时采取正台阶法作业进行揭煤。2揭煤方案的设计2.1揭煤施工的原则是“勤检验短掘进弱爆破强支护快喷锚”揭煤防突出施工程序图见图1。图1揭煤防突出施工程序图2.2超前探测揭煤由于我们较早地采用地质预测预报系统TSP202对地质进行超前擦测发现有可能煤层比设计提前出现因此当平导施工至DK444+110发现返水夹带煤粉风流中瓦斯含量变化异常揭煤领导小组紧急决定提前进入揭煤施工。用TUX－75A型液压钻机于掌子面打不小于15m的地质超前探孔中线位置顶部打一个两帮中部各打一个每组3个。规格为75mm每掘进5m进入煤层由于超前探测隧道施工仍顺利地通过了煤层。2.3控制煤层的产状及瓦斯压力的钻孔布置掘进工作面距煤层垂距10m处打3个穿透煤层全厚并进入顶底板岩层不小于0.5m的超前钻孔以探明煤层贮存情况并详细记录岩芯资料。掘进工作面距煤层5m时打2个穿透煤层的预测孔见煤后改用电煤钻（钻头75mm）打穿煤层收集全部钻屑按照煤炭工业部《防治煤与瓦斯突出细则》规定检测有关指标结合铁道部《铁路瓦斯隧道技术暂行规定》判断其突出危险性。如实钻煤层较厚则每进1m考察1次煤层较薄时每穿透1个分层即拔出钻头考察1次必须按规定在2min内做完如指标中有1项达到或超过表1中数据则视为有突出危险性煤层在揭煤前需要打瓦斯截排钻孔。预测煤层瓦斯突出危险性指标临界值见表1。预测煤层瓦斯突出危险性指标临界值表1见表2.4瓦斯排放钻孔排放不象负压抽放那样造成周围瓦斯的压力、浓度局部骤然变化且抽放要进行管路铺设、洞外抽放站建设和仪表的安装费工、费时且管理难度大。所以朱嘎隧道采用既经济又简单的钻孔排放。该隧道煤层产状近90°且地质条件差所以预留5m的安全岩拄。排放孔参数为：图2控制产状靠查瓦斯及测压图（单位：m）排放孔直径为108mm要求穿过煤层顶板不小于0.5m单孔排放半径为1m排放范围顶部不少于7m两帮不少于6m底部不少于3m排放完成后进行瓦斯排效果检验如有1项指标不能满足要求则需要采取强制性措施－负压抽放或水力冲孔直到效果检验合格为止。2.5爆破作业本隧道瓦斯最小压力为1.34MPa根据地质条件结合瓦斯压力含量等因素为防止隧道坍塌煤与瓦斯突出决定采用低爆破力震动炮爆破的方式。采用正向连续装药结构大并联电力起爆使用专用放炮母线且爆破网络总电流大于起爆电流的2倍以上炮眼的煤层段不装药。使用合格的煤矿安全炸药和安全电雷管毫秒延期电雷管最后一段不超过130ms。2.6支护根据煤层的地质和放震动炮震动大以及隧道雨季最大涌水量Q＝75566m3/d的特点。揭煤时支护分为三步进行。一是及时施作金属骨架法防突出；二是管棚防坍塌；三是向岩体压注水泥－水玻璃双液浆加固岩体或封闭煤层裂隙法防水。具体做法：相间施作超前注浆锚杆及外层浆锚杆前者采用WTD25中空注浆锚杆外垂角30°长5m每2m一循环。后者采用G38N自进式锚杆外插角2°长5m每4m一循环。采用水泥一水玻璃双液浆向岩体及封闭煤层裂隙注浆水灰比1：1C：S＝1：0.6水玻璃模数m＝2.4～3.4玻镁度Be＝35°。金属骨架采用12.6号工字钢每延米1榀。2.7通风设计（1）在通风计算中分别按照a.洞内允许的最小风速计算；b.爆破因素计算；c.洞内同时工作的最大人数计算；d.瓦斯涌出量计算。并对其进行阻力计算得出风机的最大压力取各计算方法所得结果的最大值为：正洞风量1008m3/mig平导风量861m3/min总风量为1869m3/min。风压为3320pa。（2）风机的选择考虑到施工干扰与备用风机的和管理使用等方面的因素正洞安装1000mm3/min压入式风机供风3#横通道安装2000m3