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《公路交通技術(shù)雜志》2016年第5期

摘要:

依據(jù)瓦斯濃度標準對隧道瓦斯工區(qū)進行分區(qū)管理，對施工通風、機械、監(jiān)測及應(yīng)急救援設(shè)施按不同區(qū)段實施管理，以實現(xiàn)瓦斯隧道風險管理與資源的合理匹配。

關(guān)鍵詞:

瓦斯隧道;管理等級;濃度標準;分區(qū)管理

TB10120—2002《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》［1］對瓦斯隧道的界定為“鐵路隧道穿越或鄰近含煤地層及含瓦斯地層時，洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)瓦斯即界定為瓦斯隧道，類型按瓦斯工區(qū)最高級別界定。”因瓦斯隧道具有特殊性，穿越瓦斯段落一般都較短，即整個隧道只有穿越瓦斯段落存在危險，若均按界定的瓦斯隧道最高級別并遵守《煤礦安全規(guī)程》［2］的有關(guān)規(guī)定施工，勢必會增加投資費用，延長工期。本文以渝黔鐵路天坪瓦斯突出隧道工程為例，對該隧道瓦斯工區(qū)煤系地層不同施工階段管理等級進行分析，并通過調(diào)整通風方式、加強瓦斯?jié)舛葯z測等，將不同施工階段的煤系地層段依據(jù)瓦斯?jié)舛葮藴蕦ν咚构^(qū)進行分區(qū)管理，其可有效降低管理風險，減少投資，保證工期。

1隧道瓦斯工區(qū)管理等級劃分

TB10120—2002對瓦斯隧道和瓦斯隧道工區(qū)概念作了明確規(guī)定，瓦斯隧道工區(qū)的性質(zhì)及等級決定整個隧道的瓦斯性質(zhì)及等級［3］。瓦斯隧道的類型按照該隧道瓦斯區(qū)段的最高級別確定，而每個施工工區(qū)存在的瓦斯區(qū)段的級別就是該施工工區(qū)的級別［4］。瓦斯隧道工區(qū)內(nèi)，瓦斯爆炸危險性與隧道風路中回風道斷面大小、工區(qū)進風段落長度、瓦斯涌出量、通風方式有關(guān)［5］。因此，瓦斯隧道在煤系地層段施工時應(yīng)根據(jù)TB10120—2002并參考《瓦斯隧道等級劃分新證》且結(jié)合隧道自身狀況和施工通風布置形式來設(shè)置隧道的不同防爆設(shè)備，制定瓦斯管理制度。隧道瓦斯工區(qū)管理等級劃分如表1所示。

2瓦斯隧道分區(qū)管理在天坪隧道中的應(yīng)用

2．1工程概況

天坪隧道全長13．978km。該隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，集巖溶、瓦斯突出、有害氣體、高地溫、高地應(yīng)力、突泥涌水等不良地質(zhì)于一體。天坪隧道橫洞工區(qū)承擔橫洞主井1050m、橫洞副井1061m、平行導(dǎo)洞3600m及雙線正洞4137m的施工任務(wù)。天坪隧道橫洞工區(qū)DK127+710～DK127+850段為龍?zhí)督M煤系地層，隧道連續(xù)穿越C6、C5、C3煤層，層厚分別為1．33、2．45、2．6m，實測最大瓦斯含量達13．91m3/t，壓力達1．342MPa。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，界定天坪隧道橫洞工區(qū)為瓦斯突出工區(qū)。天坪隧道橫洞瓦斯工區(qū)施工布置如圖1所示。

2．2天坪隧道橫洞工區(qū)第1階段瓦斯分區(qū)管理等級

橫洞工區(qū)進入煤系地層之前的橫洞施工階段為瓦斯分區(qū)管理第1階段，此階段橫洞主、副井施工作業(yè)面在接近煤層前屬于常規(guī)工區(qū)，施工進度和施工方法與瓦斯無關(guān)，只是根據(jù)前期地勘對煤系地層的預(yù)測，對橫洞內(nèi)施工通風和洞內(nèi)固定設(shè)備進行前期布置，避免后期長距離更換通風及固定設(shè)備。但考慮到瓦斯賦存的特殊性，為安全起見，按低瓦斯區(qū)段管理，即Ⅲ級風險管理。具體分區(qū)如圖2所示。

2．3天坪隧道橫洞工區(qū)第2階段瓦斯分區(qū)管理等級

副井開挖至平行導(dǎo)洞，主井開挖至正洞時為瓦斯分區(qū)管理第2階段，此階段只有平行導(dǎo)洞和正洞2個開挖工作面。為避免橫洞平行導(dǎo)洞、正洞揭煤和抽放瓦斯相互干擾帶來安全隱患，主、副井井底之間暫不貫通，仍采用獨頭壓入式通風。主、副井井口各安裝2臺性能相同的通風機(132kW×2)，一臺通風，一臺備用，且主通風機和備用通風機的電源均取自同時帶電的相互獨立的電源，當主通風機出現(xiàn)故障時，須保證備用通風機正常工作［9］。該階段副井開挖至平行導(dǎo)洞時，向煤系地層開挖，并進行瓦斯抽放和揭煤施工。根據(jù)施工組織安排，平行導(dǎo)洞先行揭煤，待其揭煤完成后，再進行正洞揭煤。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯?jié)舛染∮?．3%。根據(jù)表1，平行導(dǎo)洞進入煤系地層前，采用Ⅱ級風險管理;進入煤系地層后采用Ⅰ級風險管理。此階段正洞工作面距煤層較遠，應(yīng)按低瓦斯區(qū)段管理，即Ⅲ級風險管理。具體分區(qū)如圖3所示。

2．4天坪隧道橫洞工區(qū)第3階段瓦斯分區(qū)管理等級

平行導(dǎo)洞通過煤系地層，正洞開始揭煤時為瓦斯分區(qū)管理第3階段。此階段橫洞主井和天坪隧道出口之間的正洞貫通，同時平行導(dǎo)洞工作面已穿過煤層，進口方向正洞進入煤系地層段。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯?jié)舛鹊陀?．4%(正洞揭開煤層瞬時瓦斯?jié)舛雀哌_3．9%，經(jīng)45min通風后濃度逐漸降至0．5%以下)。根據(jù)表1，平行導(dǎo)洞已通過煤系地層，按Ⅱ級風險管理;正洞進入煤系地層后按Ⅰ級風險管理;正洞在橫洞主井井底利用風墻將橫洞工區(qū)與出口工區(qū)隔離，出口端按Ⅳ級風險管理。具體分區(qū)如圖4所示。從圖4可以看出，通風機全部置于主井正洞出口方向，風機與風門的距離大于20m，且2道風門間設(shè)置了出風口。正洞和平行導(dǎo)洞之間的25#通道貫通，25#通道內(nèi)設(shè)置2道風墻，風墻上預(yù)留正反2道風門，以供人通行。

2．5天坪隧道橫洞工區(qū)第4階段瓦斯分區(qū)管理等級

正洞煤系地層安全通過，并已完成煤系地層段的全封閉2次襯砌后為瓦斯分區(qū)管理第4階段。此階段23#和25#通道之間的正洞已貫通，向平行導(dǎo)洞方向供風的風機安裝在平行導(dǎo)洞大里程端距23#通道50m處;正洞供風的風機安裝在24#通道內(nèi)，且在23#和24#通道之間安裝1臺55kW射流風機，橫洞副井進口處安裝1臺55kW射流風機作為備用風機，平行導(dǎo)洞及正洞工作面最遠通風距離按1200m考慮，以滿足通風要求。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯?jié)舛染陀?．2%。根據(jù)表1，平行導(dǎo)洞已通過煤系地層，故應(yīng)按Ⅲ級風險管理;正洞通過煤系地層后按Ⅲ級風險管理;正洞出口方向風墻不拆除，出口端仍按Ⅳ級風險管理。具體分區(qū)如圖5所示。

3結(jié)束語

本文介紹了天坪隧道橫洞工區(qū)瓦斯分區(qū)管理模式。該隧道施工過程中，遵循“前提是地質(zhì)預(yù)報、基礎(chǔ)是濃度檢測、關(guān)鍵是加強通風、重點是設(shè)備防爆、補救是超前探測”的原則，依據(jù)瓦斯?jié)舛葮藴屎侠戆措A段布設(shè)通風系統(tǒng)，安全有效地完成了各階段施工通風、機械、監(jiān)測及應(yīng)急救援設(shè)施的不同等級配置，實現(xiàn)了瓦斯隧道各區(qū)段風險管理與資源的合理匹配，降低了管理風險，減少了資源投入，并節(jié)省了工期。而如果按TB10120—2002規(guī)定，天坪隧道橫洞工區(qū)均按界定的瓦斯突出工區(qū)級別并遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定施工，勢必會增加投資費用，延長工期。瓦斯隧道穿越煤系地層時，瓦斯隧道管理等級與隧道自身斷面、長度等狀況有很大關(guān)系，與施工通風能力、布設(shè)密不可分，是一個多元素主導(dǎo)的控制體系。天坪隧道橫洞工區(qū)通過采用分區(qū)管理模式，實現(xiàn)了經(jīng)濟投入有依據(jù)、設(shè)備配置有根據(jù)、安全責任有落實的目標。

參考文獻：

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作者:劉偉幫 單位:中鐵隧道集團一處有限公司