隧道专项施工方案2.doc
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1、 瓦斯隧道专项施工方案XX隧道瓦斯段专项施工方案1. 编制说明 为保证XX隧道工程施工安全,切实履行企业安全生产的责任主体,贯彻落实“安全第一、预防为主”的安全生产方针。根据建设部危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法的规定,针对XX隧道可能存在低瓦斯溢出的特点,特制订XX隧道瓦斯段专项施工方案。2. 编制依据 2.1关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见通知2.2XX隧道纵断面图;2.3铁路工程施工安全技术规程(TB10401.1-2003 J 259-2003); 2.4铁路隧道施工规范; 2.5建筑施工安全检查标准JGJ59-99;2.6中华人民共和国民用爆炸物品安全管
2、理条例;2.7铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120-2002);2.8设计文件及吕临铁路有限责任公司安全管理相关要求等。3. 工程概况XX隧道位于山西吕梁市方山县大武镇与临县湍水头镇之间,是全线最长的隧道,起讫里程DK14+630DK26+430,全长11800m,最大埋深约293.3m。设计为单线隧道(出口因设置湍水头车站,设置1230m双线隧道,线间距5m)。XX隧道设4座斜井辅助施工。隧道进口至DK15+207.05位于半径为800m的左偏曲线上,DK21+060.96至DK21+923.8位于半径为1200m的左偏曲线上,其余段落位于直线上。隧道进口至DK16+100位于6的下坡,DK
3、16+100至隧道出口位于3的下坡。其中级围岩4810m,占隧道全长的40.76%;级围岩1865m,占隧道全长的15.81%;级围岩3415m,占隧道全长的28.94%;级围岩1710m,占隧道全长的14.49%。4. 施工组织方案4.1 瓦斯预测预报隧道施工中将采取定性预测和洞内超前钻孔预测预报,并采用相关仪器进行预测预报,以防止煤层及煤层采空区等不良地质灾害的发生。4.1.1定性预测方法采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法,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煤层开
4、采情况等。4.1.2洞内超前钻孔预探预报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,弥补了地面钻孔对规模较小裂隙岩溶位置、形态探查的不足。钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外,若遇煤层及煤层采空区,则应加强对各项施工措施的施工准备工作。4.2 监测依据及执行标准 4.2.1 监测依据隧道瓦斯的监测,主要以煤矿安全规程、防治煤矿瓦斯突出细则、铁路瓦斯隧道技术规范为主要依据,并参照现行客运专线铁路隧道工程施工技术指南,根据上述规程进行有害气体的监测、控制。4.2.2 瓦斯限值与处理隧道岩层中瓦斯涌出浓度的大小是危险程度的标志,施工中必须将瓦斯浓度控制在安全的限值以内。隧道施工控制瓦
5、斯限值及超限处理措施见表4.2-1。表4.2-1 隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施 序号地 点限值()超限处理措施1低瓦斯地段任意处0.5超限处附近20m范围内立即停工,查明原因,加强通风稀释2局部瓦斯积聚(体积大于0.5m3)2.0超限处附近20m停工,断电,撤人,进行处理,加强通风3开挖工作面风流中1.0停止电钻钻孔,加强通风,水枪喷水4煤层爆破后工作面风流1.0超限时继续通风,不得进人,水枪喷水5局扇及电气开关20m范围0.5超限时停机并不得启动,并加强通风,水枪喷水6钻孔排放瓦斯适时回风流中1.5超限时撤出人员,切断电源,调整风量,水枪喷水7竣工后洞内任何处0.5查明渗漏点,并向设计单
6、位反映,增加运营通风设备4.3 施工原则隧道通过瓦斯段施工的原则:短进尺、弱爆破、早支护、勤监测、强通风、快喷锚。4.3.1短进尺:隧道通过煤层地区,因煤层有瓦斯溢出,围岩软弱,应力较大。每次开挖进尺控制在2m以内。4.3.2弱爆破:通过煤层瓦斯区时,采用超前探孔及炮孔加深释放瓦斯,释放后采取通风稀释瓦斯气体,当掌子面瓦斯浓度低于0.25%时,采用普通乳化炸药进行隧道开挖施工,不得使用硬化或水份超过0.5的铵梯炸药。装药长度不得超过炮眼深度的1/2。管药以外全部用炮泥堵塞密实。安全雷管(许用毫秒电雷管最后一段延期不得超过130ms),装药系数与普通掘进爆破相同,只在岩石段装药,煤层段不装药。4
7、3.3早支护:开挖前按照设计进行超前支护,开挖后及时施做初期支护。二衬混凝土及早灌注,严格控制二衬与开挖面之间的距离。4.3.4勤监测:建立瓦斯监测系统,监测洞内各工作面、巷道等各处瓦斯浓度和风速情况,如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源。各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握,提高对事故的应变能力,特别是揭煤放炮期间,监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度变化曲线和涌出量,节省施工间隙。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),做到开挖过程中监测瓦斯浓度不间断。4.3.5加强通风:采用压入式通风方案,通风管采用防静电阻燃型风管。瓦斯隧道施工期间设置合理的机械通风系统,
8、其需要的风量应根据下列要求分别计算,并取其最大值作为设计风量。(1)按隧道内同时工作最多人数以每人每分钟供给新鲜空气量4m3计算风量;(2)按隧道内同时放炮使用的最多炸药量计算风量;(3)按隧道内同时各工作面瓦斯涌出量计算风量;(4)按瓦斯隧道所需的最小风速(防止瓦斯积聚的最小风速)计算风量。风量不小于1500m3/min,风流畅通,风流不断路,回风速度不小于0.15m/s;回风巷道内瓦斯浓度不大于0.75%,作业面不大于0.25%,拱部及其他凹陷部位无瓦斯集聚。施工期间,保证连续通风,在特殊情况下停风时,应同时停止工作,撤出人员,切断一切电源,恢复通风前首先检查瓦斯浓度。4.3.6快锚喷:由
9、于煤层软弱松散,爆破后往往不等支护产生坍塌冒顶,因此必须设置超前支护,开挖后及时初喷。4.4 瓦斯检测4.4.1隧道瓦斯检测采用人工检测和自动监测两种手段。人工检测瓦斯时,报警点定为1.0;自动瓦斯监控系统报警点和断电点均设置为l.0。4.4.2当瓦斯自动监控系统报警时,瓦检员通知通风人员将风机转速提高,加大风机供风量;同时瓦斯检测员应加强对报警点及附近20 m的瓦斯浓度检测。当瓦斯浓度继续增大并不大于1.0时,瓦检员通知瓦斯报警点的施工负责人安排该工作面工作人员将洞内施工机具整理好,并有秩序的撤出洞外。当瓦斯浓度上升较快并迅速超过1.0时,瓦检员立即通知工作面施工负责人,立即将工作面工作人员
10、有秩序的撤出;若风机加大转速增大供风量后,瓦检员再次检测的瓦斯浓度下降,则通知该工作面的施工负责人,可以继续工作,同时瓦检员加大对该工作面瓦斯浓度的检测频率,密切注意瓦斯浓度的变化。4.4.3当瓦检员携带的便携式瓦斯检测仪报警时,则立即通知该工作面施工负责人,该处立即停工,并及时通知通风人员加强通风。若是局部瓦斯积聚的地点瓦斯检测仪报警,瓦斯浓度未达到20,瓦检员通知通风人员对该地点加强通风(开启局部通风机等措施),并继续加强瓦斯浓度检测,该地点可继续施工,但应绝对避免火源的产生;当局部瓦斯积聚的地点瓦斯浓度大于2.0时,瓦检员通知该工作面的施工负责人,该地点及附近20 m立即停工,并切断该处
11、电源,撤出工作人员,同时通知通风人员加强通风措施,瓦检员加强瓦斯浓度的检测。4.4.4检测频率:当瓦斯浓度在0.5以下时,瓦检员每小时检查一次;瓦斯浓度在0.5以上时,应随时检查,检查作业不得离开该工作面;瓦检员必须保证“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。4.4.5检测地点:隧道内各工作面(掌子面开挖、初期支护、仰拱开挖、仰拱混凝土施工、防水板挂设、二次衬砌立模、二次衬砌混凝土灌注、隧道散水治理);瓦斯可能产生积聚的地点(二衬台车部位、隧道内避车洞室和综合洞室的上部、隧道内具有明显凹陷的地点);隧道内可能产生火源的地点(电机附近、电气开关附近、电缆接头的地点);瓦斯可能渗出的地点(地质破碎地带
12、地质变化地带、煤线地带、裂隙发育的砂岩、泥岩及页岩地带);在隧道进行超前钻孔前,必须在超前钻孔附近进行瓦斯检测;被特批允许的洞内电气焊接作业地点、内燃机具、电气开关、电机附近20 m范围内必须进行瓦斯检测。4.4.6当两台瓦斯检测仪对瓦斯浓度检测结果不一致时,以浓度显示值高的为准。瓦检员应在8 h内将瓦斯检测仪器送技术室校准。瓦检员应当加强对便携式瓦斯检测仪的充电与维护管理工作,使用前必须检查便携式瓦斯检测仪的零点是否漂移过大和电压欠压。不符合要求的瓦斯检测仪,不得使用。零点漂移过大的瓦斯检测仪需及时送试验组校准。瓦检员瓦斯浓度检测信息反馈:瓦检员应作好人工瓦斯检测记录,并每天按时交技术室存
13、档。4.4.7煤与瓦斯突出危险预测预测指标与标准及检测仪器见表4.4.-1、4.4-2:表4.4-1 瓦斯容许浓度标准 部 位CH4容许浓度总回风巷道0.75工 作 面1.0工作面回风流1.0局扇及开关地点附近10米0.5表4.4-2 瓦斯检测仪器表 型号名称测量范围报警误差生产厂家AZJ-2000便携式瓦斯检定器05CH40.1CH4重庆煤科院测试流程:根据瓦斯隧道施工经验,采用二步测试法。超前预探(5m垂距)预测:测定煤粉K1值测定瞬间解析压力测定瓦斯涌出初速度观察打钻时动力现象超前预探(10m垂距)预测:测定煤粉K1值观察打钻时动力现象打测压孔测定:瓦斯压力测 有突出 有突出 威胁 威胁
14、 无 有 突 突 出 出 危 危正常掘进揭煤 防突措施准备揭煤险 险 预测瓦斯突出危险程度的指标(1)解析指标K1值当f0.35,K10.4或f0.3时,有突出危险。(2)瓦斯瞬间解析压力Pd0.03Mpa(3)钻孔瓦斯涌出初速度gH6 L/min(4)瓦斯压力P1Ma有突出危险(5)打钻期间动力现象:喷孔、顶水、预钻、卡钻。当具备(4)、(1)时,有突出危险,同时具备(2)、(3)、(4)、(5)时有突出危险。4.5瓦斯检测注意事项4.5.1对瓦斯隧道施工必须制订并实施相应的瓦斯检测等制度(如一炮三检制、三人连锁爆破制等)。 来源:考试大4.5.2隧道内一般地段瓦斯浓度不宜超过0.5%,否则
15、应加强通风和检测;在隧道开挖工作面风流中,瓦斯浓度不得超过1%,当检查超过此浓度时,应停止钻眼放炮;当浓度超过1.5%时,应停止施工,撤出人员,切断电源,停止电动机运转或开启电器开关,待采取措施处理后进行再次检查,确认安全后方可施工。 来源:考试大4.5.3要指派3名专职瓦斯检测员,实行“三班制”24h不间断巡查检测。检测频率每小时检查一次,瓦斯浓度的测定应在隧道风流的上部。4.5.4低瓦斯隧道要配置便携式瓦斯检测仪;高瓦斯隧道或可能瓦斯突出的隧道还要配置高浓度瓦斯检测仪和瓦斯自动检测报警断电装置。 4.5.5对瓦斯检测仪器、装置要经常性检查和校准,确保其精准和有效性。4.5.6加强对洞内死角
16、尤其是隧道上部、坍塌洞穴、避人(车)洞等各个凹陷处通风不良、瓦斯易积聚的地点,严格进行浓度检测,如瓦斯浓度超过2%以上时,应立即采取局部加强通风措施进行处理。 4.5.7瓦斯检查人员要做好检查瓦斯的详细记录,每工班要进行交接签字手续,瓦斯检测员、技术员、施工员(工班长)接班时要查阅上班的检测记录,并向项目经理部安全专管部门汇报。4.5.8每天的瓦斯检测记录交项目经理部安全专项部门,由安全专管部门专职工程师进行数理统计和分析,提前掌握洞内瓦斯溢出的发展动态,发现有异常现象,及时向项目总工程师、项目经理提出采取措施处理的建议。4.5.9项目经理或总工程师每天应审阅通风瓦斯日报表,进洞时必须携带瓦
17、斯检查仪进行瓦斯检查。 4.6 施工方法4.6.1 总体施工方法根据规范要求,在隧道施工中,可分别采取瓦斯浓度限值防爆和分段防爆两种施工模式组织施工。(1)全隧道范围内可能出现低瓦斯段落。在隧道开挖施工过程中,一律采用加深炮孔手段,对隧道内瓦斯进行释放,释放后调整通风量对洞内瓦斯气体进行稀释;(2)瓦斯浓度 0.25 %为正常作业状态,在此限值内宜采用通用设备;(3)瓦斯浓度在0.25 %时,为警戒防爆作业状态,在此限值内应采取调整通风量,充分稀释隧道内瓦斯气体,待瓦斯浓度降低至0.25%以下,再采用一般隧道施工方法正常施工。综合施工成本、工期等因素,本隧道采用第一种施工模式组织施工,即采取措
18、施控制瓦斯浓度 0.25 %。采用光面爆破技术,多功能作业台架配YT-28钻人工钻眼,喷锚支护,级围岩采用台阶法开挖施工,级围岩采用CRD法开挖施工。软弱围岩地段仰拱超前,衬砌采用大型衬砌模板台车,长度12米;混凝土采用电子计量拌和站搅拌,罐车运输,泵送入模。4.6.2 煤层地段施工方法1)揭煤段长度与开挖断面选择 (1)揭煤段长度 根据其它瓦斯隧道经验,选择在遇到煤层前10m到揭开煤层后10m为揭煤段长度,按照揭煤方案进行施工。 (2)揭煤段的开挖断面瓦斯超限积聚的地点一般为隧道拱顶、掌子面、开挖周边凹陷处、侧洞等。因此在施工中,拱顶必须采用光面爆破技术。规范规定,在有瓦斯和煤尘爆炸危险的隧
19、道所使用的雷管为煤矿许用毫秒延期电雷管,总延期时间不得超过130ms。由此限定了爆破雷管段数。这也限定了隧道开挖断面,为此施工中采用台阶法。隧道瓦斯煤层地带施工中考虑采用中长台阶法施工,即在隧道距煤层至少20m时分为上、下断面开挖,待上半断面穿过煤层底板10m以上时,下半断面再揭开煤层。 2)揭煤作业流程 (1)工艺流程 第一步:超前探测。探测煤层厚度,走向,倾角;探测瓦斯、煤突出危险程度;探测是否涌突水;第二步:上半断面瓦斯排放。排放范围为上部7m,左右两侧各5m,下部3m;孔径0.75m;排放时间715d。 第三步:超前支护。超前自进式锚杆(排距1);超前小导管双液注浆。 第四步:上半断面
20、开挖。采用中长台阶法施工,严格揭煤爆破工艺。预留变形量。 第五步:初期支护。喷砼厚度10cm,格栅(钢架)支撑,间距0.5m,临时模注砼封闭厚度0.25。 第六步:下半断面瓦斯排放。排放范围为左右两侧各5m。孔径0.75m;排放时间57d。 第七步:下半断面分步开挖。分步开挖、分步接长格栅,支护封闭。 第八步:下半断面支护。格栅接长,喷砼或模注砼封闭,厚0.3m。下部临时砼封闭,包括仰拱封闭。 (2)工艺要点 第一步:超前钻孔探测进入煤层前10m要进行超前钻孔预测。如遇地质岩性明显变黑或随着掘进瓦斯浓度呈高梯度变大时,不论设计是否为煤层段,均应加强超前钻孔探测。 利用超前钻孔确切了解煤层层位、
21、厚度、煤质、顶底板岩性,在钻孔没有探测到煤层时,应确保工作面到钻孔探测范围边缘的距离20m,否则,应停止开挖,再打一次钻孔探测煤层。在掘进工作面距煤层顶板垂距10m以远处,打一组3个穿透煤层全厚的超前钻孔(75),详细记录岩芯资料,在距煤层顶板垂距5m以远处,打3个穿透煤层全厚的预测孔(50),见煤后,改用电煤钻,同时实施监测预报,判定突出危险程度、瓦斯溢出浓度等。在距煤层顶板垂距5m以远处,打3个超前钻孔,探清楚距离煤层2.5m岩柱准确位置,防止误穿煤层。 第二条:上半断面瓦斯排放 采用钻孔排放作为防突的主要手段,在施工中,选择瓦斯排放参数为: 排放瓦斯工作面与煤层之间必须有一个安全岩柱,煤
22、炭部门防突细节规定,对于坚硬岩层其厚度3.5m,松软岩层5.0m。 排放范围为开挖线上方7m,两侧5m,上半断面开挖时其底部以下为3m,下半断面开挖时其底部以下为2m。 3)石门揭煤揭石门前只施钻煤层中上部排放孔;进入煤层后,只施钻中下部排放孔。利用上下半断面开挖的时间差,在上半断面的底部提前施工下半断面的排放钻孔,一个煤层排放总时间约15天。揭石门阶段的排放孔施钻完后排放57天,一般均可使瓦斯压力降到1.0MPa以下。钻孔排放施工:喷射10cm厚砼封堵工作面加固支护安装钻机布置钻孔钻孔排放效果检验。防突措施效果检验:在瓦斯压力降至1.0MPa以下的前提下,揭开煤层和过石门阶段,钻完孔后5天;
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