【摘要】水工隧洞煤與瓦斯突出的防治方法，應(yīng)根據(jù)具體的工程特點合理安排施工，滿足工程實體質(zhì)量的需要，文中以具體的工程實例為基礎(chǔ)，論述了防止方法的可行性和實用性。

【關(guān)鍵詞】隧洞；煤；瓦斯；突出；防治方法

通過在重慶市忠縣白石水庫擴建工程總干渠4#隧洞工程的具體施工管理，對水工隧洞煤與瓦斯突出有了一定的了解，根據(jù)本工程的施工特點并結(jié)合水利工程的相關(guān)理論知識，就水工隧洞如何防治煤與瓦斯突出談一點體會。

1.工程概況

此隧洞地處重慶市忠縣巴營山脈，進口位于白石鎮(zhèn)華富村陳家溝騎龍嘴，出口位于忠州鎮(zhèn)松柏村下韓家溝，全長7238米，只有進、出口兩個施工作業(yè)面，無施工支洞。設(shè)計隧洞斷面為城門型（直墻半園拱），開挖斷面尺寸為：洞寬3.4米，洞高3.45米，直墻高1.75米，半園拱半徑1.7米，設(shè)計斷面面積10.49平方米，4#隧洞經(jīng)對總干渠4#隧洞就按照瓦斯隧洞施工要求，重慶煤炭科學(xué)研究院瓦斯專家現(xiàn)場勘察確定4#隧洞為高瓦斯隧洞。

2.瓦斯概述

瓦斯的成份比較復(fù)雜，其主要成份是甲烷（CH4，俗稱沼氣），占80%～90%以上，另外還含有其它烴類及CO2和稀有氣體。沼氣無色、無味、無毒，比空氣輕，難溶于水，遇火即燃燒或爆炸。瓦斯主要是以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在于煤、巖體中。瓦斯的游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)是在一定溫度和壓力條件下的動平衡，當壓力升高或溫度降低時，一部分瓦斯將由游離狀態(tài)轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)，即吸附；反之，如果壓力降低或溫度升高時，一部分瓦斯就由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)，即解吸。而當隧洞施工揭穿吸附有瓦斯的巖層時，巖層中的吸附瓦斯就會大量解吸為游離瓦斯。

3.煤與瓦斯突出的原因和特征

3.1突出原因和后果

煤與瓦斯突出是施工過程中發(fā)生的一種煤與瓦斯的突然運動現(xiàn)象。飽含瓦斯的煤層或地質(zhì)構(gòu)造，在地質(zhì)構(gòu)造力、地層靜壓力的綜合作用下，積蓄了一定的彈性潛能，處于彈性變形狀態(tài)，然而，由于隧洞施工，必然引起平衡狀態(tài)的煤與瓦斯壓力體系遭到破壞，彈性潛能和游離瓦斯突然釋放，煤、巖層內(nèi)裂隙迅速增加，吸附瓦斯在瞬間大量解吸，煤、巖體進一步破壞，瓦斯壓力迅速上升，瓦斯將大量涌向隧洞空間，當瓦斯壓力大于煤（巖）壁的強度，高壓瓦斯就能沖破煤（巖）壁，攜帶著破碎了的煤、巖以極快的速度噴向隧洞空間，在氣流運動過程中，煤、巖進一步粉碎形成大量粉狀煤、巖，含有細粒煤、巖的氣流產(chǎn)生的動力沖擊作用，能破壞隧洞內(nèi)的設(shè)備和設(shè)施，噴出的瓦斯能充滿隧洞，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸。危機施工安全，增大施工難度，且嚴重影響施工工期。

3.2煤與瓦斯突出的基本特征

煤與瓦斯突出按動力現(xiàn)象分為突出、壓出和傾出三種，突出的動力現(xiàn)象明顯，突出的煤向外拋出的距離較遠，且破碎程度較好，破壞性尤為嚴重，瓦斯涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯含量，壓出的動力現(xiàn)象較明顯，壓出的煤位移和距離較小，且呈塊狀，瓦斯涌出量增大；傾出無明顯動力現(xiàn)象，傾出的煤就地按自然安息角堆積，瓦斯涌出量明顯增加。

4.隧洞穿越有突出危險瓦斯巖層的防治措施

4.1鉆屑瓦斯解吸指標法預(yù)測煤層突出危險性

當隧洞施工接近突出危險吸附瓦斯巖層10m（垂距）以前，打兩個穿透煤層全厚且進入煤層頂（底）板≥0.5m的前探鉆孔，進一步探明煤層的賦存狀態(tài)（煤層傾角、厚度）和瓦斯情況，同時起到加速排放瓦斯的作用，在距煤層5m（垂距）時，至少打兩個直徑50～70mm的預(yù)測鉆孔。在預(yù)測鉆孔進煤層時，用孔徑1mm和3mm的篩子篩分鉆屑，用MD-2型解吸儀測定解吸指標△h2（Pa），用ATY型突出預(yù)測儀測定瓦斯解吸指標K1，當實測任一解吸指標大于表1中的突出危險臨界值時，則預(yù)測為突出危險煤層，反之無突出危險。

4.2隧洞穿越有突出危險煤層的施工

在隧洞施工中，當隧洞穿越有突出危險煤層時，常采用抽放瓦斯或排放瓦斯的防治措施，但執(zhí)行這些措施的時間均較長（>3個月），而水工隧洞施工往往工期較緊，因此，結(jié)合水工隧洞的施工手段及工期需要，采取超前管棚與震動放炮的方法穿越有突出危險的煤層。

4.2.1超前管棚的架設(shè)

當隧洞巖石工作面距煤層2m（垂距）時，沿隧洞頂部和兩側(cè)邊墻布置超前管棚，管棚間距0.2～0.4m（圍巖破碎時取小值），使泥漿對井壁及裂隙的影響盡量減小，以提高滲透力，增大出水量。

4.2.2震動放炮

震動放炮的炮眼布置按光面爆破要求，炮眼數(shù)量為通常放炮的2～3倍，煤眼、巖眼交錯布置，也就是煤眼穿透煤層，巖眼不得打入煤層。如果巖眼打入煤層，必須在巖眼底部充填0.2m炮泥，打穿煤層的炮眼都在炸藥與封泥間裝1～2個水炮泥，封泥密實地裝至孔口。震動放炮的單位耗藥量為正常施工時的1.5～2倍。采用電毫秒雷管，一次性全斷面揭穿或揭開煤層，若煤層傾角較緩，采用臺階法施工，但必須保證隧洞工作面距煤層的巖柱厚度≥2m，然后采用震動放炮一次性全斷面揭穿或揭開煤層。

4.2.3適用條件和特點

超前管棚的架設(shè)可有效地控制動壓對圍巖的破壞，震動放炮一次性揭穿或揭開煤層，避免了大量瓦斯突然涌出造成的安全危害，并極大地縮短了隧洞穿越煤層的施工時間。這種方法適用于具有壓出特征的煤層。對于具有突出特征的煤層，要與抽放瓦斯或排放瓦斯的措施相結(jié)合。管棚穿透煤層進入頂（底）板0.5m，管棚直徑≥50mm，并通過管棚向煤層和圍巖注漿，超前管棚與鋼拱架配套施工，超前管棚架設(shè)在鋼拱架上。

4.2.4施工中的要點

（1）超前管棚起支撐、穩(wěn)固圍巖的作用，架設(shè)必須牢固。

（2）震動炮眼的布置要嚴格按設(shè)計要求施工，裝藥結(jié)構(gòu)要合理，達到一次性揭穿或揭開煤層的目的。

（3）施工中要加強瓦斯的檢查，發(fā)現(xiàn)異常，必須采取措施，嚴禁超限作業(yè)。

（4）必須打前探鉆孔，避免施工中誤穿煤層，超前探鉆孔超前距≥2m。

5.隧洞穿越無突出危險煤層的施工

隧洞穿越無突出危險煤層時，由于煤層中吸附瓦斯大量解吸，涌向隧洞空間，所以，當隧洞施工至煤層2m（垂距）時，仍然采用震動放炮一次性揭穿或揭開煤層，以免施工中瓦斯涌出量突然增大而造成安全危害。

6.瓦斯防范

6.1按隧洞的最大瓦斯突出量供給足夠的風(fēng)量，根據(jù)隧洞施工的最大長度選擇風(fēng)機和風(fēng)筒，保證足夠的風(fēng)量達到工作面。

6.2在隧洞施工過程中，要加強瓦斯監(jiān)測，建立瓦斯監(jiān)測制度，必須進行日常的瓦斯檢查工作，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺仨殹?%。若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時采取措施。

6.3隧洞內(nèi)的電氣設(shè)備（包括電機車、裝巖機、電線電纜、開關(guān)、照明、接線盒、放炮器等所有施工用機電設(shè)備）全部使用防爆型設(shè)備且安設(shè)風(fēng)電閉鎖（停風(fēng)停電）和瓦斯電閉鎖（瓦斯超限停電）裝置。工人照明用燈也要使用煤礦專用礦燈

6.4風(fēng)流中安設(shè)瓦斯自動報警檢測斷電裝置，斷回風(fēng)流中的電器設(shè)備。

6.5工作面掘進必須要先探后掘，超前探孔應(yīng)不小于30-50米，以探明前方的瓦斯，硫化氫、地下水和地質(zhì)構(gòu)造等情況。

7.結(jié)論

煤與瓦斯突出是地壓、瓦斯、煤、巖體的物理機械性和重力綜合作用的結(jié)果，是十分復(fù)雜的動力現(xiàn)象。水工隧洞施工中，如何安全、有效地防治煤與瓦斯突出是值得研究的課題。超前管棚與震動放炮施工穿越動力現(xiàn)象不十分明顯的有突出危險煤層，效果是比較好的（依照礦山石門穿煤層的施工經(jīng)驗和方法）。同時，對施工工期十分有利，而且避免了瓦斯涌出量突然變化給隧洞施工帶來的安全危害。