賈一忱

摘要：我國(guó)在十二五期間提出大力修建鐵路計(jì)劃，其中隧道比例很大，而瓦斯隧道因?yàn)槲ｋU(xiǎn)性高，施工難度大越來(lái)越引起人們的關(guān)注，瓦斯的產(chǎn)生是由于古代動(dòng)植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成，在高溫、高壓的環(huán)境中，在成煤的同時(shí)，由于物理和化學(xué)作用，繼續(xù)生成瓦斯。因?yàn)橥咚挂兹家妆?，而且?jīng)常與煤層等易燃物共同存在，所以在隧道施工中，去除這部分危險(xiǎn)源的過(guò)程就是揭煤，本文以項(xiàng)目為例，著重講述隧道揭煤施工工藝。

關(guān)鍵詞：隧道；揭煤；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―48―02

1工程概況

滬昆客專斗磨瓦斯隧道位于貴州省安順市境內(nèi)，隧址區(qū)基巖大多裸露，斗磨隧道含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l），厚約465m，巖性以黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r為主，含煤（線）20余層，煤層總厚5.7m左右，含煤系數(shù)為1.5%；黑色含碳泥巖與煤層為瓦斯生氣層，煤層處于焦煤變質(zhì)階段，瓦斯生成量較大，其上部粉砂巖、灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖為瓦斯覆蓋層，巖石顆粒較細(xì)、致密，對(duì)瓦斯封閉較好，瓦斯壓力達(dá)0.9MPa。隧道施工開(kāi)挖中具有煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)。根據(jù)其它瓦斯隧道經(jīng)驗(yàn)，以及煤與瓦斯突出相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，選擇在探明煤層前10m到揭開(kāi)煤層后10m為該未知煤層的揭煤段長(zhǎng)度。如下圖1-1

揭煤段長(zhǎng)度：

揭煤段的開(kāi)挖斷面

開(kāi)挖采用爆破開(kāi)挖，在有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的隧道所使用的雷管為煤礦許用毫秒延期電雷管，總延期時(shí)間不得超過(guò)130ms。采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，待上半斷面震動(dòng)爆破揭開(kāi)煤層后，下半斷面再采用震動(dòng)爆破揭開(kāi)煤層。

2作業(yè)流程

由于該煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性較大，特制定專門的揭煤防突措施，按照揭煤作業(yè)流程進(jìn)行操作，揭煤施工技術(shù)如下：

第一步：（1）距煤層最小法向距離10m時(shí)，進(jìn)行超前探測(cè)，探測(cè)煤層位置。根據(jù)鉆孔坐標(biāo)、鉆孔角度、見(jiàn)煤深度等指標(biāo)確定煤層厚度，走向，傾角；

（2）發(fā)現(xiàn)煤層后進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)程度；本次主要采用瓦斯壓力測(cè)定法與綜合指標(biāo)法進(jìn)行突出預(yù)測(cè)；

（3）根據(jù)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，制定專項(xiàng)防突措施，鉆孔進(jìn)行瓦斯排放。按設(shè)計(jì)打設(shè)瓦斯排放孔進(jìn)行瓦斯排放；

（4）瓦斯排放結(jié)束后，進(jìn)行瓦斯排放措施效果檢驗(yàn)，主要采用的鉆屑指標(biāo)法和瓦斯涌出初速度進(jìn)行驗(yàn)證。如驗(yàn)證瓦斯排放措施效果不理想應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

（5）正常掘進(jìn)至距煤層最小法向距離5m。

第二步：距煤層最小法向距離5m時(shí)，進(jìn)行瓦斯突出預(yù)測(cè)驗(yàn)證。有突出危險(xiǎn)采取鉆孔排放措施，無(wú)危險(xiǎn)則正常掘進(jìn)至距煤層最小法向距離2m

第三步：距煤層最小法向距離2m時(shí)，進(jìn)行瓦斯突出預(yù)測(cè)驗(yàn)證。有突出危險(xiǎn)采取鉆孔排放措施。

第四步：確認(rèn)無(wú)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)后，首先采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行注漿支護(hù)，然后采用震動(dòng)爆破進(jìn)行揭煤，平導(dǎo)采用上下臺(tái)階法分步進(jìn)行開(kāi)挖，待上臺(tái)階揭穿煤層后進(jìn)行下臺(tái)階揭煤。

第五步：進(jìn)入煤層后，注意邊驗(yàn)證邊掘進(jìn)，保證施工安全，過(guò)煤段支護(hù)施工應(yīng)該采用金屬骨架超前支護(hù)，以“先注漿、后開(kāi)挖、快封閉、勤量測(cè)”來(lái)封閉瓦斯，同時(shí)對(duì)隧道圍巖位移變形做到經(jīng)常觀測(cè)，防止出現(xiàn)過(guò)煤后突出。

在進(jìn)行瓦斯排放措施并檢驗(yàn)有效以后進(jìn)行平導(dǎo)揭煤施工，平導(dǎo)采用上下臺(tái)階法進(jìn)行揭煤施工，先進(jìn)行上半部揭煤施工，待揭開(kāi)煤層以后進(jìn)行下半部的揭煤施工。揭煤施工采用震動(dòng)爆破，在洞外距洞口20m以上的安全地點(diǎn)放炮，洞內(nèi)停電撤人。震動(dòng)爆破的具體技術(shù)要求如下：

（1）震動(dòng)爆破炸藥使用安全等級(jí)不低于三級(jí)的煤礦許用炸藥，其單位巖體炸藥量按正常掘進(jìn)2倍確定。最后一段起爆延期時(shí)間不得超過(guò)130ms。

（2）采用正向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，要求炮眼中巖眼不得打入煤層，眼底距煤層0.2m，如果巖眼已打入煤層必須在眼底充填炮泥，炮泥在巖石段不少于0.2m。

（3）煤眼穿過(guò)煤層，煤眼個(gè)數(shù)大致為巖眼個(gè)數(shù)的一半。煤眼與巖眼相間布置，一般先引爆巖眼；設(shè)計(jì)煤眼在煤層段和巖石段應(yīng)分段裝藥，并用長(zhǎng)0.25m的炮泥隔開(kāi)。

（4）所有炮眼在炸藥與封泥間裝1～2個(gè)水炮泥，封泥都必須密實(shí)地裝至孔口。

（5）爆破必須選用同一廠家、同一生產(chǎn)批次的電雷管，并進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試，一次爆破所用電雷管的電阻值相差不得超過(guò)0.3？。

（6）裝藥前應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，并將工作面清理整潔，裝藥地點(diǎn)20m范圍內(nèi)不得有電氣設(shè)備，應(yīng)避免在雷擊期間進(jìn)行裝藥爆破作業(yè)；

（7）電雷管根據(jù)起爆器性能選擇合適的方式連接，但必須使通過(guò)每發(fā)電雷管的電流達(dá)到電雷管的引爆電流2倍以上。

（8）爆破母線采用信號(hào)專用電纜，所有母線接頭和電雷管腳線的連接使用絕緣膠布包扎嚴(yán)密，并盡可能減少接頭，以減少爆破母線的電阻。

震動(dòng)爆破參數(shù)確定：

（1）炮眼數(shù)目確定

炮眼數(shù)目可參考下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：N為炮眼個(gè)數(shù)，S為隧道斷面面積，f為巖石堅(jiān)固性系數(shù)。

由于揭煤防突采用震動(dòng)爆破，炮眼數(shù)目可以設(shè)計(jì)為上述計(jì)算值的1.5到2倍。另外據(jù)《防止煤與瓦斯突出細(xì)則》規(guī)定，震動(dòng)放炮應(yīng)該按照石門斷面積的4—5倍進(jìn)行確定。

（2）單孔裝藥量計(jì)算

Q0=α×L×G÷h

α-裝藥系數(shù)，取 0.75；h-每個(gè)藥卷長(zhǎng)度，0.25m；G-每個(gè)藥卷重，0.15Kg；L-炮孔深度。

（3）確定掌子面開(kāi)挖總藥量

Q=Q*×N*

式中：N*為炮眼總數(shù)，Q*為單孔平均藥量。

（4）炮眼布置與炮眼參數(shù)

平導(dǎo)上半部爆破炮眼布置可以參照?qǐng)D1-2。平導(dǎo)上半部爆破炮眼參數(shù)可參考表2。

（5）震動(dòng)放炮時(shí)隧道系統(tǒng)維護(hù)

由于震動(dòng)放炮爆破強(qiáng)度較大，容易造成煤層突出，因此為了減小煤層突出強(qiáng)度，震動(dòng)放炮的實(shí)施過(guò)程中建議在隧道中設(shè)置防突檔欄。對(duì)于突出危險(xiǎn)性較大的煤層，在距開(kāi)挖掌子面6-8m處設(shè)置特制的金屬擋欄（如圖1-3），對(duì)于突出危險(xiǎn)性較小的煤層，可在距工作面3-5m處用矸石堆或木垛擋欄，如圖1-4。

過(guò)煤初期支護(hù)

過(guò)煤段初期支護(hù)噴射砼采用C30氣密性混凝土，厚18cm，Φ8鋼筋網(wǎng)，拱墻Ⅰ14工字鋼，鋼架間距1.0m，拱墻采用Φ22普通砂漿錨桿，長(zhǎng)3.0m。

揭煤施工中及時(shí)施做拱架支護(hù)，以防止冒頂事故的發(fā)生。先初噴4cm厚混凝土封閉巖面，施工系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)片，安裝鋼架噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

由于煤系地層圍巖較為破碎，隧道過(guò)煤段需加強(qiáng)支護(hù)，并且定期進(jìn)行隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)，防止圍壓變形過(guò)大造成事故。

3結(jié)語(yǔ)

揭煤施工中，從揭開(kāi)煤層到過(guò)煤門全過(guò)程，都有突出的危險(xiǎn)性，甚至可能發(fā)生連續(xù)突出，延期突出等，比一般掘進(jìn)工作面突出更加危險(xiǎn)，破壞性更大，所以為了防治隧道揭煤時(shí)發(fā)生突發(fā)現(xiàn)象，必須制定科學(xué)嚴(yán)密的揭煤防突出措施及應(yīng)急預(yù)案，規(guī)范施工，確保揭煤施工安全進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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