劉偉幫

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司， 重慶 401122)

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分區(qū)管理在天坪瓦斯隧道中的應(yīng)用

劉偉幫

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司， 重慶 401122)

依據(jù)瓦斯?jié)舛葮?biāo)準(zhǔn)對隧道瓦斯工區(qū)進(jìn)行分區(qū)管理，對施工通風(fēng)、機(jī)械、監(jiān)測及應(yīng)急救援設(shè)施按不同區(qū)段實(shí)施管理，以實(shí)現(xiàn)瓦斯隧道風(fēng)險(xiǎn)管理與資源的合理匹配。

瓦斯隧道；管理等級；濃度標(biāo)準(zhǔn)；分區(qū)管理

TB 10120—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(shí)，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 ?！币蛲咚顾淼谰哂刑厥庑裕┰酵咚苟温湟话愣驾^短，即整個(gè)隧道只有穿越瓦斯段落存在危險(xiǎn)，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(fèi)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(jìn)行分析，并通過調(diào)整通風(fēng)方式、加強(qiáng)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?biāo)準(zhǔn)對瓦斯工區(qū)進(jìn)行分區(qū)管理，其可有效降低管理風(fēng)險(xiǎn)，減少投資，保證工期。

1 隧道瓦斯工區(qū)管理等級劃分

TB 10120—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(gè)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(gè)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(xiǎn)性與隧道風(fēng)路中回風(fēng)道斷面大小、工區(qū)進(jìn)風(fēng)段落長度、瓦斯涌出量、通風(fēng)方式有關(guān)[5]。因此，瓦斯隧道在煤系地層段施工時(shí)應(yīng)根據(jù)TB 10120—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(fēng)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13.978 km。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(dān)橫洞主井1 050 m、橫洞副井1 061 m、平行導(dǎo)洞3 600 m及雙線正洞4 137 m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、2.6 m，實(shí)測最大瓦斯含量達(dá)13.91 m3/t，壓力達(dá)1.342 MPa。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。

表1 隧道瓦斯工區(qū)管理等級劃分[6]

圖1 天坪隧道橫洞瓦斯工區(qū)施工布置示意

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(jìn)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(jìn)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(fēng)和洞內(nèi)固定設(shè)備進(jìn)行前期布置，避免后期長距離更換通風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)管理。具體分區(qū)如圖2所示。

圖2 第1階段瓦斯分區(qū)管理示意

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(shí)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(gè)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(dú)頭壓入式通風(fēng)。主、副井井口各安裝2臺性能相同的通風(fēng)機(jī)(132 kW×2)，一臺通風(fēng)，一臺備用，且主通風(fēng)機(jī)和備用通風(fēng)機(jī)的電源均取自同時(shí)帶電的相互獨(dú)立的電源，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，須保證備用通風(fēng)機(jī)正常工作[9]。

該階段副井開挖至平行導(dǎo)洞時(shí)，向煤系地層開挖，并進(jìn)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(jìn)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(jìn)入煤系地層前，采用Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)管理；進(jìn)入煤系地層后采用Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)管理。此階段正洞工作面距煤層較遠(yuǎn)，應(yīng)按低瓦斯區(qū)段管理，即Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)管理。具體分區(qū)如圖3所示。

圖3 第2階段瓦斯分區(qū)管理示意

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(shí)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(shí)平行導(dǎo)洞工作面已穿過煤層，進(jìn)口方向正洞進(jìn)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(shí)瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)3.9%，經(jīng)45 min通風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)管理；正洞進(jìn)入煤系地層后按Ⅰ級風(fēng)險(xiǎn)管理；正洞在橫洞主井井底利用風(fēng)墻將橫洞工區(qū)與出口工區(qū)隔離，出口端按Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)管理。具體分區(qū)如圖4所示。

圖4 第3階段瓦斯分區(qū)管理示意

從圖4可以看出，通風(fēng)機(jī)全部置于主井正洞出口方向，風(fēng)機(jī)與風(fēng)門的距離大于20 m，且2道風(fēng)門間設(shè)置了出風(fēng)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(fēng)墻，風(fēng)墻上預(yù)留正反2道風(fēng)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(fēng)的風(fēng)機(jī)安裝在平行導(dǎo)洞大里程端距23#通道50 m處；正洞供風(fēng)的風(fēng)機(jī)安裝在24#通道內(nèi)，且在23#和24#通道之間安裝1臺55 kW射流風(fēng)機(jī)，橫洞副井進(jìn)口處安裝1臺55 kW射流風(fēng)機(jī)作為備用風(fēng)機(jī)，平行導(dǎo)洞及正洞工作面最遠(yuǎn)通風(fēng)距離按1 200 m考慮，以滿足通風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)管理；正洞通過煤系地層后按Ⅲ級風(fēng)險(xiǎn)管理；正洞出口方向風(fēng)墻不拆除，出口端仍按Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)管理。具體分區(qū)如圖5所示。

圖5 第4階段瓦斯分區(qū)管理示意

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(bào)、基礎(chǔ)是濃度檢測、關(guān)鍵是加強(qiáng)通風(fēng)、重點(diǎn)是設(shè)備防爆、補(bǔ)救是超前探測”的原則，依據(jù)瓦斯?jié)舛葮?biāo)準(zhǔn)合理按階段布設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)，安全有效地完成了各階段施工通風(fēng)、機(jī)械、監(jiān)測及應(yīng)急救援設(shè)施的不同等級配置，實(shí)現(xiàn)了瓦斯隧道各區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)管理與資源的合理匹配，降低了管理風(fēng)險(xiǎn)，減少了資源投入，并節(jié)省了工期。而如果按TB 10120—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(fèi)用，延長工期。

瓦斯隧道穿越煤系地層時(shí)，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(fēng)能力、布設(shè)密不可分，是一個(gè)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(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)投入有依據(jù)、設(shè)備配置有根據(jù)、安全責(zé)任有落實(shí)的目標(biāo)。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范:TB 10120—2002[S].北京：中國鐵道出版社，2002

[2] 國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[3] 張貴銅.鐵路隧道瓦斯等級劃分的探討[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(10)：78.

[4] 趙階勇.鐵路瓦斯隧道施工特點(diǎn)及問題探討[J].隧道建設(shè)，2011(1)：82.

[5] 雷升祥.瓦斯隧道施工技術(shù)與管理[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[6] 苑郁林.瓦斯隧道等級劃分新證[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(9)：65-70.

[7] 楊立新.現(xiàn)代隧道施工通風(fēng)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2012.

[8] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].北京：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，2009.

[9] 中華人民共和國鐵道部.鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程:TB 10304—2009[S].北京：中國鐵道出版社，2009.

Application of Partition Management in Tianping Gas Tunnel

LIU Weibang

This paper introduces partition management of gas zone of tunnel according to different gas concentration standard, to carry out management to different partitions and segments regarding construction ventilation, machines, supervision and emergency facilities, so to realize gas tunnel risk management and rational matching of resources.

gas tunnel; management grade; concentration standard; partition management

10.13607/j.cnki.gljt.2016.05.022

中鐵隧道集團(tuán)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(隧研合2013-01)

2016-06-07

劉偉幫(1972-)，男，甘肅省白銀市人，本科，高工。

1009-6477(2016)05-0096-04

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