解小偉

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

研究發(fā)現(xiàn)，地下存在CO 和NO2等有害氣體。在礦井中，這些有害氣體總稱為瓦斯。合理運用瓦斯隧道施工相關技術可以保證施工安全性與施工質量。結合實際工程，瓦斯隧道施工技術困難較大，稍有不慎便會誘發(fā)瓦斯爆炸，需要合理應用防突、支護及瓦斯監(jiān)測等技術，確保瓦斯隧道施工順利進行，消除施工的風險及隱患。

1 工程概況

實例工程情況如表1所示。

表1 工程詳細信息

2 瓦斯隧道施工要點分析

結合相關施工經驗可知，在瓦斯地層中修建隧道風險較大，施工技術難度高，因此將施工要點總結如下：

（1）存在瓦斯爆炸危險。如果未經瓦斯檢測等便強行施工，極易誘發(fā)安全事故。

（2）有瓦斯突出可能。實際施工中，地應力和瓦斯共同作用下，會使瓦斯突然噴出，從而演變成瓦斯災害[1]。

（3）在瓦斯隧道施工中，圍巖穩(wěn)定性評價十分重要，屬于基礎性保障，不容忽視。通過研究發(fā)現(xiàn)，瓦斯地層性能不穩(wěn)定，一般為軟弱圍巖，在整體結構中，瓦斯層中的軟分層結構不穩(wěn)定，對于支護施工有較高的技術要求。

3 超前地質預防措施

瓦斯隧道施工中要注意通風，超前地質預防措施通常在開挖以后使用，預報因圍巖變形而誘發(fā)的各種地形破壞。對地質構造的掌握以地質素描為主，同時，為獲得精確數(shù)據，通常配合簡單的物探測試，多采用超前水平鉆孔法、超前導坑法、物探法等技術。

3.1 超前水平鉆孔法

隧道施工需要對掌子面開展超前水平鉆探，在施工期間，通過鉆進速度測試，全面掌握隧道地質情況。通過巖心采取率統(tǒng)計等措施對施工掌子面進行綜合分析，確保前方地層的展布合理，地層巖石軟硬程度等符合施工標準。另外，研究發(fā)現(xiàn)，采用以上技術還可以獲得有關巖體完整性的數(shù)據，預判出空洞的分布位置。該技術實施期間的一個關鍵指標為巖心采取率，這項指標的數(shù)值主要反映巖體完整性，進而可以獲得巖體的節(jié)理裂隙發(fā)育狀況。實踐表明：巖心采取率低，施工風險性就會很大，表明巖體中節(jié)理裂隙安全系數(shù)低；反之，如果通過預報，發(fā)現(xiàn)巖心采取率高，就表明此處巖體呈現(xiàn)節(jié)理裂隙不發(fā)育狀態(tài)，則隧道施工會相對安全。

3.2 超前導坑法

在實際應用中，該方法滲透領域較廣，取得的成績也很突出。采用超前平行導坑技術進行地質超前預報需要考慮的因素較多，為了保證實施效果，應做好以下工作：首先，超前平行導坑施工中，需要完整、準確地記錄所遇地質情況，以便為后續(xù)隧道施工提供參考。其次，必要的測試一定要落實到位，借助試驗獲得的數(shù)據繪制地質圖，此項工作內容很多，需要對巖性、構造分布等完成一系列平面展示。最后，按超前平行導坑施工線型規(guī)律或超前平行隧道中呈現(xiàn)出的平面關系對地質情況進行評估、分析，推測隧道將遇到的地質情況。

在一些長瓦斯隧道中，通常有輔助導坑，在眾多輔助導坑中，又以平行導坑居多。但如果單純?yōu)榱烁纳普赐L，一般建議取消平行導坑。究其原因，平行導坑斷面小，在使用中，其高度遠低于正洞。加之瓦斯比空氣輕，瓦斯很容易聚集在正洞頂部，巷道式通風是將導坑作為回風巷道，難以排除正洞頂部的瓦斯，從而增加施工風險。另外，平行導坑設置對正洞的排煙降塵效果影響較大，正洞容易出現(xiàn)循環(huán)風，增加了不安全因素。

3.3 物探法

經實踐證明，該方法效果積極，技術較為先進，在隧道地質預測領域優(yōu)勢突出，是十分重要的地質預測方法?？梢越柚鶶E1243PEN 型探測儀完成相關的數(shù)據分析，進行負視速度法測試。研究發(fā)現(xiàn)，該方法的實施簡單，是借助聲波傳送原理預測前方地質情況。在實際操作中，需配合8～12 個檢波器，使檢波器共同發(fā)揮作用，在不同位置接收關鍵性震動源指令，通過分析在介質中傳來的聲波，完成精準的地質預判。同時在技術應用期間，還可以輔助計算機，完成聲波信息收錄，通過計算機觀察其變化。在實際應用中，借助該項技術可將前方圍巖情況清晰掌握，精準捕獲多項數(shù)據，如縱波速度等重要參數(shù)，結合這些具體參數(shù)對圍巖類別進行判斷。

4 施工技術

從上文分析了解到，瓦斯隧道施工存在很大隱患，不穩(wěn)定性因素較多。在整體施工中，對支護方案和施工技術要求較高，需要不斷完善相應的施工技術，以降低施工風險，科學進行瓦斯隧道施工。

4.1 完善安全施工機制

面對高難度的施工，需要尋求適宜的施工技術，從而保障施工安全。首先，結合項目實際情況，成立瓦斯監(jiān)控小組，最好分為兩級。一級領導小組以公司副總經理為首，主要任務是制定瓦斯監(jiān)控方案，確保施工方案安全、可靠。二級領導小組，需要以現(xiàn)場項目經理為代表，核心工作是負責方案的實施。在領導組織確認后，成立鉆探檢測組，在正式施工前，配齊瓦斯檢測設備，并對設備性能進行檢驗。在具體任務執(zhí)行期間，二級領導小組還要結合現(xiàn)實需求，落實好超前探孔及配套設備的管理工作，在工作中，結合實際的鉆探數(shù)據，完成鉆探結果的分析，以便為后期的瓦斯段施工提供指導[2]。為了確保施工安全，需要開展人員的系統(tǒng)培訓，全面進行瓦斯施工技術交底，培訓專職瓦斯檢驗員等，確保相關人員具有相應的上崗資格證書，從源頭保障人力配置達標，滿足施工安全控制的基礎需求。工作中，還要建立質量保證體系，嚴格落實灌漿質量控制，按事前、事中、事后貫徹落實，做到事前有指導，事后有驗收，在此基礎上實施全面安全管理，徹底、全面控制隧道施工，從而降低施工風險，保證施工質量。

4.2 開挖與襯砌

在項目實施階段，針對不同的區(qū)域，需要采取不同施工方法。正洞圍巖施工需采用正臺階法；而特殊區(qū)域，如瓦斯地段等，需要輔助上、下導坑法完成施工。另外，其他地段無特殊情況存在，均采用有軌運輸?shù)姆绞?，并在全段采用整體式模筑混凝土襯砌。為了保證混凝土質量，要在自動計量拌和站完成拌和，確保拌和均勻。采用軌行式輸送方式輸送混凝土，并利用輔助振搗棒將混凝土振搗密實。

針對隧道圍巖穩(wěn)定性不足的特征，進洞段的安全標準要求較高，常見的施工方法為三臺階法，效果圖見圖1。三臺階法是重要施工保障，不容忽視。具體施工步驟如下：

（1）填筑掌子面，最終的效果是形成一個斜坡道，在此之前要整理操作平臺。

（2）利用挖掘機優(yōu)先完成上臺階的施工。在具體操作中，應控制好每次開挖進尺，理想標準是100cm以內，不可使其超過拱架距離，否則將會影響施工效果。為了滿足施工的不同需求，也可以利用松動爆破技術完成開挖，該技術可代替挖掘機開挖[3]。

（3）支立拱架。支立拱架是施工的核心環(huán)節(jié)，不容忽視。操作中，要建立小型簡易臺架，并在其輔助下，在拱部設立固定錨桿，起到固定拱架的作用。對兩側拱腳，借助注漿小導管鎖定，為了持續(xù)強化固定效果，可在導管內插入22mm 螺紋鋼。在上述步驟完成后，對上臺階逐項施工，同樣要控制好上臺階進尺，只有當進尺達到設計標準后，中臺開挖步驟才可實施。在具體開挖階段，施工順序至關重要，先左側后右側，并保持左右兩側距離。

（4）三臺階開挖法的關鍵以及難度在于正臺階與三臺階完整的過渡地帶。在施工中，需要合理完成上臺階開始段的開挖，同時保障拱腳能夠落底，從而提升施工質量。圖1為三臺階法立體效果圖。

圖1 三臺階法立體效果圖

4.3 瓦斯檢測

在現(xiàn)實工作中，瓦斯檢測至關重要，可以保障施工安全。具體操作如下：

（1）積極控制好導坑內瓦斯?jié)舛?，通常標準含量?.5%以內。為了保證施工安全性，1h 至少檢查1次。當濃度指標超出0.5%，應隨時檢查，但最好不要離開掌子面，在檢查階段，一旦發(fā)現(xiàn)異常，需高度重視，及時報告，以防發(fā)生安全事故。

（2）瓦斯體積分數(shù)是重要參照，當體積大于2%時，在一定范圍內的施工需要立即停止，同時讓施工人員撤離。進行危險排除時要切斷電源。

（3）瓦斯檢查員職責重要，應具有相關資格證及豐富經驗。

（4）加強通風。在特殊地段作業(yè)時，通風機不能停風，以防瓦斯超標。為了安全起見，要合理配備瓦檢員，檢測瓦斯體積分數(shù)。

（5）在工作區(qū)域，需要配置瓦斯斷電儀，當瓦斯?jié)舛瘸瑯?，達到0.75%以上，該設備會自動報警。此時工人需及時撤離，同時將設備斷電，杜絕設備產生火花，誘發(fā)嚴重爆炸事故。

4.4 防突與支護

前文提到，在隧道項目實施階段，高標準的支護至關重要，屬于核心保障，應高度重視。工作中，需將鉆孔排放與真空抽放相結合，保障水力沖孔的效果，并輔助深孔松動爆破等措施，實現(xiàn)防突與支護。上述各種措施都是為了降低煤層中的瓦斯含量。當瓦斯含量不大時，最理想的方案是自然排放，也可選用效率更高的風筒進行瓦斯排放。當瓦斯量過大，自然排放沒有效果時，可插管排放，以提高效率。為防止瓦斯從仰拱底部溢出影響施工，在仰拱開挖后，應在最短時間內噴射C20 混凝土，對開挖面進行封閉。然后鋪設專用的瓦斯隔離防水板并及時填充。為發(fā)揮防水板的作用，必須將其與瓦斯隔離板連接，形成高密度封閉環(huán)，從而防止氣體溢入洞身。

4.5 鉆炮眼

在實際施工中，炮眼鉆設屬于特殊工序，工作危險性很大。在瓦斯層中鉆炮眼需要考慮諸多因素，稍有不慎便會誘發(fā)安全事故。在施工階段，應使瓦斯排放充分，降低施工風險。施工人員要參照爆破圖表，明確炮眼位置，并調整好打眼的角度和深度等。結合以往經驗可知，為了保證施工安全性，要合理控制工作面鉆機數(shù)量，不得超過2 臺。此外，如發(fā)現(xiàn)鉆孔涌水，并出現(xiàn)了頂鉆等異常情況，人員應立即撤離，待排除危險后方可繼續(xù)施工。

5 結語

通過上述施工分析可知，瓦斯隧道施工風險較高，在具體施工環(huán)節(jié)，要考慮諸多影響因素。在現(xiàn)階段，為控制瓦斯隧道的施工風險，確保施工安全性，就應結合工程實際情況，運用合理的施工技術，才能提升瓦斯隧道施工的安全性，最終高質量地完成施工任務。