华蓥山瓦斯专顶施工方案

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华蓥山瓦斯专顶施工方案

南充~大竹~梁平高速公路

四川公路桥梁建设集团有限公司

第二章隧道瓦斯概况 2

某市绿化工程施工组织设计.doc2.1华蓥山隧道设计概况 2

2.2隧道瓦斯地质概况 2

第三章瓦斯及其它有毒有害气体超前探测 6

3.1瓦斯及有毒有害气体超前探测原则 6

3.2瓦斯超前探测设计 7

3.2.1φ108地质超前探孔 7

3.2.2钻孔瓦斯测试及动力现象分析 9

3.2.3瓦斯预探中的瓦斯考察方法 10

3.2.4φ50超前验证孔 11

3.2.5煤与瓦斯突出危险性测试 12

第四章瓦斯及有毒有害气体浓度管理 15

4.1加强通风防止瓦斯积聚及硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体浓度超标 15

4.2加强瓦斯及有毒有害气体监测监控 15

4.3通风瓦斯及有毒有害气体装备配置 18

第五章瓦斯及有毒有害气体自动监测 19

5.1监控方案总述 19

5.2监控系统配置方案及监控管理 19

第六章瓦斯及有毒有害气体人工监测 24

6.1瓦斯及有毒有害气体人工监测人员安排及工作形式 24

6.2人工瓦斯及有毒有害气体监测方案 25

第七章瓦斯隧道电气与作业机械 27

7.1机电设备及供配电系统安全技术要求 27

7.2电缆线路的安全技术要求 27

7.3配电箱的安全技术要求 28

7.4电气装置的选择安全技术要求 29

7.6接地与防雷安全技术要求 30

7.8隧道机电设备要求 31

第八章瓦斯隧道钻爆作业 34

8.1瓦斯隧道开挖施工方案 34

第九章揭煤、防突措施及排放瓦斯 36

9.1揭煤防突施工方法 36

9.1.1施作超前钻孔,探明煤层位置和瓦斯情况 36

9.1.2施作预测孔,进行煤与瓦斯突出危险性预测 36

9.1.3防治瓦斯突出技术措施 36

9.1.4瓦斯排放 37

9.1.5防突效果检验 37

9.1.6放炮揭开和穿过煤层 37

9.2揭煤、防突及排放瓦斯具体设计 37

9.2.1控制煤层层位的钻孔布置 39

9.2.2突出预测方法及预测钻孔布置 39

9.2.3防治突出技术措施 41

9.2.4超前支护 44

9.2.5防突措施效果检验 44

9.2.6放炮揭煤及穿过煤层爆破设计 45

9.2.7安全防护措施 49

9.2.8瓦斯抽放设计 49

第十章瓦斯段喷砼、二衬砼及防排水 50

10.1初期支护及二次衬砌防瓦斯方案 50

10.2防排水方案 52

10.2.1洞身防水 52

10.2.2洞身排水 52

第十一章瓦斯隧道施工通风管理 54

11.1施工通风总体要求 54

11.1.1一般要求 54

11.1.2通风系统设置的要求 54

11.2施工通风检测 56

11.2.1风速测定 57

11.2.2隧道通风量计算 60

11.2.3瓦斯浓度的测定 61

11.2.4隧道瓦斯绝对涌出量计算 61

11.3施工通风安全措施 61

11.3.1施工通风安全管理措施 61

11.3.2施工通风安全技术措施 65

第十二章瓦斯隧道火源控制 71

12.1防止明火措施 71

12.2防止出现爆破火焰措施 72

12.3防止出现电火花措施 72

12.4防爆、限爆措施 74

第十三章瓦斯事故应急预案 76

13.1编制依据 76

13.2编制目的 76

13.3适用范围 76

13.4.1应急救援组织机构 76

13.4.2项目应急救援人员组成及通讯方式 76

13.4.3应急救援组织管理职责 77

13.5华蓥山高隧道瓦斯灾害的预测及特点 79

13.5.1灾害的预测 79

13.5.2灾害可能发生的原因和位置 80

13.5.3灾害特点 80

13.6灾害的预防、预警及措施 80

13.6.1灾害的预防 80

13.6.2预警 83

13.6.3预防措施 83

13.6.4应急程序 86

13.6.5发生瓦斯及有毒有害气体爆炸的应急预案 89

13.7报警、监控系统和报告程序 91

13.7.1报警、监控系统 91

13.7.2报告程序 91

13.8保护措施程序 91

13.9信息发布 92

13.10培训和宣传、演练 92

13.10.1培训内容 92

13.10.2逃生演练 92

13.11应急结束 93

13.12后期处置 93

13.12.1调查和总结 93

13.12.2联合调查 93

13.12.3事故处理 94

1)、南充~大竹~梁平(川渝界)高速公路两阶段施工图华蓥山隧道汇报简本。

2)、南充~大竹~梁平(川渝界)高速公路华蓥山隧道洞口施工准备资料。

3)、本单位进场后现场勘察、调查及实际测量所了解的实际情况。

4、《煤矿安全规程》(2011版)。

6)、《防治煤与瓦斯突出规定》国家安全生产监督管理总局第19号令。

2.1华蓥山隧道设计概况

本线隧道采用以下主要技术标准:

(1)道路等级:双向四车道高速公路;

(2)设计速度:80km/h;

本隧道建筑限界按设计行车速度80km/h的双向四车道高速公路,建筑限界宽10.25m(其中左侧检修道宽0.75m,左侧侧向宽度0.5m,行车道宽3.75m×2,右侧侧向宽度0.75m,右侧检修道宽0.75m),净高5m。

建筑限界宽13m(其中左侧检修道宽0.75m,左侧侧向宽0.5m,行车道宽3.75×2m,紧急停车带宽3.5m(包含右侧侧向宽度),右侧检修道宽0.75m),净高5m。

3)人行横通道:2m×2.5m(宽×高);

4)车行横通道:4.5m×5m(宽×高);

(4)行驶方向:隧道分修,单向行驶;

(5)设计荷载:公路-I级;

(6)隧道防水等级:一级,二次衬砌混凝土抗渗等级不小于S8,抗水压衬砌段二次衬砌混凝土抗渗等级不小于S12;

(7)地震基本烈度:地震动峰值加速度0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,其对应地震基本烈度为Ⅵ度;

2.2隧道瓦斯地质概况

隧址区位于四川盆地东部。按西南地区区域地层表(四川分册)划分,属扬子地台区四川盆地分区万县小区。隧址区含煤地层为三叠系上统须家河组(T3xj),二叠系上统龙潭组(P2l)。其中二叠系上统龙潭组深埋地下,区内未出露。三叠系上统须家河组(T3xj)为本次评价区的主要含煤地层,含煤地层为过渡相的湖滨三角洲,河床沼泽相沉积,由于地壳震荡频繁,致使煤岩层纵、横向变化大。区内含煤地层分布在:

ZK106+128~ZK106+940、ZK109+515~ZK110+150、ZK112+090~ZK113+773段。

须家河组(T3xj)为区内含煤岩系,属河流—湖沼含煤沉积。由灰、深灰色泥岩、钙质砂岩、岩屑砂岩、砾岩及煤组成,富含植物化石,岩性特征明显,旋徊结构清楚,与下伏岩层为假整合接触。根据岩性、含煤性、旋徊结构特征,自上而下划分为七个岩性段。其中T3xj2、T3xj4、T3xj6为灰色中~厚层状细~粗粒长石石英砂岩夹粉砂质泥岩透镜体,为砂岩段;T3xj7、T3xj1、T3xj3、T3xj5为含煤段。现将含煤段岩性特征分述如下:

须家河组第七段(T3xj7),为黄灰色、灰色薄层状泥岩、砂质泥岩,夹细粒砂岩,煤层煤线2~3层,具水平层理,缓波状层理。煤层均为薄煤层,无开采价值,厚10.14~45.45m。

须家河组第五段(T3xj5),为区域性含煤段,厚45.64~100.69m。按岩性组合特征可划分为上、中、下三个亚段,即:

须家河组第三段(T3xj3),为黄灰色、灰色薄层状泥岩、砂质泥岩,夹细粒砂岩,煤层煤线2~3层,具水平层理,缓波状层理。煤层均为薄煤层,无开采价值,地表仅有零星挖掘痕迹。厚17.19~38.80m。

须家河组第一段(T3xj1),灰色、浅灰色薄层状泥岩、砂质泥岩夹细粒石英砂岩,顶、底部各夹薄煤一层,与下伏地层呈假整合接触。厚0~15.66m。

根据地质调绘及矿井地质调查,隧址区主要含煤地层为三叠系上统须家河组五段(T3xj5)地层,须家河组受沉积环境的控制,该段地层内含煤3~12层,区域上各不同煤层在不同地段出露情况不尽相同,厚度也有不同的变化,根据矿井穿煤巷道对不同煤层的探获和揭露情况,隧址区可采或局部可采各煤层自上而下分布情况大致为:须家河组五段(T3xj5)正连、阴土、乌金炭等,煤层厚度变化较大,局部地段薄化不可采;须家河组三段(T3xj3)含局部可采煤层泡炭一层。

泡炭煤层位于须家河组第三段,上距双连煤层112m,煤层沿走向变化较大。煤层厚度0.25~0.35m,平均厚度0.30m左右。煤质较好,顶底为砂岩。

矿山所开采的各煤层除油炭煤层外颜色均为灰黑色~黑色,条痕黑色、褐黑色,玻璃光泽,阶梯、参差状断口,一般均具线理~隐线理或条带状结构,层状构造,硬度中等,内、外生裂隙较发育,油炭煤层颜色为深黑色,条痕黑色,油脂光泽,阶梯状断口,具线理~隐线理或条带状结构,层状构造,硬度较软,内、外生裂隙不甚发育。区内煤层宏观煤岩类型为光亮~半光亮型,以亮煤为主,镜煤、暗亮煤次之,夹少量细粒黄铁矿,另有较多呈细脉状的方解石充填于裂隙中。

本区煤层的主要煤质指标:原煤水分(Mad)为0.97~1.25%;灰分(Ad)为8.92~30.7%;挥发分(Vdaf)为24.21~31.4%;硫分(SQ.d)为0.38~0.83%;发热量(Qg.r.v.d)为22.67~27.26MJ/Kg。综合各煤层分析结果显示,区内煤层属低~高灰分、低硫、中~高热值焦煤。

3、生产矿井、老窑及采空区

在华蓥山隧道进口段(背斜西翼)穿越水巴岩煤矿南端,在出口段(背斜东翼)穿越田坝煤矿的南端。目前这2个煤矿还在开采。现有煤矿采用斜井方式向深部延伸,开采地面以下100~200m深的煤层,因此隧道通过的进、出口地区都存在煤层采空区问题。

第三章瓦斯及其它有毒有害气体超前探测

3.1瓦斯及有毒有害气体超前探测原则

隧道瓦斯超前预探就是要从时间上提前距离上超前了解隧道围岩地质情况、瓦斯及有毒有害气体赋存情况。从一定意义上说,设计单位提交的隧道设计纵断面图、地质总平面图、瓦斯及有毒有害气体评价等资料也是隧道施工超前探测预报的成果,但由于勘察设计精度的限制及隧道地质的复杂性等种种原因,设计图中常常遗漏很多只有在隧道施工中才能发现的不良地质体和瓦斯及有毒有害气体异常区域,因而对围岩特征、瓦斯及有毒有害气体赋存描述就不是十分准确。因此,瓦斯隧道施工中针对瓦斯及有毒有害气体超前预探显得更为重要。

瓦斯及有毒有害气体超前探测目的主要有:

⑴前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况、岩体空洞范围及大小探测;

⑵前方岩体瓦斯及有毒有害气体赋存情况探测及瓦斯及有毒有害气体涌出预测;

⑶前方煤层赋存情况及瓦斯含量;

⑷岩体瓦斯压力、瓦斯含量、煤于瓦斯突出等预测。

瓦斯超前探测可以结合超前地质预报进行,地质预报可能能解决第一种目的,但是为了掌握瓦斯隧道施工工作面前方的瓦斯赋存和相关瓦斯参数,必须采用钻探手段。

3.2瓦斯超前探测设计

3.2.1φ108地质超前探孔

地质超前探孔主要是配合瓦斯测试用于确定前方是否存在煤层及瓦斯赋存情况。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求:所有突出煤层外的掘进巷道(包括钻场等)距离煤层的最小法向距离小于10m时,必须边探边掘,确保最小法向距离不小于5m。因此,超前钻孔探测必须在10m前发现前方煤层及瓦斯赋存情况。地质超前探孔每次探测距离应为35m,每25m一个循环。

3.2.2钻孔瓦斯测试及动力现象分析

瓦斯测试的目的是结合地质超前探孔,开展相关瓦斯测试,判断华蓥山隧道掘进过程前方是否遇煤层,是否存在瓦斯突出危险性;当探测前方有煤层时,开展煤与瓦斯突出危险性测试,判别其危险性。

每25m循环开展钻孔瓦斯测试及动力现象分析,包括前方是否有煤层、钻孔施工动力现象以及钻孔瓦斯测试。

通过实施φ108地质超前探孔,判别前方是否存在煤层及其赋存情况。

2)钻孔施工动力现象观察

通过实施φ108地质超前探孔打钻过程中的动力现象观察,分析前方瓦斯突出危险性征兆。在打钻过程中动力现象描述:

(1)打钻前后瓦斯测试

对打钻前后掌子面瓦斯浓度进行测试,了解掌子面打钻前后的瓦斯浓度变化。

掌子面打钻前瓦斯浓度:%;

打钻过程中最高瓦斯浓度:%。

(2)钻孔瓦斯浓度测试

3.2.3瓦斯预探中的瓦斯考察方法

在深孔钻探中在每循环超前钻孔施工过程中记录每米钻孔岩性、钻进情况、瓦斯涌出情况。

钻孔施工完成后对前方煤岩体的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出流量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定考察,并预计出隧道在开挖过程中可能产生的瓦斯涌出量。

钻孔瓦斯涌出量,以及钻孔瓦斯涌出衰减系数采用容积式流量计进行测定计算。

3.2.4φ50超前验证孔

当采用Φ108钻孔发现前方存在煤层时,此时应采用超前验证钻孔来进行瓦斯测试,从而验证前方煤层是否存在煤与瓦斯突出危险性。

3.2.5煤与瓦斯突出危险性测试

当通过φ108地质超前探孔探测前方存在一定厚度煤层时,开展煤与瓦斯突出危险性测试。

3.2.5.1煤与瓦斯突出测试流程

第一步:超前验证孔探测

第二步:煤与瓦斯突出危险性预测

通过实施超前验证孔探测,在距煤层法距10m处向煤层施工测压钻孔,测压钻孔要避开原前探钻孔,两者见煤点的间距不少于5m,在钻孔穿煤过程中收集煤粉作为煤样,送实验室测定煤的坚固系数和放散初速度,并观察煤的破坏类型。完钻后及时封孔,封孔要严密,测压管接头不得漏气,严格按照压力测定步骤实施测压,经过一段时间,待瓦斯压力稳定后读取压力值。利用WTC进行钻屑瓦斯解吸指标k1值测定,根据测定的煤层突出单项指标煤的坚固系数、瓦斯放散初速度、煤层瓦斯压力和瓦斯解吸指标K1值对石门所揭煤体的突出危险性进行初步评定,当煤层有突出危险性时,施工卸压排放钻孔。

通过煤层危险性预测,存在瓦斯突出危性时,主要采取如下防突措施:1)条带抽放

3)局部防突技术措施水力冲孔、超前钻孔、松动爆破、超前钻孔等。

当采用防突技术措施后,应当选择钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行效果检验,如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下,且未发现其他异常情况,则措施有效;反之,判定为措施无效。

在经危险性预测或措施效果检验为无突出危险工作面时,可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置,再采用危险性预测的方法进行最后验证。若经验证仍为无突出危险工作面时,则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层。

3.2.5.2煤样实验室测试

当超前探孔探测前方存在一定厚度煤层时,通过实施超前验证孔对该煤层取煤样送实验室进行煤样工业性测试。包括:煤的破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数。

3.2.5.3瓦斯突出指标现场测试

当超前探孔探测前方存在一定厚度煤层时,通过实施超前验证孔对该煤层进行现场瓦斯突出指标测试。包括:瓦斯解吸指标法、瓦斯涌出初速度和瓦斯涌出衰减系数、煤层瓦斯压力、综合指标法值。

第四章瓦斯及有毒有害气体浓度管理

4.1加强通风防止瓦斯积聚及硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体浓度超标

⑴洞内实行24小时不间断供风,并根据隧道的瓦斯浓度情况,计算需风量,其隧道内的任何地段的回风风速不低于1m/s调整风机的档位,同时采用局扇防止瓦斯积聚。隧道供风量保证洞内瓦斯浓度低于0.5%,设置专人对通风设施进行检修,保证风筒悬挂平直,风筒无破漏;安设活动支架,提高出风口角度,使风直接吹入拱部,以稀释洞顶的瓦斯浓度,局部通风机风筒出风口与掌子面的距离始终保持不大于5m左右,使掌子面的瓦斯浓度控制在0.5%以下;H2S含量控制在10mg/m3以下;CO含量控制在30mg/m3以下;氮氧化物含量控制在5mg/m3以下。

⑵对瓦斯易积聚部位(隧道加宽段、防水板后、坍腔内以及横通道)设置局扇或三通风筒或用高压风管等设备,实施局部通风,消除瓦斯积聚的隐患。

4.2加强瓦斯及有毒有害气体监测监控

建立健全完善的瓦斯、硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体的监测体系,加强施工中的监测,采取多种防范措施,保证施工安全。

(1)瓦斯及有毒有害气体检测重点检测下列地点

开挖面及其附近20m范围内的风流中;

断面变化交界处上部,导坑上部,衬砌与未初砌交界处上部以及衬砌台车内部等容易积聚瓦斯的地方;

局扇20m范围内的风流中;

机械、电气设备及其开关附近20m范围内;

岩石裂隙、溶洞和采空区瓦斯溢出口;

技术负责人指定的检测地点。

加强瓦斯检查制度,在钻眼、装药、放炮前及放炮后四个环节上搞好瓦斯巡回检测工作。瓦斯检查按下列规定执行:

导坑内瓦斯含量在0.5%以下时,每隔1小时检查一次,0.5%以上时,随时检查,不得离开开挖面,发现异常及时报告;

当发现瓦斯含量在2%时,加强通风稀释,在瓦斯含量降到允许值后,才可进入检查;

检测段内H2S含量在10mg/m3以下,每隔1小时检查一次;10mg/m3以上时,应加强通风稀释后方可进入检查(随时进行),并采取有效措施保证施工过程安全,发现异常及时报告。

检测段内CO含量在30mg/m3以下,每隔1小时检查一次;30mg/m3以上时,应加强通风稀释后方可进入检查(随时进行),并采取防护措施。

氮氧化物(换算成NO2):检测段内氮氧化物含量在5mg/m3以下,每隔1小时检查一次;30mg/m3以上时,应加强通风稀释后方可进入检查(随时进行),并采取防护措施。

瓦斯检查人员工作时有安全防护装备。

超限处20m范围内立即停工,查明原因,加强通风监测

2016甬SS-04 宁波市海绵城市源头雨水控制工程施工与质量验收导则局部瓦斯积聚(体积大于0.5m3)

超限处附近20m停工,断电、撤人,进行处理,加强通风

超限处停工,撤人,切断电源,查明原因,加强通风等

回风巷或工作面回风流中

放炮地点附近20m风流中

煤层放炮后工作面风流中

GB/T 34638-2017标准下载局扇及电气开关10m范围内

电动机及开关附近20m范围内

停止运转、撤出人员,切断电源,进行处理

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