汪洋(中交二航局第二工程有限公司)

高瓦斯隧道施工技术研究

汪洋
(中交二航局第二工程有限公司)

摘要:在进行高瓦斯隧道施工时，一系列安全隐患如瓦斯突出和爆炸等极易发生，在很大程度上限制了先进的施工技术以及成熟的施工工艺的应用。所以，要加快研究高瓦斯隧道施工技术研究的步伐，为施工提供技术支持。文章以南充化学工业园区铁路专用线高瓦斯隧道为例进行高瓦斯隧道施工技术的研究，希望为相关工程提供借鉴。

关键词:高瓦斯;隧道技术;研究

中图分类号:U445

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0126－01

1　工程概况

南充化学工业园区铁路专用线粟家湾隧道、单碑石隧道隧区范围内均无大的地表水系，主要为进出口地段的沟水，受大气降雨补给，隧道不良地质为有毒有害气体。据西南石油大学提供的兰渝线《浅层天然气分布特征咨询研究》报告，隧道均位于川东北油气田产区，油气层一般埋深2 000～2 800 m。深层天然气等有害气体可能顺着岩层构造裂隙上逸，并在隧道洞身范围基岩裂隙或裂隙中局部游散富集，形成气囊，具有随机性和不均匀性，危及隧道施工。

2　初期支护及二次衬砌的施工技术研究

南充化工园区铁路专用线上的粟家湾隧道和单碑石隧道采用五级围岩全环四肢格栅钢，采用Φ22组合中空锚杆进行拱部施工，喷护22 cm厚C25耐腐蚀性砼，边墙采用Φ22砂浆锚杆;四级围岩和三级围岩拱部采用三肢格栅钢，采用Φ22组合中空锚杆进行拱部施工，喷护15 cm厚C25耐腐蚀性混凝土，边墙采用Φ22砂浆锚杆。进、出洞口段采用超前大管棚进洞，五级围岩进洞后采用Φ42超前小导管进行超前支护，其余围岩地段采用Φ22砂浆锚杆进行超前支护。

进行混凝土衬砌施工时，之前要在初期支护面依次铺设闭孔型泡沫垫层和爬焊机热熔焊接的EVA瓦斯隔离板。

由于单线隧道施工中施工相互干扰较大，需交叉进行隧道的混凝土衬砌施工和开挖施工。隧道开挖与衬砌施工应按照仰拱开挖超前于浇筑段30～50 m、仰拱混凝土施工、仰拱填充混凝土施工、拱墙混凝土施工、边沟及电缆沟施工、仰拱二次填充施工的顺序。为了不影响隧道掌子面开挖、出石碴及机械设备通行，在仰拱施工进行仰拱开挖时，要搭设可移动式钢栈桥作为临时通道。

3　瓦斯防控主要施工技术

3. 1地质超前预报技术

为了施工安全，要在施工前对隧道内赋存的天然气进行地质超前预报。TSP超前地质预报、水平钻探等手段是隧道超前地质预报的主要技术。为了确保施工的正常进行和人员、设备的安全，在进行地质预报时要注意对隧道围岩进行综合预报，以对工作面前方破碎带或断裂带的位置、产状、规模以及工作面前方天然气赋存情况有预先的了解和把握，以便及早发现情况，采取有效的支护措施来确保工程施工安全。

3. 2隧道通风技术

在进行高瓦斯隧道施工时，施工中通风方式的选择要根据铁路瓦斯隧道技术规范规定来确定，其规定高瓦斯隧道工区和瓦斯突出工区宜采用巷道式的施工通风方式。

高瓦斯隧道的通风机应全部为防爆型，并保证24 h不间断通风，全部采用专用的抗静电、阻燃型的进洞风筒，同时必须考虑备用风机和电源，洞内最小风速控制在大于等于1 m/s的范围内。粟家湾隧道进出口各安装2台轴流风机，其中各有一台备用，各设置一根直径1．8m的软风管在进出口位置，接上、下各一根Φ1．1 m分岔软风管在末端分别向上下台阶掌子面供风，供风风速保证在不小于1710 m3/min的范围内，最小掌子面风速应为0．5 m/s。在平导处，采用一台轴流风机通过φ1．5m双抗主软风管(抗阻燃、抗静电)给掌子面送新鲜空气，为了方便排风，各设一台局扇在正洞、平导及回风巷处。吹出在掌子面至模板台车地段的死角、洞室、超挖严重等部位用局扇将聚集的瓦斯，使之混合回风后排出。同时为了诱导风向，要为确保风流循环速度需设置随模板台车移动而相对移动的射流风机。

在所有的通风系统安装完成后，要对通风效果是否与设计相符进行确认，这项工作要由项目分部及项目部组织有关专家实施。同时，其他的相关人员也要尽职尽责，对通风系统进行每月的定期检查，项目分部要做好每天的测量风速并进行管路维修工作。在通风设施开始正常运转工作时，要对通风设施进行每10 d 1次的全面测风检查，如实记录每次的测风结果并记录在测风地点的牌上。一旦发现风速不能满足规范要求的情况，就要积极采取适当措施来调节通风状况。

3. 3瓦斯监控

进行瓦斯监控时，要采用人工监控与自动监控相结合的方法来保证施工安全。结合粟家湾隧道瓦斯自动监测系统特点，采用KJ90煤矿安全综合监控系统。隧道内系统分站、地面中心站、传感器及控制器三部分是KJ90监控系统结构监控系统的主要组成部分，其中的地面中心站是整个系统的大脑，用于隧道环境参数设置、实时显示和存储。

3. 4防爆设备改造关键技术

(1)动力系统

防爆柴油机、排气连接管、排气处理系统、水散热器等是动力系统的主要由组成部分，动力系统的改造要点是防爆电起动柴油机的改造;排气处理系统的水夹层由水夹层排气管、水夹层波纹管、废气处理箱及补水箱等组成，排气管、水夹层波纹管将柴油机排出的废气引至废气处理箱，有降低排气温度的作用，还可以保证排气管表面温度不超过150℃，水夹层波纹管同时可以补偿废气处理箱的安装误差;从进气口进入废气处理箱来处理柴油机排出的废气，然后经过层套式水冷却下来，从而进一步冷却和洗涤废气，将炭烟及溶解废气中的部分有害气体清除，并将废气中的火焰经防爆栅栏熄灭，这样可以使废气排放符合规定，保证施工安全。

(2)电气系统

用蓄电池充电给隔爆发电机充电;用隔爆起动机给起动电机充电;要保证将防爆照明各设置在机车的前后，保证将防爆信号灯在车尾的设置;在专门设计的隔爆电池箱中设置机车使用的蓄电瓶，这样就可以提供动力电源以保证柴油机、隔爆起动机、机车照明等的正常工作。

参考文献:

［1］马朝武．高瓦斯隧道施工技术［J］．中小企业管理与科技(下旬刊)，2014，(1) .

［2］刘云波．沪昆客专贵州段刘家庄高瓦斯隧道施工技术［J］．科技创新与生产力，2014，(2) .

收稿日期:2014－12－15