范云冲,熊灵阳

摘 要：通过对攀大路宝鼎二号隧道瓦斯等级的定性分析，介绍了公路隧道瓦斯等级的划分方法及注意事项，其研究思路可以为其它类似隧道工程瓦斯等级鉴定及隧道瓦斯分类提供一定的经验和参考。

关键词：公路隧道;瓦斯;分类分级;瓦斯压力;绝对瓦斯涌出量

1 概述

宝鼎二号隧道位于攀枝花市仁和区境内，该隧道左洞全长8 775 m，右洞全长8 762 m，隧道最大埋深约647 m，该隧道为攀大高速公路（四川境）的控制性工程。由于全隧穿越三叠系煤系地层，线路附近煤矿开采历史久远，该隧道为瓦斯隧道，隧道瓦斯类型对工程投资及施工工期影响较大，成为攀大项目业主最关心的问题之一。

2 研究思路

为确定宝鼎二号隧道的瓦斯等级及瓦斯工区段落，我院首先对隧址区含煤地层进行了1/1万和1/2 000的地质调查和煤矿资料收集，并编制完成了该隧道《煤层采空区及瓦斯专项调查报告》[1]。

同时，该隧道共完成了9个详勘钻孔，在钻孔中进行了有害气体测试及瓦斯原位测试，并取煤样进行了煤质分析试验。

通过上述调查和试验，再依据《公路瓦斯隧道技术规程》（四川省地方标准DB51/T2243-2016）[2]附录E，计算隧道开挖过程中的绝对瓦斯涌出量Q绝，根据不同煤层的绝对瓦斯涌出量及该规程第5章隧道瓦斯分类，确定瓦斯隧道类型、瓦斯工区段落及是否存在瓦斯突出煤（岩）层。

3 隧道瓦斯等級划分分析

3.1 隧道区煤系地层概况

根据现场调查报告及区域地质资料，隧道区穿越的主要地层为三叠系上统大荞地组（T3d）和大箐组（T3dq）。大荞地组分布于隧道进口及洞身段（左右洞分别长5 725 m和5 680 m），共分为十一段，可采煤层73层，可采煤层总厚度52.28 m，为测区主要含煤地层。大箐组分布于洞身及出口段（左右洞分别长3 050 m和3 082 m），共分两段，仅第二段含薄煤层或煤线，煤层总厚为0.1 m～1.55 m，测区无人开采本组煤层。

3.2 瓦斯涌出量计算及瓦斯地层判断

公路隧道以石门形式揭露煤层，不存在采煤问题，瓦斯涌出量按独头坑道计算，其绝对瓦斯涌出量计算公式详见《公路瓦斯隧道技术规程》附录E：

Q绝=Q1+Q2+Q3 （公式1）

式中：Q1——隧道开挖掌子面爆落煤块瓦斯涌出量（m3/min）;

Q2——隧道新暴露工作面瓦斯涌出量（m3/min）;

Q3——隧道施作喷混凝土地段洞壁瓦斯逸出量（m3/min）。

Q1、Q2、Q3的计算公式及相关参数的选取详见该规范附录E相关内容，部分参数数据由试验单位提供。通过计算，该隧道穿越的主要煤层瓦斯绝对涌出量见表1：

根据上述计算结果，按《公路瓦斯隧道技术规程》第5章表1可知，该隧道进口及洞身穿越的大荞地组含煤地层绝对瓦斯涌出量均大于1.5 m3/min，属高瓦斯地层。

另外，该隧道穿越的大箐组含煤地层仅第二段含薄煤层，煤层厚度薄，地质调查及钻孔均未揭示煤层，钻孔检测瓦斯含量较低，故施工图设计时将洞身及出口段穿越的大箐组地层定性为低瓦斯地层。

3.3 煤与瓦斯突出判断

根据煤炭行业标准《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》（AQ1024-2006）[3]，确定矿井是否具有煤与瓦斯突出危险，主要以实际发生的动力现象为依据（矿井在采掘过程中只要发生过一次经鉴定属于煤与瓦斯突出的动力现象，该煤层即定为突出煤层，该矿井即定为突出矿井），当动力现象的特征不明显时，可根据煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标（ΔP）、煤的坚固性系数（f）和煤层瓦斯压力（P），进行综合分析，作出最后鉴定结论，其临界值应根据相邻突出矿井实测资料确定，如无实测资料时，可参考下表（表2）所列数据划分。只有全部指标值达到或超过临界值时，方可划为突出煤层。

根据收集的攀枝花煤业集团相关勘探地质报告可知，测区煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度及瓦斯压力见表3。

根据测试成果，区内测定的最大煤层瓦斯压力3.62 MPa，最大瓦斯放散初速度19.355，煤的坚固性系数f值在0.2～0.7，煤与瓦斯突出危险性评价参数最大值均超过了突出的临界值，其中瓦斯压力>0.74 MPa共71层次，占79%;根据勘探钻孔取出煤芯样，大多呈碎块状、粉末状，煤芯断面擦痕明显，且煤层揉皱现象明显，构造煤破坏程度较严重。

根据表3，区内煤层煤与瓦斯突出危险性评价参数的瓦斯压力、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数最大值均超过了突出的临界值，有煤与瓦斯突出危险性;同时与隧道邻近的矿井-桐麻湾煤矿（原沿江矿）为瓦斯突出矿井，该煤矿多次发生瓦斯突出事故，故在本次隧道瓦斯等级判断中应加以重视。

桐麻湾煤矿位于隧道北侧，距线路约7 622 m;桐麻湾煤矿（原沿江矿）为突出矿井，该矿主要开采大荞地组二段煤层，虽煤矿瓦斯涌出较小，但由于该矿小构造发育，在煤矿开采过程中曾发生过动力现象，有记录的动力现象16次，其中强度最大为250 t，瓦斯涌出量最多为4 188 m3，发生地点距地表的最小深度为192 m。动力现象具体情况详见表4。

4 隧道瓦斯分级结论

由于“44-中～46-下”号煤层发生过煤与瓦斯突出的动力现象，根据《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》可判断上述煤层为瓦斯突出煤层，宝鼎二号隧道在大荞地背斜及宝鼎背斜核部穿上述煤层的地段应为瓦斯突出工区段，该隧道可定性为瓦斯突出隧道。

根据上述分析及计算结果，将该隧道穿“44-中～46-下”的地段划分为瓦斯突出地段，将其余穿大荞地组地段划分为高瓦斯地层，将洞身及出口段穿越的大箐组地段定性为低瓦斯地层。根据该划分原则对隧道左右洞瓦斯地层进行划分，其结果为全隧低瓦斯地层约35%，高瓦斯地层约51%，瓦斯突出地层约14%。

宝鼎二号隧道目前已经通车，通过施工过程中瓦斯浓度监控分析报告看，该隧道瓦斯工区段落划分与设计基本一致，另外在大荞地组44-46号煤层开挖揭煤时，曾发生过瓦斯动力现象，由此可见该隧道瓦斯等级划分的方法是合适的，该隧道定性为瓦斯突出隧道是合理的。

参考文献：

[1]四川煤田地质一三七总公司.攀枝花至大理（四川境）高速公路宝鼎二号隧道煤层采空区及瓦斯专项调查报告 [D].达州.2016.8.

[2]李玉文，王联，等.公路瓦斯隧道技术规程（四川省地方标准DB51/T2243-2016）.四川省质量技术监督局发布，2016.08.18.

[3]胡千庭，等.煤与瓦斯突出矿井鉴定规范（AQ1024-2006）.国家安全生产监督管理总局发布，2006.11.02.