瓦斯隧道煤窑采空区处理施工技术

瓦斯隧道煤窑采空区处理施工技术

作者：张建亮

来源：《城市建设理论研究》2013年第23期

【摘要】瓦斯隧道煤窑采空区的施工需要非常的谨慎，因为瓦斯和煤矿都属于易燃易爆物质，在遇到隧道施工需经过瓦斯煤窑的时候，需要掌握科学合理的施工技术。本文将从以下几个方面来分析瓦斯隧道煤窑采空区处理施工技术。 【关键词】瓦斯；隧道；煤窑；采空区；施工 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 一、前言

近年来，我国对瓦斯隧道煤窑采空区处理施工技术较为重视，究其原因，还是因为瓦斯煤窑采空区属于危险地质，隧道施工中遇到这种地质就需要采取特殊的施工技术，因此，研究其施工技术很有意义。

二、瓦斯隧道施工的分级和预测 1、分级

（一）根据瓦斯隧道的地质资料及工程具体情况，根据瓦斯隧道不同地段的瓦斯涌出量和压力情况，施工中可分为非瓦斯工区、一般瓦斯工区、严重瓦斯工区、有煤与瓦斯突出危险工区，各工区均应进行瓦斯检测，设置消防设施。严重瓦斯隧道和煤与瓦斯突出危险隧道，除必须采用防爆机械和电气设备外还应配备救护队。

（二）同一施工工区中既有含煤地层也有不含煤地层，不同的地段对封闭瓦斯的要求不同，又可划分为非瓦斯地段以及Ⅲ级（一般瓦斯隧道）、Ⅱ级（严重瓦斯隧道）、I级（有煤与瓦斯突出隧道）瓦斯地段。 2、瓦斯预测

瓦斯隧道施工前应查阅既有资料了解煤层、瓦斯和天然气的情况，以及瓦斯地质、采空区及压煤量、邻近的煤矿和油气田、气井情况、隧道瓦斯严重程度及对工程的影响等。 瓦斯隧道施工期间，应进行地质复查工作。对于揭露的煤层，应取样复测煤层的瓦斯量和其他有关参数，必要时应钻孔埋管实测瓦斯压力，以及通过通风和瓦斯检测计算全隧道的瓦斯涌出量，根据检测结果核对施工工区和煤系地层的瓦斯等级，必要时应进行修正，同时作修改设计。

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三、开挖及支护

炮眼布置图（半圆拱断面） 比例：1：50

爆破说明表(半圆拱断面)

根据现场实际岩层硬度对炮眼个数及装药量适当增减（炮眼个数不得超过5个,装药量不超过3kg），但炮眼间距及封泥量必须符合要求。

1、瓦斯隧道的开挖采用正台阶法，台阶长度根据地质和施工条件而定，一般以长台阶较好，能够尽早形成上部巷道式通风。瓦斯比空气轻，聚集在隧道顶部，隧道开挖爆破必须使用煤矿安全炸药和瞬发电雷管，使用毫秒电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。 2、采取光面爆破，开挖周边力求圆顺，尽量避免尤其是顶部出现凹穴、空洞、死角形成瓦斯积聚。

3、开挖后及时进行喷锚支护，封闭围岩、堵塞岩隙，防止瓦斯继续溢出。

4、采用带仰拱或加厚铺底的封闭式复合衬砌，初期支护厚度不宜小于15cm，二次衬砌厚度不宜小于40cm，采用气密性混凝土就地灌注，加强捣固，不仅有利于施工安全，也有利于隧道竣工后运营期间的安全。

四、采空区处理及其上覆岩体变形规律 处理采空区的方法主要有以下几种:

1、全部垮落法，即采用垮落采空区的直接顶以充填采空区。

2、充填采空法，即由地面或井下采集充填料把采空区充填满。全部充填满的方法称为全部充填法，局部充填采空区的方法称为局部充填法。

3、刀柱管理法，即采空区留煤柱支撑顶板。这种方法在直接顶是坚硬岩层时使用。 4、缓慢下沉法，即由于顶板自身的挠曲下沉而把采空区闭合。煤矿采空区上覆岩体变形的资料分析，采空区上覆岩体变形有如下基本规律:

（一）水平及缓倾斜煤层（0～250）采空区上覆岩体变形范围较大，在煤层倾向方向及走向变形区呈鞍状，等值变形线平缓。当上覆岩体为软、硬质岩相间时，在岩层面多存在离层裂隙，岩体变形在离层裂隙上下有较剧烈的变化。使用长壁式全部冒落采煤方法开采时，采空区

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上覆岩层的稳定后，一般形成由上而下的冒落带、裂隙带及整体移动带。这三带并无明显界限，且覆岩体越弱，其冒落带、裂缝带范围越小。

（二）倾斜煤层（250～500）岩层移动情况与水平和缓倾斜煤层一样，也会出现冒落带、裂缝带和整体移动带。只是由于倾角增大，产生了沿层面的向下移动，使岩层各点的移动偏向下山方向。

（三）急倾斜煤层（>450）岩体变形影响范围较小，变形区在煤层倾向方向呈抛物线形，在走向方向亦呈鞍形。上覆岩石多以整体沿层面滑移为主，在软弱岩体及受构造影响带，可能出现抽冒现象。 五、施工通风

瓦斯隧道的防爆工作极为重要，而防爆的关键，除了诸如火源不得进洞、采用防爆机械等措施外，主要还是依靠施工通风。通风有两个目的：一是冲淡和稀释瓦斯；二是防止瓦斯在角隅和洞顶滞留。前者主要与风量有关，而后者则与风速有关。

1、施工通风原则：采用压入式或巷道式机械通风，严重、有突出危险的工区必须采用巷道式通风；主扇的能力应满足全工区通风的需要；局扇的能力应满足局部的独头巷道通风需要；局扇和主扇的通风应达到洞内工作人员最多时能保证每人每分钟有4m3新鲜空气供应，洞内各开挖面同时放炮，应能保证在30min内通风完毕，使炮烟浓度稀释到规定要求，施工通风的风量应能保证洞内各部位的瓦斯浓度不超过规定浓度，施工通风系统应能每天24h不停地连续运转。

2、防止瓦斯局部聚积措施

在施工过程中，尽管已规定了最小风速的限值，在巷道的转角处、断面形状突变处、较大的超挖或塌方处、洞室内以及洞壁很不平齐部位，仍不可避免地有瓦斯聚积，防止措施：提高光面爆破效果，使巷道壁面尽量平整，达到通风气流顺畅；及时喷混凝土封堵煤（岩）壁面的裂隙和残存的炮眼，减少瓦斯渗入巷道。 六、施工机械与供配电

1.施工机械及电气设备。为解决防爆问题，采用以电力为动力的有轨运输及与其配套的施工机械；进入隧道的施工机械及电气设备应具有防爆或隔爆性能，机具外表应有明显的隔爆检验认可标记，对于普通常用的非隔爆机电设备，则一律严格禁止进入瓦斯隧道内安装使用。 2、供配电要求。电源：瓦斯隧道施工用电设备应设有两条回路，当一电源发生故障停止供电时，另一回路仍能担负隧道施工用电的全部负荷。也可建设自备发电站作为备用电源。电压：高压不大于1000V，低压大于380V；电压波动范围：高压为额定值的±5%，低压为额定

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值的±10%。照明供电：为保证正常工作照明及险情时人员的安全撤出和险情处理，采用单独照明系统，除常规保护外，设高灵敏度可调漏电保护装置，保证防爆要求和人身安全。 七、揭煤施工及防突

有煤与瓦斯突出隧道应编制实施性施工组织设计，其内容包括预防煤与瓦斯突出和揭煤、过煤等。揭煤施工宜用低爆力震动爆破部分露煤法揭煤。煤巷掘进应采用勤检测、短进尺、弱爆破、强支护、快喷锚的施工措施。

公路瓦斯隧道掘进过程当中，在掌子面前方及两侧钻孔，探明断层、裂缝及瓦斯的具体情况，并根据探测情况拟定相应对策。防治瓦斯突出宜采用钻孔排放措施，也可采用抽放瓦斯、水力冲孔等措施。采用防突措施后必须进行效果检验，所有指标都应符合要求，否则应采取补救措施。具体的防突措施如下：

1、当瓦斯量小时，使其自然排放，亦可用风管将瓦斯引到距掌子面20m以外的范围，以保证掌子面开挖放炮的安全；当瓦斯量大、喷出强度大、持续时间长时，则可插管排放。 2、在裂隙小、瓦斯量小时，可用黏土水泥浆或其他材料堵塞裂隙，防止瓦斯喷出。 3、在掌子面前方接近煤层2m左右，向煤层打若干直径75mm～300mm的超前钻孔排放瓦斯，钻孔周围形成卸压带，使集中应力移向煤体深部，达到防止突出的目的。

4、水力冲孔：在开挖前，用高压水在突出危险的煤层中，冲出若干直径较大的孔洞，使瓦斯吸解和排放，降低煤层瓦斯量和压力。

5、震动性放炮诱导突出：在掌子面布置较多的炮眼并装较多的炸药，撤出人员后远距离起爆，利用爆破时强大的震动力一次揭开具有突出危险的煤层。 八、结束语

今后隧道施工中遇到瓦斯煤窑地质的时候，需要我们的施工队伍对这种地质进行严格的勘测，然后采取可行的措施进行施工，保证施工的质量。 【参考文献】

[1]刘辉,冉平,陈文胜.公路瓦斯隧道施工技术探讨[J].西部探矿工程.2006(10) [2]梁东,廖振芳.铁路客运专线红石岩瓦斯隧道施工对策[J].隧道建设.2007(S1) [3]宋瑞英.瓦斯隧道煤系地层防排水施工技术[J].铁道建筑技术.2007(S1)