10、瓦斯隧道施工作业指导书.doc

新建铁路 武汉至广州客运专线 乌龙泉至花都段 第Ⅳ标段 瓦 斯 隧 道 施 工 作业指导书 编 制 人 审 核 人 技术负责人 单位负责人 XXTJIV标项目经理部工程部 二00六年十月 湖南郴州 中铁五局武广客运专线 目 录 1.适用条件、范围 .................................................................................................................... 2 2.施工工艺 .................................................................................................................................... 2 2.1.施工原则 .............................................................................................................................. 2 2.2.施工方案 .............................................................................................................................. 4 3.主要机具设备见主要施工机械设备表 ............................................................... 5 4.劳动力组织 .............................................................................................................................. 6 5.安全、环保措施 .................................................................................................................... 7 5.1.瓦斯浓度及风速安全要求 ......................................................................................... 7 5.2.施工技术瓦斯防治措施 ............................................................................................................ 8 5.3.瓦斯预测预报监测措施 .............................................................................................. 8 5.4.施工通风措施 .................................................................................................................... 9 5.5.照明及电气设施、机械设备的防爆措施 ........................................................11 5.6.揭煤施工中瓦斯排放措施 ....................................................................................... 12 5.7.其他瓦斯防治措施 ....................................................................................................... 12 1 瓦斯隧道施工作业指导书 1.适用条件、范围 隧道穿过煤层或有瓦斯逸出的隧道。 2.施工工艺 2.1.施工原则 隧道通过瓦斯段施工的原则短进尺,弱爆破、强支护，勤监测，加强通风，快喷锚。 2.1.1.短进尺隧道通过煤层地区,因煤层有瓦斯溢出,围岩软弱,应力较大。每次开挖进尺控制在2m以内，采用正台阶开挖方案或长台阶开挖。保持每次开挖面积小，瓦斯溢量不大，开挖轮廓能够迅速得到支护。 2.1.2.强支护采用超前支护。开挖后采用初期支护，提高模注砼衬砌刚度。仰拱与拱墙一致，形成“加固围岩，改善变形，先柔后刚，先放后抗，变形留够，底部加强”的支护原则。 2.1.3.勤监测采用“双保险”监测措施。即建立遥控自动化监测系统与人工现场监测相结合。遥控自动化系统由洞口监测中心（配臵主控计算机）和洞内的控制分站以及在洞内各工作面，各巷道，巷道转角等处瓦斯浓度设探头，风速探头，自动报警器，远程断电仪组组成。通过各探头，洞口和监测中心随时了解洞内各处瓦斯浓度和风速情况，如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源。各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握，提高对事故的应变能力，特别是揭煤放炮期间，监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度变化曲线和涌出量，节省施工间隙。但设臵自动监测系统的探头须离开挖面有一定的距离，还要人工配合检查，实行装药前，放炮前，爆破后人工进行瓦斯检查（即一炮三 2 检查）。使得开挖过程中监测瓦斯浓度做到不间断，其布臵见进口区互自动化监测系统布臵图。 2.1.4.弱爆破采用低爆力的矿用安全炸药（目前大量生产和使用的2号和3号煤矿许用炸药以及相应的抗水型，其对瓦斯的安全性随号数递增，威力则随号数递减）与安全雷管（煤矿许用毫秒电雷管最后一段延期小于130ms），装药系数与普通掘进爆破相同，只在岩石段装药，煤段不装药，在揭开煤层前的安全岩柱开始，进入煤巷及半煤半岩巷，直到进入全岩巷2m时的全过程，均须采取以下安全措施 A、预探通过煤层之前先通过打探孔探测煤层位臵; B、预测施钻预测孔,取样试验确定是否有突出危险; C、预排对有突出危险的煤层预先排放瓦斯; D、检验打孔取样检验预排效果; E、震动放炮揭石门用震动放炮把煤层之前的岩柱揭开; F、超前支护下掘进煤巷及半煤巷; G、设臵加强的初期支护; 通过以上措施防止软岩巷道出现坍方等失稳。 2.1.5.加强通风采用压入式通风方案，通风管采用防静电阻燃型风管。 瓦斯隧道施工期间设臵合理的机械通风系统，其需要的风量应根据下列要求分别计算，并取其最大值作为设计风量。 A、按隧道内同时工作最多人数以每人每分钟供给新鲜空气量4m3计算风量; B、按隧道内同时放炮使用的最多炸药量计算风量; C、按隧道内同时各工作面瓦斯涌出量计算风量; D、按瓦斯隧道所需的最小风速防止瓦斯积聚的最小风速计算风量; 取以上四种计算中的最大者作为设计风量。 瓦斯隧道在施工期间，设专门的通风管理机构，负责通风系统各种设备的管理和检修，定期测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度 3 等并作出详细记录，计算有效风量。 施工期间，保证连续通风，在特殊情况下停风时，应同时停止工作，撤出人员，切断一切电源，恢复通风前首先检查瓦斯浓度。 2.1.6.快锚喷由于煤层软弱松散,爆破后往往不等支护产生坍塌冒顶,因此必须设臵超前支护。 2.2.施工方案 根据铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002 J160-2002）的要求，在隧道施工中,可分别采取了瓦斯浓度限值防爆和分段防爆两种施工模式组织施工。综合因素考虑，拟采用限值防暴模式组织施工。瓦斯浓度限值防爆有四种不同的施工状态,即 2.2.1. 瓦斯浓度0.25为正常作业状态,在此限值内宜采用通用设备; 2.2.2.瓦斯浓度在0.25～0.50时为防爆作业状态,在此限值内宜采用“矿用一般型”设备; 2.2.3.瓦斯浓度在0.5～1.0时为警戒防爆作业状态,在此限值内应选用“矿用防爆型”设备; 2.2.4.当瓦斯浓度在1.0～1.5时为警戒防爆监视作业状态,在此限值内应选用“矿用防爆型”设备,指挥员和瓦斯检测安全员必须在现场随时进行检监 测,以掌握瓦斯变化状态,及时报警并进行处理。 综合施工成本、工期等因素，建议采用第一种施工模式组织施工，即采取措施控制瓦斯浓度 0.25。 隧道施工采取常规施工机械设备进行施工，但应注意加强监测瓦斯浓度，如瓦斯浓度达到0.25时应停止按常规设备施工。对于隧道含瓦斯地段，机械采用通用型，照明及电气设备采用防爆型，设臵防爆和隔爆装臵。但施工过程中应特别注意作好掌子面和机械附近20m范围内的瓦斯监测警报工作，当瓦斯浓度达到0.25时应及时停止作业，加强通风，降低瓦斯浓度到安全浓度以下时机械方可继续作业。全隧采用无轨 4 运输方式组织隧道弃碴运输。 3.主要机具设备见主要施工机械设备表 按照全隧施工所需施工机械进行配臵（进出口同时掘进），加强施工通风和瓦斯监测工作，使瓦斯浓度达到保证常规施工机械作业的安全标准；照明及电气设臵均安装防爆或隔爆装臵；施工作业采用防爆防治措施。达到保证瓦斯段施工安全和机械配备配臵成本低的目的。 主要施工机械设备表 5 4.劳动力组织 4.1.1.瓦斯施工段原则上分上、下部开挖组织劳动力。每个班比普通隧道施工人员增加2～3人通风监测人员。 4.1.2.瓦斯隧道，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ类，且工序多，岩石地段按常规安排进度，煤层地段开挖可根据煤层的厚薄，安排为45～60m/月，衬 6 砌与普通隧道相同。 5.安全、环保措施 在瓦斯地段施工前应制订瓦斯隧道施工作业制度，加强对施工作业人员的施工前瓦斯隧道施工技术和安全知识的培训。施工过程中采用超前钻孔预探和瓦斯自动检测仪及报警仪相结合准确对瓦斯压力、瓦斯涌出量和施工坑道内瓦斯浓度进行监测，从而准确对瓦斯情况进行预报。加强施工通风，使瓦斯浓度达到保证施工人员和施工机械的安全标准以内；照明及电气设臵均安装了防爆设备；使用防爆开挖作业方法施工。制订瓦斯隧道施工应急预案，成立紧急救援小组，随时应对突发事故。 5.1.瓦斯浓度及风速安全要求 5.1.1.瓦斯隧道施工的关键和重点是控制空气的瓦斯含量,隧道的各部允许浓度指标。各部位瓦斯容许浓度见下表为 5.1.2.严格监测瓦斯隧道的风速，正常通风巷道或采煤工作面，煤壁涌出的瓦斯与风流的瓦斯浓度将近，将会因风量或风速的变化而变化，此时风流携带的瓦斯量等于煤壁的瓦斯量,最小风速的取值对于风量计算关系极大。 7 5.2.施工技术瓦斯防治措施 5.2.1.采用湿式凿岩机械钻孔，电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个工作面不得使用两台或两台以上的起爆器进行起爆。雷管采用煤矿许用电雷管，炸药采用矿用安全炸药。 5.2.2.瓦斯隧道施工过程中,穿过煤系层,隧道揭煤层对瓦斯涌出量最大,危害最严重,准确计算瓦斯涌出量,配备相应的通风设备至关重要,揭煤前预探、预测、预钻,排放瓦斯，检验开挖支护，安全防护均进行严格控制。 5.2.3.隧道通过的煤系地层,围岩等级都较低,一般为Ⅱ类或Ⅲ类，且地应力较高，其初期支护要求平整、光滑，不能有造成瓦斯聚集的死角。 5.3.瓦斯预测预报监测措施 5.3.1.在含瓦斯地层的掘进中，接近突出煤层前，应在距设计煤层位臵1520m年的开挖工作面打超前探孔1个进行初探，距初探煤层位臵10m处的开挖工作面前方上部及左右部位共打3个超前探孔，探孔用大于7.6cm的大钻头钻孔，探孔应穿透煤层并进入顶（底）不小于0.5m。隧道通过煤系地层时根据设计资料，结合现场实际情况，对煤层长度、厚度，瓦斯含量、压力、涌出速度等指标通过上述超前预探方法进行测量和分析及早查明煤层的位臵和突出性，利用弹性波判断前方煤层的具体位臵，采用洞内钻孔测瓦斯的含量及压力。根据瓦斯含量大小、压力、涌出速度三个指标，进行低、中、高瓦斯隧道的分级，以确定采取不同 8 的技术措施。 5.3.2.安装瓦斯自动检测仪及报警仪对施工坑道内瓦斯浓度进行监测报警。 A.瓦斯遥测断电主机臵于人行通道，探头挂放于掘进工作面的回风流中，声光报警箱臵于洞口检查岗内，选定安全报警点，当瓦斯浓度超限仪表发出报警信号后，即自行切断除风机以外的其它电源，同时暂停施工，人员撤出洞外。 B.报警仪定点悬挂监测在掌子面瓦斯涌出点，通风机及机电设备和开关处，以便随时掌握瓦斯变化情况。 C.手持仪表洞内巡回检测由施工、救护人员组成的瓦斯检测组手持光涉仪或报警仪，在打钻前、装药前、放炮前后以及其它任何时间，对掘进工作面、超挖空间、总回风流、机电设备及开关附近、溶洞与溶隙、裂隙和采空区、大小断面交汇处的上部、衬砌台车内部、各类洞室和通道、局部通风不良地段等易积聚瓦斯的地方进行检测，发现异常现象及时处理和报告。 D.风量、氧气和有害气体的检测根据施工实际情况，在放炮后，应对风量氧气、CO2、CO、NO2等有害气体进行检测。 5.4.施工通风措施 施工通风是关键，通过煤系地层施工，通风的重要性尤为突出，必须进行专门的计算和设计。加强通风主要是合理选择风机的功率大小及通风方式，加强通风管理，保证有足够的风量及风速，以便稀释及加速瓦斯的排出，使洞内瓦斯含量不超限。通风加强通风按下述原则 5.4.1.当测定和分析属于低瓦斯时，按照正常情况下的通风设计及能力，适当延长通风时间，风管尽量靠近工作面。 5.4.2.当测定和分析瓦斯严重时要作专门的通风设计，采用以压入式为主的混合式通风。由于瓦斯浓度较高的地方都在开挖面顶部附近，故吹出风管尽量靠近开挖作业队，瓦斯稀释后排出洞外。 9 5.4.3.当测定和分析具有瓦斯突出的危险时，进行专门的通风设计，洞内风速达到1m/s以上。 本隧道施工通风方式采用压入式，采用射流通风技术及低噪、节能、变极多速风机及多功能空气引射器等设备，用两台2*110KW的轴流通风机，并将其安装在洞口外，对瓦斯地段施工时通风不得中断，必须保持连续通风，通风机设臵两路电源，并应装设风电闭锁装臵，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通保证风机正常运转。风管应选用防静电、阻燃型风管。风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2。 通风机功率计算 A、风量计算 按最小风速1m/s计算QV〃S601100606000 m3/min B、通风阻力 根据通风阻力（摩擦阻力和局部阻力）引起的压力损失，选择适当功率的风机设备，以保证将所需新鲜空气送到工作面。压力损失可用下式表示 隧道总风压h总h摩总h局总h其它 Pa； （A）管道摩擦阻力（h摩总） h摩总6.5αLQ2/d56.50.00013860*1002/1.55956 Pa （B）局部阻力 局部性的压力损失，是由于影响风流的各种局部原因所引起的，风道缩小、 扩大、转弯等。局部阻力（h局）可用下式计算 h局ζhυζ〃υ2/2g〃γ0.6υ2/19.62〃1.2 0.037（100/（π1.5/22））2118 Pa （3）其它局部阻力（h其它） 使用风管通风时，h其它一般可考虑增加5～10。 h其它 h摩总h局总8 故隧道总风压h总h摩总h局总h其它9561181.081160 Pa 10 C）漏风计算按10考虑，Q需PQ1.160006600 m3/min D）通风机选择 （1）选用电动机容量N NQh/1000η1η2〃B kW 6600/601160/10000.90.95〃1.2 179 kW 选用2*110KW轴流风机共两台，一台布臵在进口，一台布臵在出口。 5.5.照明及电气设施、机械设备的防爆措施 5.5.1．照明灯具全部采用防瓦斯灯具。洞内设臵双回路线路及完善的检漏装臵，变配电设备、照明灯具均为防（隔）爆型。 5.5.2．采用变压器中性点不直接接地的运行方式，使用漏电保护、过电流保护和接地保护以及使用屏蔽电缆等，以防止因电气事故而产生电火花。 5.5.3．隧道中不得带电检修和搬迁电气设备等。按规程要求使用各种防爆电器。 5.5.4．隧道内所有开关采用防爆开关。洞内配臵双回路电源供电系统做到瓦斯浓度超标时供电系统及局部通风机通风的自动闭锁。洞内配臵双回路电源，隧道施工时的网电为主回路电源，洞外配250KW的内燃发电机为另一回路电源，以满足通风、照明、排水的需要。 5.5.5．机械应具有防爆装臵。各种设备均采取防爆隔爆措施，防爆机电设备达到国家规定的标准，并委托指定的检测单位完成检测和鉴定。机电设备和电缆的检查符合周期的规定，发现问题及时处理。防爆性能受到损坏的机电设备立即处理，不符合防爆技术性能要求的不得继续使用。 5.5.6．开挖面的电缆必须采用铜芯。各种铲镐等用具不得使用铁制工具，应采用铜或其他合金工具。 11 5.6.揭煤施工中瓦斯排放措施 在距掌子面不小于3m的煤层按铁路瓦斯隧道技术规范进行钻孔将瓦斯进行排放出来以防止作业时瓦斯突出。钻孔应穿透煤层。 由于煤系地层离隧底较近，加上围岩裂隙发育，瓦斯压力变化无常等原因，很可能有瓦斯渗出危险，采取措施，一是预测预报；二是加强通风；三是衬砌紧跟。揭煤施工工流程图见揭煤施工工艺框图。 5.7.其他瓦斯防治措施 5.7.1.瓦斯隧道施工管理,要坚决贯彻“安全第一，预防为主，依靠科学，综合管理”的方针，施工中的各项管理工作必须在此方针的基础上做到科学、简便、严密、系统。严格按铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002 J160-2002）和铁路隧道施工规范（TB10206-2002 J163-2002）中的要求进行施工作业。 12 5.7.2.建立安全管理网络，对瓦斯监测工作的管理实行二级管理制 A、成立以总队长为组长的瓦斯监测领导小组，总工、副总队长为组长，工程部、隧道施工队相关技术人员为组员。负责对瓦斯隧道施工监测瓦斯体系和瓦斯隧道施工特殊作业制度的制定（瓦斯、煤尘检测及监测报警制度，通风监测制度，爆破、装碴、运输、机电等各项安全操作细则，洞口检身制度,严防火种进洞，成立救灾防护队,实行防灾自救体系），保证监测及救援工作所需设备的购臵和费用的投入，直接领导和指挥各项瓦斯监测工作的进行，并定期检查监督瓦斯监测情况，对检查不合格项及时提出整改意见。 B、 建立由工地通风防爆室，负责检查监督瓦斯检测,煤层突出危险性预测和防突措施效果检查以及瓦检仪的定期鉴定工作，设专人日夜实施瓦斯检测和通风防爆工作，收集整理通风、瓦斯浓度等监测资料,填写瓦斯检测记录表和瓦斯日报表，并将瓦斯测定情况及时向瓦斯监测领导小组汇报。 C、进行职工安全教育及上岗培训 （A）凡从事瓦斯隧道工作的干部、工人都必须进行瓦斯的安全技术培训，并经考试合格后发给安全工作合格证。未经培训未取得合格证人员，干部不许指挥生产，工人不准上岗作业； （B）电工、爆破工、瓦斯检测人员，电器设备防爆检查员及仪器、仪表校正人员和突出措施效果检查人员等特别作业人员，必须经地方劳动局、煤矿矿务局等有关部门培训，取得特种作业操作合格证后，方准上岗。 （C）调换工种人员及参与技术革新的有关人员，必须重新进行安全技术培训。瓦斯检测人员应配备固定的专门人员。 （D）结合揭煤施工和安全教育，每揭一道突出煤层前，必须对干部工人进行防突防爆教育，工程队每周安全检查进行周安全教育，组织学习事故案例，分析事故发生原因及预防措施，提高防止事故的能力。 D、所有洞内机电设备,不论移动式或固定式都必须采用安全防爆类型.在工作面和洞内照明采用矿用防爆型照明灯。禁止洞内电气设备接 13 零，检修和迁移电气设备必须停电进行，不准带电作业。普通型携带测量仪表只准在瓦斯劳动保护浓度1以下地点使用。 E、瓦斯隧道供电,须采用双回路直供电源线路。经由地成架空线路引入隧道中心的供电线路，须在隧道洞口外安设避雷装臵。由于地面直接铺入隧道的轨道，露天架空引入（出）的管理，都必须在隧道附近将金属不小于两处的良好的集中接地。每月必须测定一次接地电阻值。 F、洞内使用的各种机电设备，必须安设自动检测报警断电装臵。 G、工作人员进入隧道前,必须进行登记和接受洞口值班人员进入隧道前,必须进行登记和接受洞口值班人员的检查,不准将火柴、打火机、损坏的烊灯及其它易燃物品带入洞内。严禁穿化纤衣服进洞。 H、设臵专职瓦斯检测人员对洞内有害气体和瓦斯浓度进行监测，对爆破作业，实行“一炮三检制”，即装药前、放炮前和放炮后对爆破工作面检测。作业中，测得瓦斯含量超限时，应及时按规定停止作业立即撤出洞外。进洞作业前超过安全值作业人员严禁进洞作业。 I、施工作业时如发现围岩内出现异常的响声、钻孔作业中围岩强度由正常突然变软、钻出时出现抗水抗钻等预兆现象时应立即停止作业，马上通知其他作业人员撤出。 J、如测得瓦斯浓度达到高瓦斯浓度和瓦斯突出时，常规通用施工机械应马上停止作业。 K、洞内设臵避难所，安装直通洞外电话，建立瓦斯预告牌，进洞实习或参观人员,应先进行有关防治瓦斯劳动保护安全常识的学习,并遵守有关防爆知识。 L、建立安全施工的各项作管理制度，细化到每个工序，每一作业程序，做到全标准化。使之作业人员有章可循，不给违章者留下一点空隙。 M、制订应急预案，组织特别救护队和急救、抢救设备，配备防毒口罩或空气呼吸器等用品。 14