高瓦斯长大隧道揭煤施工安全技术 (2).doc
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1、高瓦斯长大隧道揭煤施工安全技术 内昆铁路昭通至梅花山段的朱嘎隧道全长5194m,国家1级电化单线铁路隧道。位于贵州省威宁县境内,云贵高原之中,山构造侵蚀,溶蚀地型地貌。最高海拔2546.8m,最大埋深370m。 我集团公司担负进口正洞2597m和平导长2462m的施工任务,设有十个横通道。洞身在DK444+140KD444+210段露出P(梁山组)煤系地层,共计6层煤,最大埋深335m,瓦斯压力为1.341.7MPa,厚度为0.22.1m,含量为11.512.7m3/t。从煤层埋深、地质构造、瓦斯压力、瓦斯含量等参数指标综合分析,煤与瓦斯有突出危险,区内煤尘均有爆炸危险。 1、 施工方案的选择
2、 按照隧道的围岩类别、瓦斯的含量、压力、机械设备及施工的安全要求,朱嘎隧道采用平导先揭煤,然后利用平导层位来控制正洞的揭煤位置。即平导施工至DK444+165时(设计煤层里程为DK444+195,实际提前了55m进入煤层),开始长探短掘接近煤层,正洞掘进至4#横通道向前即进入第2层的探煤、测压、排放瓦斯等系列工作,同时做正洞揭第1层煤的准备工作,距正洞第1分层10m时,采取正台阶法作业,距正洞第1分层10m时,采取正台阶法作业,进行揭煤。 2揭煤方案的设计 2.1揭煤施工的原则是“勤检验,短掘进,弱爆破,强支护,快喷锚”揭煤防突出施工程序图见图1。 图1 揭煤防突出施工程序图 2.2 超前探测
3、揭煤 由于我们较早地采用地质预测预报系统TSP202对地质进行超前擦测,发现有可能煤层比设计提前出现,因此当平导施工至DK444+110发现返水夹带煤粉,风流中瓦斯含量变化异常,揭煤领导小组紧急决定提前进入揭煤施工。用TUX75A型液压钻机于掌子面打不小于15m的地质超前探孔,中线位置顶部打一个,两帮中部各打一个,每组3个。规格为75mm,每掘进5m进入煤层,由于超前探测,隧道施工仍顺利地通过了煤层。 2.3 控制煤层的产状及瓦斯压力的钻孔布置 掘进工作面距煤层垂距10m处,打3个穿透煤层全厚并进入顶底板岩层不小于0.5m的超前钻孔,以探明煤层贮存情况,并详细记录岩芯资料。掘进工作面距煤层5m
4、时,打2个穿透煤层的预测孔,见煤后改用电煤钻(钻头75mm)打穿煤层,收集全部钻屑,按照煤炭工业部防治煤与瓦斯突出细则规定检测有关指标,结合铁道部铁路瓦斯隧道技术暂行规定判断其突出危险性。如实钻煤层较厚则每进1m考察1次,煤层较薄时每穿透1个分层即拔出钻头考察1次,必须按规定在2min内做完,如指标中有1项达到或超过表1中数据,则视为有突出危险性煤层,在揭煤前需要打瓦斯截排钻孔。预测煤层瓦斯突出危险性指标临界值见表1。 预测煤层瓦斯突出危险性指标临界值 表1 见表 2.4 瓦斯排放 钻孔排放不象负压抽放那样造成周围瓦斯的压力、浓度局部骤然变化,且抽放要进行管路铺设、洞外抽放站建设和仪表的安装,
5、费工、费时且管理难度大。所以朱嘎隧道采用既经济又简单的钻孔排放。该隧道煤层产状近90,且地质条件差,所以预留5m的安全岩拄。排放孔参数为: 图2 控制产状靠查瓦斯及测压图(单位:m) 排放孔直径为108mm,要求穿过煤层顶板不小于0.5m,单孔排放半径为1m,排放范围顶部不少于7m,两帮不少于6m,底部不少于3m,排放完成后进行瓦斯排效果检验,如有1项指标不能满足要求,则需要采取强制性措施负压抽放或水力冲孔,直到效果检验合格为止。 2.5 爆破作业 本隧道瓦斯最小压力为1.34MPa,根据地质条件,结合瓦斯压力含量等因素,为防止隧道坍塌,煤与瓦斯突出,决定采用低爆破力震动炮爆破的方式。采用正向
6、连续装药结构,大并联电力起爆,使用专用放炮母线,且爆破网络总电流大于起爆电流的2倍以上,炮眼的煤层段不装药。使用合格的煤矿安全炸药和安全电雷管,毫秒延期电雷管最后一段不超过130ms。 2.6 支护 根据煤层的地质和放震动炮震动大以及隧道雨季最大涌水量Q75566m3/d的特点。揭煤时支护分为三步进行。一是及时施作金属骨架法防突出;二是管棚防坍塌;三是向岩体压注水泥水玻璃双液浆加固岩体或封闭煤层裂隙法防水。具体做法: 相间施作超前注浆锚杆及外层浆锚杆,前者采用WTD25中空注浆锚杆,外垂角30,长5m,每2m一循环。后者采用G38N自进式锚杆,外插角2,长5m,每4m一循环。采用水泥一水玻璃双
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