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    小議隧道煤層的預防措施

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    小議隧道煤層的預防措施

    1隧道煤層的突出危險性分析

    隧道出口端4、6、7號煤層都為采空區,其中1、2、3、4號煤層間距分別為3.6m、3.5m、4.33m,5、6號煤層間距為7.0m,7、8、9、10號煤層間距分別為4.4m、9.5m、4.0m。4號煤層采空后對1、2、3號煤層的瓦斯含量、瓦斯壓力均有釋放,6號煤層采空后對5號煤層的瓦斯含量、瓦斯壓力有釋放,且隧道揭穿1~6號煤層處各煤層埋深平均為70m左右,埋深較淺,從而可以分析出在隧道兩端口揭1~6號煤層時,存在煤與瓦斯突出的危險性較小。根據鄰近白果煤礦的煤與瓦斯突出鑒定報告,煤層瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的破壞類型等指標均超過臨界值。由水塘隧道所揭煤層未做煤層突出鑒定,且近年來赫章發生了三次突出事故,預計水塘隧道穿過的本區域煤層具有煤與瓦斯突出危險性,必須加強防突管理,并嚴格采取“四位一體”的綜合防突措施。出口端7號煤層采空后,對8、9、10號煤層的瓦斯含量、瓦斯壓力有一定的釋放,但是,隧道揭穿7、8、9、10號煤層處平均埋深為300m,且隧道中部各煤層傾角平緩,接近水平,從而可以分析出在隧道中部揭7、8、9、10號煤層和在10號煤層中掘進時存在煤與瓦斯突出的可能性較大。另外,進出口端隧道貫通點位于隧道中部10號煤層中,其存在煤與瓦斯突出的危險性最大。

    2防治煤與瓦斯突出的技術

    首先在距所揭煤層最小垂距20m處的開挖工作面布置超前鉆孔(初步探測);然后在距所揭煤層最小垂距10m處的開挖工作面布置超前鉆孔(精確探測)。在距所揭煤層最小垂距20m處的開挖工作面鉆2個超前鉆孔初探煤層位置,2個鉆孔均朝隧道掘進方向施工,且1個平打,另1個朝上打。從出口威寧端向畢節端右幅施工掘進工作面在目前已揭煤層位置YK108+905處打超前鉆孔。當水塘隧道從出口威寧端向畢節端施工掘進時,隧道施工在距所揭煤層最小垂距10m處的開挖工作面布置超前鉆孔,分別探測開挖工作面前方上部及左右部位煤層位置,并采取煤樣和氣樣進行物理、化學分析和煤層瓦斯參數測定,在現場進行瓦斯含量、涌出量、壓力等測試工作。由于隧道開挖斷面較大,為保證探測的準確可靠性,有效控制危險區域,在隧道開挖斷面上布置三排鉆孔,每循環鉆孔深度為50m,鉆孔直徑為75mm,鉆孔終孔點控制在隧道開挖線外5m。隧道掘進接近煤層前,必須對煤層位置進行超前鉆探,以便準確掌握煤層的位置、瓦斯賦存情況。在距所揭煤層最小垂距20m處的開挖工作面鉆2個超前鉆孔初探煤層位置(2個鉆孔均朝隧道掘進方向施工,且1個平打,另1個朝上打)。在所揭煤層最小垂距10m處的開挖工作面上鉆5個超前鉆孔,分別探測開挖工作面前方上部及左右部位煤層位置,并采取煤樣和氣樣進行物理、化學分析和煤層瓦斯參數測定,在現場進行瓦斯含量、涌出量、壓力等測試工作。在距所揭煤層最小垂距10m處的開挖工作面,采用超前鉆孔詳細掌握煤層層位、厚度、傾角、走向以及地質情況后,測定前方煤體的瓦斯賦存量和瓦斯壓力等參數。根據水塘隧道的實際情況,瓦斯壓力測試采用主動式快速測壓方法,補償氣體采用高壓氮氣(N2)或一些惰性氣體,補償氣體的充氣壓力應略高于預計煤層瓦斯壓力,其測壓時間較傳統測壓方法大幅降低,且測壓準確率和成功率都明顯提高。瓦斯涌出量及瓦斯衰減系數采用容積式流量計進行測定計算,為減少探測時間和保證測試的準確性,采用快干膨脹水泥注漿封孔工藝,其材料配比為:525硅酸水泥與高鋁水泥的質量比為3∶1。

    3局部綜合防突措施

    在隧道中央、隧道上部各布置1個預測鉆孔,在隧道兩側應布置2個預測鉆孔。對于隧道內布置的其他鉆孔,預測孔應盡量遠離。當隧道從出口威寧端向畢節端施工掘進時,隧道施工揭各煤層工作面預測鉆孔的布置情況為:水塘隧道從出口威寧端向畢節端右幅施工掘進,由于目前在YK108+905處已揭露1號煤層,即將揭露2號煤層,4號煤層為采空區,在進行預測鉆孔布置時,可不考慮4號煤層,直接考慮1、2、3號煤層。在YK108+905處施工4個穿過煤層全厚的預測鉆孔,采集鉆孔煤樣,利用篩孔直徑為1~3mm的篩子篩分鉆屑,用MD—2鉆屑瓦斯解析儀、WTC鉆屑瓦斯突出參數儀分別測定其瓦斯解吸指標Δh2和K1。在隧道中央、隧道上部各布置1個預測鉆孔,在隧道兩側應布置2個預測鉆孔。在隧道內布置有其他鉆孔,預測孔應盡量遠離這些鉆孔。同時針對隧道出口端7號煤層為采空區,在隧道出口端揭煤工作面上臺階距8號煤層的最小法向距離5m以前施工4個穿過煤層全厚的預測鉆孔,采集鉆孔煤樣,利用篩孔直徑為1~3mm的篩子篩分鉆屑,用MD—2鉆屑瓦斯解析儀、WTC鉆屑瓦斯突出參數儀分別測定其瓦斯解吸指標Δh2和K1。在隧道中央、隧道上部各置1個預測鉆孔,在隧道兩側應布置2個預測鉆孔。當隧道從畢節端向威寧端施工掘進時,隧道施工揭各煤層工作面預測鉆孔的布置情況為:在隧道進口端揭煤工作面上臺階距1、2、3、4號煤層的最小法向距離5m以前,施工4個穿過煤層全厚的預測鉆孔,采集鉆孔煤樣,利用篩孔直徑為1~3mm的篩子篩分鉆屑,用MD—2鉆屑瓦斯解析儀、WTC鉆屑瓦斯突出參數儀分別測定其瓦斯解吸指標Δh2和K1。

    作者:盧道勇單位:貴州省公路工程集團有限公司

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