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1、5. 3.煤層采空區地段隧道施工措施隧道洞身穿越煤層采空區地段，其對隧道施工及運營安全有較大影響，且存 在集中突水可能。根據超前地質預測、預報情況，對煤層采空區采用超前預注漿 及徑向注漿相結合的加固方式及堵水措施。對于無充填的采空區，采用漿砌片石、片石碗等回填密實。注漿方式與方法與前述巖溶發育地段施工相同，不再贅述。5. 3.1 超前預報根據現有地質資料推斷，部分隧道有揭穿煤層采空區的可能，為能更準確的 確定煤層位置，查明采空區情況，防止透水，突泥，保證施工安全，采取合理的 工程措施，在隧道開挖進入煤系地層附近，施作綜合物探、鉆探等超前探測手段, 并根據探測資料初步判斷采空區的情況，確定下一步2、施工方案。5. 3. 2.施工方案由于采空區位于隧道底部、中部、頂部的情況均有可能，故必須采取相應的 施工對策予以處理，主要施工流程見設計圖紙所示。5. 3. 3.煤層采空區位于隧道下方的處理當煤層采空區位于隧道下方時，關鍵在于對隧底的加固，在未揭穿采空區前, 隨時注意采空區與隧道的相對位置，確保施工安全，避免造成采空區的坍塌。當揭穿采空區頂板后，采空區未坍塌充填時，采用拋填片石及鋼花管對基底 壓漿加固的處理措施，如果采空區已坍塌充填，且隧底距離采空區底板小于3m 時，在隧道開挖后清除隧底煤層采空區填充物，并采用C20混凝土回填，回填時 基礎嵌入基巖內50cm。如果已被坍塌的土石填充的采空區底3、板距離隧道底部大于3m時，采取對隧 道基底進行注漿加固。采用八75鋼花管壓注水泥漿進行加固，鋼花管按縱橫向間 距lm,梅花形布置，管壁厚5mm,管壁上鉆注漿孔，孔徑1016mm,孔間距為 1520cm,呈梅花形布置，尾部11.5m范圍不留注漿孔，作為止漿段。注漿終 壓 1.0 1. 5MPao施工時注意基底注漿采用鉆孔，且應鉆至煤層采空區底部見基巖，下管注漿 完畢后，鋼花管留置孔中，管中注滿漿，若采空區深度大于lOm,則樁長按不超 過10m控制。鋼管樁應嵌入基巖不小于50cm。基底注漿完畢后，對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，并每510m設 一檢查孔，取巖芯，觀察漿液充填情況，必要時補注漿。4、5. 3. 4煤層采空區位于隧道中部的處理在未揭開煤層采空區前，先進行超前探測，對未坍塌充填但有水的地段，采 取鉆孔排水的方式放水，對已經坍塌充填的地段，采取超前支護，有水時采取超 前注漿固結堵水等手段加固。揭開煤層采空區后，在隧道襯砌邊墻兩側施作厚度加的M10漿砌片石護墻, 護墻外側采用土石回填，厚度3m；當采空區位于隧道斷面上部時，在隧道拱部 施作lm后的C15混凝土護拱，并將加強支護的格柵拱架也打入護拱內，護拱上 設干砌片石緩沖層。5. 3. 5.煤層采空區位于隧道頂部的處理采空區位于隧道頂部，在未揭穿前超前探測揭示的情況屬于未坍塌充填時， 采取的處理方式與前述采空區位于隧道中部的處理方5、式一樣。當揭示的采空區屬于坍塌充填時，采取超前注漿固結，堵水，防止突水，突 泥，然后采用臺階法開挖，超前小導管注漿預支護，并在施工中全環架設格柵拱 架。5. 3. 6施工注意事項施工中隨時監測圍巖變化，及時處理采空區頂部危石，加強超前支護及初期 支護，根據實際情況襯砌適時跟進；對于探測到有瓦斯郁積的采空區，先鉆孔排 泄瓦斯，加強通風。5. 4煤層瓦斯地段隧道施工措施隧道通過含煤或含炭質地層，具有一定的瓦斯涌出量。隧道防治瓦斯的危害 主要在于防突、防爆，為保證施工設備人員的安全，主要采取的技術措施是：施 工方法、超前預報、加強通風、加強瓦斯監測、配置雙回路電源、固定設備防爆、 實施揭煤施工工藝。6、5. 4. 1 施工方法隧道通過煤層瓦斯地段的施工方法，宜采用全斷面開挖方法，隨掘進隨進行 二次襯砌封閉，并保證氣密性混凝土的密實性，盡量縮短煤層的瓦斯放出時間和 縮小圍巖暴露面，以防瓦斯溢出。5. 4. 2超前預報隧道通過煤層瓦斯地層時，必須根據設計資料，結合現場實際情況，對煤層 位置、長度、厚度、瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯涌出速度等指標進行測量和分析, 預測瓦斯參數，做好揭煤準備，及早查明煤層的位置和瓦斯突出性，確保施工安 全。利用彈性波判斷前方煤層的具體位置，采用洞內超前鉆孔探測瓦斯的含量及 壓力，按防治煤與瓦斯突出細則進行煤與瓦斯突出危險性預測，以確定采取 不同的技術措施。5. 4. 37、鉆爆作業 .必須采用濕式鉆孔。 .炮眼深度不應小于0. 6m,炮眼應清除干凈，炮眼封泥不嚴或不足不得進 行爆破。 必須使用煤礦許用炸藥。 必須采用煤礦許用電雷管。使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最后一段 的延期時間不得大于130ms。嚴禁使用秒或半秒級電雷管。 .嚴禁反向裝藥。 爆破網絡必須采用串聯連接方式，嚴禁將瞬發電雷管與毫秒雷管在同一 串聯網絡中使用。 .必須使用防爆型起爆器作為起爆電源，一個開挖面不得同時使用2臺及 以上起爆器起爆。 .在非瓦斯突出工區進行爆破作業時，爆破15min后應巡視爆破地點，檢 查通風、瓦斯、煤塵、瞎炮、殘炮等情況，如有危險必須立即處理。在瓦斯突出 工區，揭煤爆破8、15min后，應有救護隊員佩戴防毒面具或自救器到工作面對爆破 效果、瓦斯濃度等進行檢查，確認安全后方可通知送電、開動局部通風機，通風 30min后，由瓦斯檢測人員檢測工作面、回風道瓦斯濃度，在瓦斯濃度小于1% 時，C0?濃度小于1.5%后，方可解除警戒，允許工作人員進入開挖工作面。5. 4. 4.加強通風 .加強通風是防止瓦斯積聚和瓦斯爆炸最有效的方法。 .非瓦斯工區的施工通風采用壓入式或混合式；低瓦斯工區的施工通風采 用壓入式或巷道式；高瓦斯工區和瓦斯突出工區必須獨立通風，嚴禁任何兩個工 作面之間串聯通風。 瓦斯隧道需要的風量，必須按照爆破排煙、同時工作的最多人數以及瓦 斯絕對涌出量分別計算9、，并按允許風速進行檢驗，采用其中的最大值。 加強通風主要是合理選擇風機的功率大小及通風方式，加強通風管理， 保證有足夠的風量及風速，以便稀釋及加速瓦斯的排出，使洞內瓦斯含量不大于 0.5%。通風設備必須防止漏風，并配備備用的通風機，而且通風機必須設置兩路 電源，一旦原有的通風機發生故障時，備用通風機械能夠立即供風。由于停電或 檢修，使主要通風機停止運轉，必須有恢復通風、排除瓦斯和送電的安全措施， 恢復正常通風后，所有受到停風影響的地段，必須經過監測人員檢查，確認無危 險后方可恢復工作；所有安裝電動機和開關地點的20m范圍內，必須檢查瓦斯濃 度，符合規定方可啟動電器；局部通風機停止運轉，在恢復通10、風前，也必須檢查 瓦斯濃度，符合規定方可開動局部風機，恢復正常通風。風管應釆用抗靜電、阻 燃的風管。加強通風按下述原則：當測定和分析屬于低瓦斯時，按照正常情況下的通風設計及能力，適當延長 通風時間，風管盡量靠近工作面。當測定和分析瓦斯嚴重時要作專門的通風設計，采用以壓入式為主的混合式 通風。由于瓦斯濃度較高的地方都在開挖面頂部附近，故吹出風管盡量靠近開挖 作業面，一般情況下為8m10m。當測定和分析具有瓦斯突出的危險時，進行專門的通風設計，洞內風速不宜 小于l.Om/so對于瓦斯宜于積聚處，應實施局部通風。 .隧道貫通后，應繼續加強通風，防止瓦斯局部積聚。5. 4. 5加強瓦斯監測 低瓦斯工區11、可采用便攜式瓦檢儀，髙瓦斯工區和瓦斯突出工區除便攜式 瓦檢儀外，還需配置高濃度瓦檢儀和瓦斯自動檢測報警斷電裝置。 .采用瓦斯自動報警儀與人工檢查相結合，配專職的瓦斯檢測員，每班三 人，對隧道進行全天候交叉巡回檢測，由洞外向洞內，對機電設備集中地點、各 個作業面、有可能瓦斯聚集處進行檢測。對爆破作業，實行“一炮三檢制”，即 裝藥前、放炮前和放炮后對爆破工作面檢測。 隧道內瓦斯濃度超限時的處理措施a. 當低瓦斯工區任意處瓦斯濃度達到0.5%時，超限處20ni范圍內立即停工, 查明原因，加強通風監測；b. 當局部瓦斯積聚（體積大于0.5m3）濃度達到1.0%時，附近20m停工，撤 人，斷電，進行處理12、，加強通風；c. 當開挖工作面風流中，瓦斯濃度達到1.0%時，停止電鉆鉆孔；d. 當煤層爆破后工作面風流中瓦斯濃度達到1.0%時，繼續通風不得進人；c.當局部通風機及電器開關20m范圍內瓦斯濃度達到0.5%時，應停機并不 得啟動；匚當鉆孔排放瓦斯時回風流中瓦斯濃度達到1.5%時，撤人，停電，調整風 量；g.當竣工后洞內任意處瓦斯濃度達到0.5%時，查明滲漏點，并向設計單位 反映，增加運營通風設備。5. 4. 6 洞內設置雙回路電源為了瓦斯隧道保持連續通風，避免誘發瓦斯事故，對高瓦斯工區和瓦斯突出 工區供電系統配置兩路電源，其電源線上不得分接隧道以外的任何負荷。供電系 統做到瓦斯濃度超標時供電系13、統及局部通風機通風電源的自動閉鎖。洞內配置雙 回路電源線路及完善的檢漏裝置，變配電設備均采用防爆或隔爆型；隧道施工時 的網電為主回路電源，配內燃發電機組為另一回路電源，用于特殊情況下（瓦斯 濃度超過規定）切斷主回路電源時，另一路電源應在15min內接通，保證風機正 常運轉，仍能滿足通風、照明、排水的需要。5. 4. 7.采用防爆、隔爆設施隧道內高瓦斯工區和瓦斯突出工區的電器設備和作業機械必須使用防爆型。防爆機電設備必須達到國家規定的標準，使用前委托指定的或權威的檢測機 構進行檢測和鑒定。機電設備和電纜的檢查頻率要符合周期的規定，發現問題及時處理。防爆性 能受到損壞的機電設備必須立即處理，不符合14、防爆技術性能要求的不得使用。鑿巖時采用濕式鉆巖，防止鉆頭發生火花，洞內操作時，防止金屬與堅石撞 擊、摩擦發生火花。爆破作業，使用煤礦安全炸藥及毫秒電雷管，且毫秒電雷管的總延期時間不 得超過130s,爆破電閘安裝在新鮮風流中，并與開挖面保持200m左右的距離。鏟裝石渣前將石渣澆濕，防止金屬器械摩擦和撞擊發生火花。實際上，瓦斯隧道內對固定敷設的電纜、照明、信號在采用防爆型后，移動 的電器設備和作業機械，也可采用非防爆型。放炮后，瓦斯濃度在降到0.5%以 下后才允許作業機械進洞作業，正常通風條件下，瓦斯濃度保持較低的穩定狀態; 瓦斯濃度隨時監測，一旦出現瓦斯升髙情況，超過1%時作業停止，人員要撤離。15、5. 4. 8照明設施照明采用防爆燈或蓄電池燈。5. 4. 9揭煤措施 揭煤方法乩采用遠距離放炮揭煤方法。當掘進至距石門5lOm時，打多個超前鉆孔, 揭開煤層前掌子面至煤層之間必須留一定厚度的巖墻：急傾斜煤層留2m；緩傾 斜煤層留1.5mo當煤層壓力小于IMPa時采用振動放炮；大于lMPa時應先排氣 降壓，然后再放炮揭煤。b. 首先作好爆破設計，使用煤礦安全炸藥，采用電雷管起爆，電纜線作導線。 放炮時，要求領工員與工班長、瓦斯檢測員、放炮員即“三員”實行“一炮三檢 制”。炮眼堵塞用水炮泥，必須用水風鉆打眼，不得打淺眼（*60cm）。c采用全斷面，一次揭穿煤層。揭煤前后加強瓦斯監測和通風。主風機16、正常 運轉，備用主風機及二路電路保持正常狀態。 遠距離故炮揭煤施工要求a. 炮眼數量多于正常掘進的炮眼數量，掏槽炮眼布置釆用直眼掏槽或楔形掏 槽。b. 裝藥量多于正常掘進的所需裝藥量，確保一次揭開煤層。c. 必須用黏土封堵炮眼，并封堵密實，不漏氣。d. 石門揭煤爆破在洞外起爆，洞內必須停電、停止一切作業，所有人員撤至 洞外，洞口 50m以內杜絕一切火源。c揭開煤層后，應檢驗工作面前方10m上、中、下、左、右范圍內煤與瓦斯突出的危險性，確保工作面前方有5m的安全區。 半煤半巖段與全煤層段掘進、支護和二次襯砌施工要求a. 每循環進尺不宜超過1.0m,在全煤層中必須采用電煤鉆鉆孔，應少鉆孔、 少裝藥17、。b. 打穿煤層的炮眼應在巖石段裝藥，煤層需爆破時，必須采用松動爆破。c. 在軟弱破碎巖層或煤層中掘進，應采用超前支護或預注漿，防止坍塌或瓦 斯突出。d. 爆破后及時錨噴支護及以氣密性混凝土進行二次襯砌，及時封閉瓦斯。c. 仰拱及時施工，保證拱、墻、仰拱襯砌能夠形成閉合整體。f.煤系地層設防段的二次襯砌應預留注漿孔，二次襯砌完成后應及時注漿， 充填空隙，封閉瓦斯。5. 4. 10.嚴格執行有關規章制度 瓦斯檢查制度。指定專人定時和經常進行檢查，測定風流中瓦斯含量， 嚴格執行瓦斯允許濃度的規定。瓦斯檢查采用瓦斯遙測裝置、定點報警儀和手持 式光波干涉儀，隨時發現異常情況，及時報告技術負責人，采取措18、施進行處理。 .洞內嚴禁使用明火，嚴禁將火柴、打火機、手電筒及其他易燃品帶入洞 內；洞內原則上不得進行電、氣焊作業，不可避免的焊接必須在瓦斯濃度0. 5% 以下進行；任何人進入隧道前必須在洞口進行登記并接受檢查人員的檢查，進入 瓦斯突出工區的作業人員必須攜帶個人自救器。 所有瓦斯監測人員、通風管理人員、領工員、技術員、機械操作及維護 人員、炮工、救護人員等所有進洞人員必須經過瓦斯知識和防止瓦斯爆炸的安全 知識培訓，持證上崗；同時成立專門的緊急救護組，救護人員未經過專門瓦斯事 故救援培訓不準在瓦斯爆炸后進洞搶救。 瓦斯監測人員必須挑選工作認真負責、有較強的業務能力、經過專業培 訓、考試合格后，方19、可進行瓦斯監測工作。 瓦斯隧道施工必須成立救護隊。救護隊與當地礦山救護隊建立協作關系， 必要時進行搶險和救護。5. 4. 11.防突技術措施 接近突出煤層前，必須對設計標高標示的各突出煤層位置進行超前探測, 標定各突出煤層準確位置，掌握其賦存情況及瓦斯情況。 .施工時，采用下列5種方法中的2種對突出危險性進行預測，并相互驗證。a. 瓦斯壓力法煤層瓦斯壓力的測定采用專用的機械裝置、液體測壓、水泥砂漿封孔測壓及 黏土測壓等方法。采用黏土測壓法時，按下列步驟進行：在測壓鉆孔內插入帶有壓力表接頭的紫銅管，管徑為68mm,長度不 小于7mo一一將特制的柱狀黏土(含自然水分經炮泥機擠壓成型的炮泥)送入孔內20、， 柱狀黏土末端距紫銅管末端0.2-0. 5m,每次送入0.3-0. 5m,用堵棍搗實。每堵lm黏土柱打入1個木塞，木塞直徑小于鉆孔直徑1015cm。打入 木塞時應保護好紫銅管，防止折斷。一一在孔口 處用水泥砂漿封堵。經24h水泥凝固后，安上壓力 表測壓，并詳細記錄壓力上升與時間關系，指導壓力穩定為止。穩定后的壓力即 為煤層瓦斯壓力。b. 綜合指標法煤層瓦斯突出危險性，按下列兩個綜合指標判定：D= (0. 0075H/f-3) (P-0. 74)K=AP/f式中D煤層的突出危險性綜合指標；K煤層的突出危險性綜合指標；H-開挖工作面埋深(m)；P一一煤層瓦斯壓力。取兩個測壓鉆孔實測瓦斯壓力的最大21、值(MPa)； P軟分層煤的瓦斯放散初速度指標(mmHg)；f一一軟分層煤的平均堅固性系數。用綜合指標D和K預測煤層突岀危險性的臨界值符合下表的規定。綜合指標D、K的臨界值煤層突出危險性綜合指標D煤的突出危險性綜合指標K無煙煤其他煤種0. 252015注：1當1)= (0. 0075H/f-3) (P-0. 74)式中兩個括號內的計算值都為負時，則不論D值多少，都為突出威脅煤層；2地質勘探時進行煤層突出危險性預測時，突出威脅應為無突出危險煤層。c.鉆屑指標法鉆屑量可用質量法或容量法測定：質量法：每鉆lm鉆孔，收集全部鉆屑，用彈簧稱稱量質量。容量法：每鉆lm鉆孔，收集全部鉆屑，用量具測量鉆屑體積22、。一一鉆屑解吸指標（也）的測定：鉆孔時，在預定的位置取出鉆屑，用孔徑lira和3mm的篩子篩分，將篩分好 的13mm粒度的試樣裝入MD-2型解吸儀的煤樣瓶中，試樣裝至煤樣瓶刻度線水 平（10g左右），自鉆孔鉆至該采樣段起經3min時記錄解吸儀的讀數，該值即為 Ah2,單位為Pa。一一鉆吸解吸指標（KJ測定：鉆孔取樣同上，使用儀器為WTC型突出預測儀，測定時每鉆進2叫 取一次 鉆屑作解吸特征測定。取樣時，備好秒表、篩子，鉆孔鉆到預定深度時，用組合 篩子在孔口接鉆屑，同時啟動秒表，一面取樣，一面篩分，當鉆屑量不少于100g 時，停止取樣，并繼續進行篩分，最后把已篩分好的13mm的煤樣裝入WTC儀 23、器的煤樣罐內，蓋好煤樣罐，準備測試。當秒表走到時（通常規定t。為1 一加in）, 啟動儀器采樣鍵進行測定，經5niir）后，當儀器顯示t。時，用鍵盤輸入t。，按監 控鍵，儀器顯示Lo,輸入Lo,按監控鍵，儀器進行計算，并顯示此值即為 &值。d鉆孔瓦斯涌出初速度法一一測試過程中，當鉆孔進入煤層后，應換1.2kW電煤鉆、42mm直徑麻花 鉆桿10m鉆孔，并啟動秒表，鉆進速度宜控制在lm/min左右，每鉆完lm煤孔后, 應立即撤出鉆桿，插入鉆孔瓦斯涌出初速度測定裝置。在加in后開始讀取瓦斯 涌出量值，然后關閉通向煤氣表的閥門，讀出壓力表上顯示的瞬間解吸壓力值。 在測定瓦斯涌出量前，測定&值的煤樣采集24、與鉆粉量的收集應一并完成。當鉆 孔瓦斯涌出量大于6L/min時，在第5min后應繼續讀取lmin瓦斯涌出衰減量， 衰減系數u應大于0. 65o當uW0.65時，煤層有突出危險。鉆孔速度必須嚴格控制，鉆桿拖動排煤粉時，必須控制孔徑擴大。孔位應選在排放（或抽放）孔之間或瓦斯排放空白區煤層的軟分層中。鉆桿進尺應有明確的標記，接煤粉的容器應保證煤粉能夠全部進入容器 內。一一初速度測定裝置的封孔壓力必須保持0. 25MPa,保證封孔嚴密，初速度 測試結果準確。初速度測定裝置各段聯接處，必須配有膠墊，保證氣密性。測試管膠端 的小孔必須通暢無阻，避免煤粉堵塞小孔造成涌出量降低。e“R”指標法一一在工作面鉆不25、少于3個直徑為42mm,深度為10m的鉆孔，鉆孔應在軟 分層中，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于掘進方向，其他鉆孔的終孔點 應位于隧道輪廓線外的24m處。鉆孔每打lm,測定一次鉆屑量和鉆孔瓦斯涌出初速度，根據每個鉆孔 的最大鉆屑量和最大瓦斯涌出初速度按下式確定各孔的R值： R= （Smax- 1. 8） Gx 4）式中Sx鉆孔最大鉆屑量（kg/m）；q阿鉆孔最大瓦斯涌出初速度（L/min）o一一臨界指標R取6,當任何一個鉆孔中的RRm，該工作面為突出危險工 作面，當R為負值時，用單項（取公式中的正值項）指標。 防治煤與瓦斯突出采用以鉆孔排放為主的措施。當排放不理想時，深孔 松動爆破，加速排放；深孔松動爆破使用安全炸藥和毫秒電雷管；松動爆破時， 必須撤人、停電、洞外引爆。 揭煤放炮前必須加強防護，防止大坍塌。