低瓦斯隧道监控量测方案(3)

2018-12-17 10:47

2.5 主要技术标准

隧道主要技术标准: (1)线路等级:客运专线; (2)正线数目:双线;

(3)设计区段旅客列车速度目标值:250km/h; (4)最小曲线半径:8000m; (5)正线线间距:4.6m; (6)最大坡度:6‰ (7)牵引种类:电力; (8)列车运行方式:自动控制; (9)行车指挥方式:综合调度集中。

2.6 地震烈度

据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)、“5.12汶川地震”后国家相关部门发布的《四川甘肃陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001一号修改单)以及“西成客专广元(川陕省界)至江油段地震动参数区划报告”,隧址区地震动反映谱特征周期0.40S、地震动峰加速度值0.15g,其对应地震基本烈度为Ⅶ度。

2.7 隧道施工环境

1)交通情况

进口:仙女岩隧道进口所处位置为当地村民住宅区域中,线路左侧简易公路里洞口位置过远,不能直接通往施工场地,在详细调查周围环境的情况下,已新修便道通往施工场地,在整个施工期间,要做好养护和维修工作,确保雨天不泥泞、晴天不扬尘。

出口:仙女岩隧道出口位于猫儿村,有简易水泥公路直接到达,洞口外只需新建简易栈桥即可展开施工作业。

2)施工、生活用水

进口:施工用水采用当地河沟水即可满足施工要求,高压水池位于隧道进口

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斜上方,垂直距离50m,蓄水量为67.5m3;生活用水使用当地自来水。

出口:施工用水采用洞口外河沟水即可满足施工要求,水池建在洞口旁,采用高压水泵供水方式;生活用水利用山泉水。

3)施工、生活用电

进口:线供电电网为国家电力公司所辖电网。各工点均由专业队伍架设高压电网至洞口,根据实际确定需电量进行配置,同时配备备用发电机1台,作为隧道备用电源。

出口:线供电电网为国家电力公司所辖电网。各工点均由专业队伍架设高压电网至洞口,根据实际确定需电量进行配置,同时配备备用发电机1台,作为隧道备用电源。

第3章、瓦斯的基本特征、来源和放出类型

3.1特征

瓦斯是一种无色、无味、无臭的一种混合气体,主要成分为甲烷(CH4)与乙烯(C2H2),比重为0.554,具有能燃烧,能爆炸,能使人窒息的多种危害性,但它的最主要的危害是燃烧爆炸。

瓦斯极易燃烧,但不能自燃,当与空气混合到一定浓度时,遇火源能燃烧或爆炸。当坑道中的瓦斯浓度小于5%或大于16%时,遇到火焰只是在火源附近燃烧而不会爆炸;瓦斯浓度在5%~6%到14%~16%时,遇到火源便会爆炸,9.5%左右时爆炸威力最大,但瓦斯浓度大于43%时,一般遇火也不能燃烧,瓦斯浓度爆炸界限见表2。

表2 瓦斯浓度爆炸界限

瓦斯浓度(%) 5-6 14-16 9.5 8.0 低于5.0 高于14-16 爆炸界限 瓦斯爆炸下界限 瓦斯爆炸上界限 爆炸最强烈 最易点燃 不爆炸,与火焰接触部分燃烧 11

3.2放出类型

瓦斯放出是地层中的瓦斯气体在地应力作用下沿岩体构造裂隙外漏的表现。归纳起来,发生瓦斯放出有二个主要因素:地应力、瓦斯和围岩结构,而地应力和围岩中瓦斯的存在是引起瓦斯放出的主要因素。从岩层中放出瓦斯,可分为几种类型:

(1)瓦斯的渗出:它是缓慢的地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出,延续时间很久,有时带有一种“嘶嘶”的声音。

(2)瓦斯的喷出:比上述渗出强烈,从煤层或岩层裂隙或孔洞中放出,喷出的时间有长有短,通常由较大的响声和压力。

(3)瓦斯的突出:在短时间内,从煤层或岩层中突然猛烈地喷出大量的瓦斯,喷出的时间,可能从几分钟到几小时,喷出时常有巨大的轰响,并夹有煤块或岩块。

以上三种瓦斯放出形式,以第一种放出的瓦斯量为最大。

第4章 瓦斯及有毒有害气体隧道施工方案

4.1 瓦斯及其它有毒有害气体超前探测

4.1.1瓦斯及有毒有害气体超前探测原则

隧道瓦斯超前预探就是要从时间上提前距离上超前了解隧道围岩地质情况、瓦斯及有毒有害气体赋存情况。从一定意义上说,设计单位提交的隧道设计纵断面图、地质总平面图、瓦斯及有毒有害气体评价等资料也是隧道施工超前探测预报的成果,但由于勘察设计精度的限制及隧道地质的复杂性等种种原因,设计图中常常遗漏很多只有在隧道施工中才能发现的不良地质体和瓦斯及有毒有害气体异常区域,因而对围岩特征、瓦斯及有毒有害气体赋存描述就不是十分准确。因此,瓦斯隧道施工中针对瓦斯及有毒有害气体超前预探显得更为重要。

4.1.2瓦斯超前探测设计 φ108地质超前探孔:

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1)地质超前探孔目的

地质超前探孔主要是配合瓦斯测试用于确定前方是否存在煤层及瓦斯赋存情况。

2)钻孔设计方案

根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求:所有突出煤层外的掘进巷道(包括钻场等)距离煤层的最小法向距离小于10m时,必须边探边掘,确保最小法向距离不小于5m。因此,超前钻孔探测必须在10m前发现前方煤层及瓦斯赋存情况。地质超前探孔每次探测距离应为35m,每25m一个循环。

钻孔瓦斯测试及动力现象分析:

瓦斯测试的目的是结合地质超前探孔,开展相关瓦斯测试,判断仙女岩隧道掘进过程前方是否遇煤层或瓦斯赋存情况,是否存在瓦斯突出危险性;当探测前方有煤层时,开展煤与瓦斯突出危险性测试,判别其危险性。

每25m循环开展钻孔瓦斯测试及动力现象分析,包括前方是否有煤层、钻孔施工动力现象以及钻孔瓦斯测试。

1)煤层探测

通过实施φ108地质超前探孔,判别前方是否存在煤层及其赋存情况。

2)钻孔施工动力现象观察

通过实施φ108地质超前探孔打钻过程中的动力现象观察,分析前方瓦斯突出危险性征兆。在打钻过程中动力现象描述:

有(无)卡钻; 有(无)顶钻; 有(无)喷孔现象; 钻孔水温变化。

3) 钻孔瓦斯测试

(1)打钻前后瓦斯测试

对打钻前后掌子面瓦斯浓度进行测试,了解掌子面打钻前后的瓦斯浓度变化。

掌子面打钻前瓦斯浓度: %; 打钻后瓦斯浓度: %;

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打钻过程中最高瓦斯浓度: %。

(2)钻孔瓦斯浓度测试

地质超前探孔掘进过程时,测定钻孔不同深度的瓦斯浓度,如表3所示。 孔深(m) 4 8 12 16 20 浓度(%) 表3 瓦斯钻孔深度浓度值 孔深(m) 浓度(%) 24 28 32 36 40 瓦斯预探中的瓦斯考察方法 : 在深孔钻探中在每循环超前钻孔施工过程中记录每米钻孔岩性、钻进情况、瓦斯涌出情况。

钻孔施工完成后对前方煤岩体的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出流量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定考察,并预计出隧道在开挖过程中可能产生的瓦斯涌出量。

水平钻孔和倾斜钻孔封孔工艺分别如图2、3、4所示。

图2 水平钻孔封孔工艺

图3 倾斜钻孔封孔工艺

钻孔瓦斯参数测试如图4所示。

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