CN102116171B - 隧道瓦斯快速排放方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体为一种隧道瓦斯快速排放方法，解决了现有隧道内的瓦斯采用长时间强化通风存在成本高且通风设备故障率高的问题。采用如下步骤：a、隧道掘进面下部钻孔探明煤层位置并检测瓦斯出露量及浓度；b、掘进面下部孔内插入外端封口且与其密封的导气管；c、掘进面喷射混凝土形成防漏墙；d、掘进面上部钻孔并插入外端封口且与上部孔密封的排气管；e、导气管外端通高压气体，将煤层内的瓦斯压至煤层上部；f、打开排气管外端封口排放瓦斯并通风将瓦斯排出隧道。本发明利用提高含瓦斯地层压力的手段，将瓦斯快速排出，通过强化通风集中处理，具有明显的节能效应，达到降低通风成本的目的；应用于公路、铁路、水工隧道的施工，亦可用于其它类型的地下工程。
Description
技术领域
本发明涉及隧道瓦斯的排放技术，具体为一种隧道瓦斯快速排放方法。
背景技术
近年来，随着工程技术和社会的发展，高速公路、高速铁路、引水工程等隧道工程建设项目越来越多，不可避免地遇到煤层、采空区等含瓦斯地质。目前，瓦斯隧道施工主要是借鉴煤矿应对瓦斯的成熟技术，并已形成一套可行的方法。一般采用压入式通风稀释法（使其降低至非爆炸浓度以下和对人体有害浓度以下，并逐步挤排出洞外）。其中相应安全规程中强行规定，普通隧道要求洞内风速不小于0.15m/s，煤矿巷道内最小风速要求不小于1.0 m/s，参照执行煤矿标准时，瓦斯隧道洞内最小风速亦不小于1.0 m/s。相比之下瓦斯隧道通风量是普通隧道通风量的7倍以上。
隧道工程开工前，必须根据地质钻探报告做出安全风险评估，凡具有瓦斯出露风险的隧道，在施工通风设计时，均按照有瓦斯隧道的通风标准进行计算、配置通风设备。
普通隧道施工时，通风一般采用两种方式，即连续小风量的持续性通风和短时大风量的强化通风。持续性通风的主要任务是维持施工人员、施工机械、施工爆破等耗氧的即时补充，同时兼有稀释有害空气浓度的作用；强化通风指高速、高压、大风量、短时通风方式，快速将高浓度的有害空气稀释到安全浓度以下，并在风压的作用下，将有害空气推送出隧道洞外。瓦斯隧道一般仅采用强化通风一种形式。
较长的隧道，具有瓦斯出露风险的段落往往较短，仅占其中一部分，但为了保证施工安全，必须按照瓦斯隧道通风标准配置通风设备。同时，瓦斯出露并非都是高浓度的，有时浓度很低，但只要检测到有瓦斯存在，均必须按照瓦斯隧道标准进行强化式通风。
在尚未贯通的瓦斯隧道内，瓦斯出露地段主要分布在掘进面至二次衬砌之间的施工区域内，当施工通过瓦斯地段（煤层、采空区等），若瓦斯出露量小、浓度低、持续时间长时，长时间采用强化通风方式通风成本极高、同时通风设备连续工作故障率较高。
发明内容
本发明为了解决现有隧道内的瓦斯采用长时间强化通风存在成本高且通风设备故障率高的问题，提供了一种隧道瓦斯快速排放方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：隧道瓦斯快速排放方法，采用如下步骤：a、隧道掘进面下部钻孔探明煤层位置并检测瓦斯出露量及浓度；b、掘进面下部孔内插入外端封口且与其密封的导气管；c、掘进面喷射混凝土形成防漏墙；d、掘进面上部钻孔并插入外端封口且与上部孔密封的排气管；e、导气管外端通高压气体，将煤层内的瓦斯压至煤层上部；f、打开排气管外端封口排放瓦斯并通风将瓦斯排出隧道。作业时，通过在掘进面上、下部设置导气管和排气管，并利用瓦斯的质量较轻的特点，通过高压空气将煤层内的瓦斯向上移动、聚集后经排气管排出，克服了隧道内的瓦斯采用长时间强化通风存在成本高且通风设备故障率高的问题。
打开排气管外端封口时控制瓦斯的排放浓度在允许标准以下，并采用长时间小风量的持续性通风方式将瓦斯排出隧道，当瓦斯排放浓度较低时，能够被小风量持续性通风稀释到安全浓度以下，节省大量的通风能耗。
打开排气管外端封口时控制瓦斯一次性大量排放，并采用强化通风方式将瓦斯快速排出隧道，当瓦斯大量排放、浓度较高时，通过强化式通风风速高、集中处理瓦斯的不利影响，由于历时较短，也能达到节省能耗的目的，当大部分高浓度瓦斯被排出隧道后，即可将强化通风转换为小风量的持续性通风。
高压气体为氮气或二氧化碳，保证对人体无害的情况下避免了高压气体与瓦斯混合发生意外的问题。
本发明利用提高含瓦斯地层压力的手段，将瓦斯快速排出，通过强化通风集中处理，将长时间大风量通风改为短时间强化通风，具有明显的节能效应；或将瓦斯驱赶至隧道施工区域之外的地层或排放至地表大气中，达到降低通风成本的目的；应用于公路、铁路、水工隧道的施工，亦可用于其它类型的地下工程。
具体实施方式
隧道瓦斯快速排放方法，采用如下步骤：a、隧道掘进面下部钻孔探明煤层位置并检测瓦斯出露量及浓度；b、掘进面下部孔内插入外端封口且与其密封的导气管；c、掘进面喷射混凝土形成防漏墙；d、掘进面上部钻孔并插入外端封口且与上部孔密封的排气管；e、导气管外端通高压气体，将煤层内的瓦斯压至煤层上部；f、打开排气管外端封口排放瓦斯并通风将瓦斯排出隧道。打开排气管外端封口时控制瓦斯的排放浓度在允许标准以下，并采用长时间小风量的持续性通风将瓦斯排出隧道；打开排气管外端封口时控制瓦斯一次性大量排放，并采用强化通风将瓦斯快速排出隧道；高压气体为氮气或二氧化碳。具体实施过程中，利用超前水平地质钻孔探明煤层位置，并利用瓦斯探测器在水平地质钻孔处进行检测；防漏墙是利用喷射混凝土快速封堵掘进面，向含瓦斯地层的隧道压入高压空气，可迫使瓦斯通过煤层空隙、地质勘测遗留钻孔等通道向外扩散或排除，从而大幅度降低了瓦斯地层中瓦斯的含量和浓度，减轻了隧道施工通风需求量，降低了通风能耗。
Claims (4)
1.一种隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于：采用如下步骤：a、隧道掘进面下部钻孔探明煤层位置并检测瓦斯出露量及浓度；b、掘进面下部孔内插入外端封口且与其密封的导气管；c、掘进面喷射混凝土形成防漏墙；d、掘进面上部钻孔并插入外端封口且与上部孔密封的排气管；e、导气管外端通高压气体，将煤层内的瓦斯压至煤层上部；f、打开排气管外端封口排放瓦斯并通风将瓦斯排出隧道。
2.根据权利要求1所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于：打开排气管外端封口时控制瓦斯的排放浓度在允许标准以下，并采用长时间小风量的持续性通风将瓦斯排出隧道。
3.根据权利要求1所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于：打开排气管外端封口时控制瓦斯一次性大量排放，并采用强化通风将瓦斯快速排出隧道。
4.根据权利要求1或2或3所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于：高压气体为氮气或二氧化碳。
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