CN112943349B - 一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法 - Google Patents
一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法。该施工方法包括以下步骤：步骤S1，隧道施工前进行采空区处治施工，在采空区钻取注浆孔，注浆孔作为超前气体排放孔使用；步骤S2，隧道施工过程中采用地质超前预报系统进行长距离的地质超前预报，同时结合地质雷达进行短距离的地质探测，并辅助超前水平钻孔，用以推断前方岩层情况及进行超前气体探测；步骤S3，在进行超前物探过程中，在掌子面处留有多个检测孔，检测孔用于排放气体使用。该施工方法使隧道中的有害气体得到有效的治理，保证了隧道施工的安全，提高了隧道的施工效率。
Description
技术领域
本发明属于隧道及地下工程技术领域，具体涉及一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法。
背景技术
近年来，随着交通工程的发展，瓦斯隧道施工越来越常见。瓦斯主要成分为甲烷，它是无色、无臭、无味、易燃、易爆的气体。如果空气中瓦斯的浓度在5.5％上至16％时，有明火的情况下就能发生爆炸。瓦斯爆炸会产生高温、高压冲击波，并放出有害气体。瓦斯发生爆炸或燃烧有三个条件，一是其浓度，空气中瓦斯浓度达到5％～16％；二是环境温度；三是充足的氧气环境，当氧气浓度大于12％时就会发生爆炸、燃烧。而当空气中瓦斯的浓度小于5％时不会燃烧，而大于16％时，则不会发生爆炸也不发生燃烧。
近年来瓦斯爆炸事故频繁发生，隧道瓦斯管理高风险不容忽视，针对瓦斯隧道施工中瓦斯综合管理施工方法变得尤为重要。而一些油砂岩、有害气体及原油危害隧道，属一级高风险瓦斯隧道；在这些高风险瓦斯隧道中施工时，若现场瓦斯浓度检测超标时则需停止施工，这也就大大降低了施工效率，因此，采取有效措施，有效降低瓦斯危害，及时预报隧道中瓦斯含量，成为施工中迫切需要解决的问题。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高瓦斯综合管理施工方法，以至少解决目前隧道瓦斯含量超标停工以致影响施工效率等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，该施工方法包括以下步骤：
步骤S1，隧道施工前进行采空区处治施工，在采空区钻取注浆孔，注浆孔作为超前气体排放孔使用；
步骤S2，隧道施工过程中采用地质超前预报系统进行地质超前预报，同时结合地质雷达进行地质探测，并辅助超前水平钻孔，用以推断前方岩层情况及进行超前气体探测；
步骤S3，在进行超前物探过程中，在掌子面处留有多个检测孔，检测孔用于排放气体使用。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，在步骤S1中，注浆孔钻取完成后，延后1-2个月进行注浆作业，在注浆孔的孔口位置进行一氧化碳、二氧化碳、甲烷的气体浓度的检测，当注浆孔孔口有害的气体浓度超标时，采用第一引风设备对该注浆孔进行有害气体抽排工作。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，在采空区处治施工时，预留若干注浆孔作为隧道拱顶处的预留通风孔，所述预留通风孔有所述注浆孔施工完成后扫孔形成，在隧道的二衬施工前一直保留所述预留通风孔。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，在步骤S3中，在检测孔孔口位置检测有害气体浓度，当有害气体浓度超标时，利用第二引风设备将检测孔内有害气体抽到隧道拱顶预留通风孔排出。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，在隧道中采用KJ90X瓦斯自动监测系统以监测隧道中有害气体参数；
同时由检测人员配备低浓度光干涉瓦检仪、多参数瓦检仪与便携式瓦检仪三种检查设备，对隧道中有害气体含量进行抽检并对自动检测系统进行复核。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，所述地质超前预报系统采用型号为TST6000；地震雷达的型号为RIS-K2型地震雷达；
地质超前预报系统及地震雷达的技术参数为：
TST6000超前预报系统发射的地震波每次探测150m，前后搭接5m；
RIS-K2型地质雷达每次探测30m，前后搭接5m；
隧道每掘进5m画一次隧道断面的地质素描图；
超前钻探每次30m，前后搭接5m，设置3个钻孔，其中一个钻孔为取芯孔。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，所述第一引风设备为引风机，引风机安装在预留通风孔的顶端。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，第二引风设备为瓦斯抽排风机。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，所述瓦斯抽排风机设置在有害气体浓度超标的检测孔孔口，所述瓦斯抽排风机的出风口设置有管道，管道连接在瓦斯抽排风机的出风口于预留通风孔之间。
如上所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，作为优选方案，所述管道为聚乙烯管。
有益效果：高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法的技术方案中，在隧道施工前采空区处治施工时，先通过注浆孔对有害气体进行超前排放，从而尽可能的降低隧道施工段存在的有害气体总量；在施工过程中通过自动监测系统与人工检测相互验证，使得监测更加的精准；同时在隧道施工过程中，在掌子面上留有多个检测孔，通过检测孔将有害气体排放出去，进一步减少隧道中有害气体的含量；而且检测孔中的有害气体通过隧道顶部的预留通风孔排出，使得有害气体能够在最短的路径排出隧道，使隧道中的有害气体得到有效的治理，保证了隧道施工的安全，提高了隧道的施工效率。
附图说明
图1为本发明实施例中瓦斯综合管理施工流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明的具体实施例，如图1所示，本发明提供一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，该施工方法利用自动监测系统和人工监测系统组成互补式监控系统，对瓦斯浓度进行实时监控测量，达到精准控制。能够在有害气体超标时第一时间通知施工现场。利用超前预报、超前气体检测等方式组成超前预测及排放系统，做到对围岩及前方瓦斯情况进行超前预报，为后续工作安排打下坚实基础。该施工方法是将监控和超前预报排放相结合，实现隧道瓦斯安全管控。
高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法包括以下步骤：
步骤S1，隧道施工前进行采空区处治施工，在采空区钻取注浆孔，注浆孔作为超前气体排放孔使用；注浆孔钻取完成后，延后1-2个月进行注浆作业，在注浆孔的孔口位置进行检测一氧化碳、二氧化碳、甲烷的气体浓度，当注浆孔孔口有害的气体浓度偏高时，第一采用引风设备对该注浆孔进行有害气体抽排工作。
在采空区处治施工时，预留若干注浆孔作为隧道拱顶处的预留通风孔，预留通风孔有注浆孔施工完成后扫孔形成，在隧道的二衬施工前一直保留预留通风孔。在本实施例中，第一引风设备为引风机，引风机设置在预留通风孔顶端，将隧道内的有害气体通过预留通风孔抽排出隧道。
在本实施例中，在隧道延伸反向，每70m设置一处预留通风孔，在其他实施例中，预留通风孔的间距根据隧道内有害气体含量、隧道安全步距要求确定。
步骤S2，隧道施工过程中采用地质超前预报系统进行长距离地质超前预报，地质超前预报系统能够探测300m内的地质情况，同时结合地质雷达进行短距离探测，地质雷达能够探测30m内的地质情况，并辅助超前水平钻孔，用以推断前方岩层情况及进行超前气体探测。
地质超前预报系统采用型号为TST6000；地震雷达的型号为RIS-K2型地震雷达。
超前预报的技术参数为：
TST6000地震波每次探测150m，前后搭接5m，相邻的前后两次探测有5m重合，也即下一次探测在隧道前进145m后进行探测。
RIS地质雷达每次探测30m，前后搭接5m，也即下一次探测在隧道前进25m后进行探测。每5m画一次地质素描图。
超前水平钻孔每次钻探30m，超前水平钻孔的轴线与隧道的走向平行，前后搭接5m，也即下一次钻探在隧道前进25m后钻取超前水平钻孔，每次钻探设置3个钻孔，其中一个钻孔为取芯孔。
步骤S3，在进行超前物探过程中，在掌子面处留有多个检测孔，在本实施例中，掌子面处留有三个检测孔。检测孔用于排放气体使用。在检测孔孔口位置检测有害气体浓度，当有害气体浓度超标时，利用第二引风设备将检测孔内有害气体抽到隧道拱顶预留通风孔排出。在本实施例中，第二引风设备为瓦斯抽排风机，瓦斯抽排风机设置在有害气体浓度超标的检测孔孔口，瓦斯抽排风机的出风口设置有管道，管道连接在瓦斯抽排风机的出风口于预留通风孔之间。在本实施例中，管道为PE管(即聚乙烯管)，聚乙烯管具有较好的韧性和综合力学性能，还具有较好的耐腐蚀性能与长久的使用寿命。
在隧道中采用KJ90X瓦斯自动监测系统以监测隧道中有害气体参数。本系统主要用于采集隧道的瓦斯浓度、一氧化碳浓度及风速、温度等参数。自动监控系统可以进行24小时不间断监测，在以上参数异常的情况下自动报警，并切断工作电源，同时启动风机。风机电源为专线专用，已安装“瓦电闭锁”与“风电闭锁”设备，具备超限断电功能。
同时由检测人员配备低浓度光干涉瓦检仪、多参数瓦检仪与便携式瓦检仪三种检查设备，对隧道中有害气体含量进行抽检并对自动检测系统进行复核。其中自动监测系统能够实时监测有害气体浓度，有害气体浓度超设置警戒值时，自动触发声光报警系统，及时将危险信号传递给施工一线，避免出现安全事故。人工检测配备多种瓦斯检测设备。人工检测与自动监测设备能够相互校验，人工检测还能够对自动监测系统进行复核。确保监测数据能够真实反映现场实际情况，提高安全系数。
在微瓦斯工区隧道洞内通风风速不小于0.15m/s，低瓦斯工区隧道洞内通风风速不小于0.25m/s，高瓦斯工区和煤与瓦斯突出工区隧道洞内风速不小于0.5m/s。
本工程在采空区处治施工时，已为隧道拱顶处预留通风孔(注浆孔施工完成后扫孔形成)，在二衬施工前预留通风孔一直保留。当隧道内瓦斯浓度升高时，立即组织人员加强通风，同时启动瓦斯抽排系统。利用预留的通风孔进行瓦斯抽排。由于瓦斯密度低于空气密度，瓦斯气体汇聚于隧道拱顶部位。通气孔抽排法能够有效降低隧道内瓦斯浓度，缩短瓦斯气体排放路径，降低有害气体对全洞空气污染。浓度得到控制后，立即安排人员佩戴好防护装备，对瓦斯浓度升高原因进行调查分析，做好超前气体排放工作准备。
综上所述，本发明提供的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法的技术方案中，在隧道施工前采空区处治施工时，先通过注浆孔对有害气体进行超前排放，从而尽可能的降低隧道施工段存在的有害气体总量；在施工过程中通过自动监测系统与人工检测相互验证，使得监测更加的精准；同时在隧道施工过程中，在掌子面上留有多个检测孔，通过检测孔将有害气体排放出去，进一步减少隧道中有害气体的含量；而且检测孔中的有害气体通过隧道顶部的预留通风孔排出，使得有害气体能够在最短的路径排出隧道，使隧道中的有害气体得到有效的治理，保证了隧道施工的安全，提高了隧道的施工效率。
采用有效降低了瓦斯管控风险，同时采用超前气体排放方案，有效降低了本工程中瓦斯气体绝对涌出浓度。将隧道高瓦斯工区降低为微瓦斯工区。通过采用本施工方法，隧道由高瓦斯工区降低为微瓦斯工区，降低了使用风机的功率，极大节省了施工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：
步骤S1，隧道施工前进行采空区处治施工，在采空区钻取注浆孔，所述注浆孔作为超前气体排放孔使用；
步骤S2，隧道施工过程中采用地质超前预报系统进行地质超前预报，同时结合地质雷达进行地质探测，并辅助超前水平钻孔，用以推断前方岩层情况及进行超前气体探测；
步骤S3，在进行超前物探过程中，在掌子面处留有多个检测孔，所述检测孔用于排放气体使用，在步骤S1中，注浆孔钻取完成后，延后1-2个月进行注浆作业，在注浆孔的孔口位置进行一氧化碳、二氧化碳、甲烷的气体浓度的检测，当注浆孔孔口有害的气体浓度超标时，采用第一引风设备对该注浆孔进行有害气体抽排工作，在采空区处治施工时，预留若干注浆孔作为隧道拱顶处的预留通风孔，所述预留通风孔由所述注浆孔施工完成后扫孔形成，在隧道的二衬施工前一直保留所述预留通风孔，在步骤S3中，在检测孔孔口位置检测有害气体浓度，当有害气体浓度超标时，利用第二引风设备将检测孔内有害气体抽到隧道拱顶预留通风孔排出。
2.根据权利要求1所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，在隧道中采用KJ90X瓦斯自动监测系统以监测隧道中有害气体参数；
同时由检测人员配备低浓度光干涉瓦检仪、多参数瓦检仪与便携式瓦检仪三种瓦斯检测设备，对隧道中有害气体含量进行抽检并对自动检测系统进行复核。
3.根据权利要求1-2任一所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，所述地质超前预报系统采用型号为TST6000；地震雷达的型号为RIS-K2型地震雷达；
地质超前预报系统及地震雷达的技术参数为：
TST6000超前预报系统发射的地震波每次探测150m，前后搭接5m；
RIS-K2型地质雷达每次探测30m，前后搭接5m；
隧道每掘进5m画一次隧道断面的地质素描图；
超前钻探每次30m，前后搭接5m，设置3个钻孔，其中一个钻孔为取芯孔。
4.根据权利要求1所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，所述第一引风设备为引风机，引风机安装在预留通风孔的顶端。
5.根据权利要求1所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，第二引风设备为瓦斯抽排风机。
6.根据权利要求5所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，所述瓦斯抽排风机设置在有害气体浓度超标的检测孔孔口，所述瓦斯抽排风机的出风口设置有管道，管道连接在瓦斯抽排风机的出风口与预留通风孔之间。
7.根据权利要求6所述的高瓦斯隧道瓦斯综合管理施工方法，其特征在于，所述管道为聚乙烯管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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