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《公路交通技術雜志》2016年第5期

摘要:

依據瓦斯濃度標準對隧道瓦斯工區進行分區管理，對施工通風、機械、監測及應急救援設施按不同區段實施管理，以實現瓦斯隧道風險管理與資源的合理匹配。

關鍵詞:

瓦斯隧道;管理等級;濃度標準;分區管理

TB10120—2002《鐵路瓦斯隧道技術規范》［1］對瓦斯隧道的界定為“鐵路隧道穿越或鄰近含煤地層及含瓦斯地層時，洞內發現瓦斯即界定為瓦斯隧道，類型按瓦斯工區最高級別界定。”因瓦斯隧道具有特殊性，穿越瓦斯段落一般都較短，即整個隧道只有穿越瓦斯段落存在危險，若均按界定的瓦斯隧道最高級別并遵守《煤礦安全規程》［2］的有關規定施工，勢必會增加投資費用，延長工期。本文以渝黔鐵路天坪瓦斯突出隧道工程為例，對該隧道瓦斯工區煤系地層不同施工階段管理等級進行分析，并通過調整通風方式、加強瓦斯濃度檢測等，將不同施工階段的煤系地層段依據瓦斯濃度標準對瓦斯工區進行分區管理，其可有效降低管理風險，減少投資，保證工期。

1隧道瓦斯工區管理等級劃分

TB10120—2002對瓦斯隧道和瓦斯隧道工區概念作了明確規定，瓦斯隧道工區的性質及等級決定整個隧道的瓦斯性質及等級［3］。瓦斯隧道的類型按照該隧道瓦斯區段的最高級別確定，而每個施工工區存在的瓦斯區段的級別就是該施工工區的級別［4］。瓦斯隧道工區內，瓦斯爆炸危險性與隧道風路中回風道斷面大小、工區進風段落長度、瓦斯涌出量、通風方式有關［5］。因此，瓦斯隧道在煤系地層段施工時應根據TB10120—2002并參考《瓦斯隧道等級劃分新證》且結合隧道自身狀況和施工通風布置形式來設置隧道的不同防爆設備，制定瓦斯管理制度。隧道瓦斯工區管理等級劃分如表1所示。

2瓦斯隧道分區管理在天坪隧道中的應用

2．1工程概況

天坪隧道全長13．978km。該隧道地質條件復雜，集巖溶、瓦斯突出、有害氣體、高地溫、高地應力、突泥涌水等不良地質于一體。天坪隧道橫洞工區承擔橫洞主井1050m、橫洞副井1061m、平行導洞3600m及雙線正洞4137m的施工任務。天坪隧道橫洞工區DK127+710～DK127+850段為龍潭組煤系地層，隧道連續穿越C6、C5、C3煤層，層厚分別為1．33、2．45、2．6m，實測最大瓦斯含量達13．91m3/t，壓力達1．342MPa。根據《防治煤與瓦斯突出規定》，界定天坪隧道橫洞工區為瓦斯突出工區。天坪隧道橫洞瓦斯工區施工布置如圖1所示。

2．2天坪隧道橫洞工區第1階段瓦斯分區管理等級

橫洞工區進入煤系地層之前的橫洞施工階段為瓦斯分區管理第1階段，此階段橫洞主、副井施工作業面在接近煤層前屬于常規工區，施工進度和施工方法與瓦斯無關，只是根據前期地勘對煤系地層的預測，對橫洞內施工通風和洞內固定設備進行前期布置，避免后期長距離更換通風及固定設備。但考慮到瓦斯賦存的特殊性，為安全起見，按低瓦斯區段管理，即Ⅲ級風險管理。具體分區如圖2所示。

2．3天坪隧道橫洞工區第2階段瓦斯分區管理等級

副井開挖至平行導洞，主井開挖至正洞時為瓦斯分區管理第2階段，此階段只有平行導洞和正洞2個開挖工作面。為避免橫洞平行導洞、正洞揭煤和抽放瓦斯相互干擾帶來安全隱患，主、副井井底之間暫不貫通，仍采用獨頭壓入式通風。主、副井井口各安裝2臺性能相同的通風機(132kW×2)，一臺通風，一臺備用，且主通風機和備用通風機的電源均取自同時帶電的相互獨立的電源，當主通風機出現故障時，須保證備用通風機正常工作［9］。該階段副井開挖至平行導洞時，向煤系地層開挖，并進行瓦斯抽放和揭煤施工。根據施工組織安排，平行導洞先行揭煤，待其揭煤完成后，再進行正洞揭煤。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯濃度均小于0．3%。根據表1，平行導洞進入煤系地層前，采用Ⅱ級風險管理;進入煤系地層后采用Ⅰ級風險管理。此階段正洞工作面距煤層較遠，應按低瓦斯區段管理，即Ⅲ級風險管理。具體分區如圖3所示。

2．4天坪隧道橫洞工區第3階段瓦斯分區管理等級

平行導洞通過煤系地層，正洞開始揭煤時為瓦斯分區管理第3階段。此階段橫洞主井和天坪隧道出口之間的正洞貫通，同時平行導洞工作面已穿過煤層，進口方向正洞進入煤系地層段。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯濃度低于0．4%(正洞揭開煤層瞬時瓦斯濃度高達3．9%，經45min通風后濃度逐漸降至0．5%以下)。根據表1，平行導洞已通過煤系地層，按Ⅱ級風險管理;正洞進入煤系地層后按Ⅰ級風險管理;正洞在橫洞主井井底利用風墻將橫洞工區與出口工區隔離，出口端按Ⅳ級風險管理。具體分區如圖4所示。從圖4可以看出，通風機全部置于主井正洞出口方向，風機與風門的距離大于20m，且2道風門間設置了出風口。正洞和平行導洞之間的25#通道貫通，25#通道內設置2道風墻，風墻上預留正反2道風門，以供人通行。

2．5天坪隧道橫洞工區第4階段瓦斯分區管理等級

正洞煤系地層安全通過，并已完成煤系地層段的全封閉2次襯砌后為瓦斯分區管理第4階段。此階段23#和25#通道之間的正洞已貫通，向平行導洞方向供風的風機安裝在平行導洞大里程端距23#通道50m處;正洞供風的風機安裝在24#通道內，且在23#和24#通道之間安裝1臺55kW射流風機，橫洞副井進口處安裝1臺55kW射流風機作為備用風機，平行導洞及正洞工作面最遠通風距離按1200m考慮，以滿足通風要求。瓦斯超前探測及日常檢測表明，瓦斯濃度均低于0．2%。根據表1，平行導洞已通過煤系地層，故應按Ⅲ級風險管理;正洞通過煤系地層后按Ⅲ級風險管理;正洞出口方向風墻不拆除，出口端仍按Ⅳ級風險管理。具體分區如圖5所示。

3結束語

本文介紹了天坪隧道橫洞工區瓦斯分區管理模式。該隧道施工過程中，遵循“前提是地質預報、基礎是濃度檢測、關鍵是加強通風、重點是設備防爆、補救是超前探測”的原則，依據瓦斯濃度標準合理按階段布設通風系統，安全有效地完成了各階段施工通風、機械、監測及應急救援設施的不同等級配置，實現了瓦斯隧道各區段風險管理與資源的合理匹配，降低了管理風險，減少了資源投入，并節省了工期。而如果按TB10120—2002規定，天坪隧道橫洞工區均按界定的瓦斯突出工區級別并遵守《煤礦安全規程》的有關規定施工，勢必會增加投資費用，延長工期。瓦斯隧道穿越煤系地層時，瓦斯隧道管理等級與隧道自身斷面、長度等狀況有很大關系，與施工通風能力、布設密不可分，是一個多元素主導的控制體系。天坪隧道橫洞工區通過采用分區管理模式，實現了經濟投入有依據、設備配置有根據、安全責任有落實的目標。

參考文獻：

［1］中華人民共和國鐵道部．鐵路瓦斯隧道技術規范:TB10120—2002［S］．北京:中國鐵道出版社，2002.

［2］國家煤礦安全監察局．煤礦安全規程［M］．北京:煤炭工業出版社，2011．

［3］張貴銅．鐵路隧道瓦斯等級劃分的探討［J］．鐵道工程學報，2010(10):78．

［4］趙階勇．鐵路瓦斯隧道施工特點及問題探討［J］．隧道建設，2011(1):82．

［5］雷升祥．瓦斯隧道施工技術與管理［M］．北京:中國鐵道出版社，2011．

［6］苑郁林．瓦斯隧道等級劃分新證［J］．鐵道工程學報，2012(9):65－70．

［7］楊立新．現代隧道施工通風技術［M］．北京:人民交通出版社，2012．

［8］國家安全生產監督管理總局．防治煤與瓦斯突出規定［M］．北京:國家安全生產監督管理總局，2009．

［9］中華人民共和國鐵道部．鐵路隧道工程施工安全技術規程:TB10304—2009［S］．北京:中國鐵道出版社，2009．

作者:劉偉幫 單位:中鐵隧道集團一處有限公司