黄家梁高瓦斯隧道施工方案上报稿1022Word文档下载推荐.docx
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横洞长260m交点里程DK440+800。
黄家梁隧道工期为2013年3月1日～2016年1月28日，共34.9个月。
黄家梁隧道工区管段划分示意图与表：
黄家梁隧道工区管段划分表
序号
工区名称
设计长度
里程
长度（m）
高瓦斯长度m
1
黄家梁隧道进口横洞工区
辅助导坑
JHDK0+145～JHDK0+000
145
2
正洞
DK431+660～DK433+360
1700
3
黄家梁隧道1#斜井工区
X1DK0+665～X1DK0+000
665
4
DK433+360～DK436+300
2940
1800
5
黄家梁隧道2#斜井工区
X2DK0+623～X2DK0+000
623
6
DK436+300～DK437+850
1550
7
黄家梁隧道3#斜井工区
X3DK0+390～X3DK0+000
390
8
DK437+850～DK439+500
1650
9
黄家梁隧道横洞工区
HDK0+260～HDK0+000
260
10
DK439+500～DK440+800
1300
11
黄家梁隧道明洞工区
DK440+800～DK443+292
2492
12
合计
/
2083
13
DK431+660～DK443+292
11632
2.2、黄家梁隧道瓦斯情况概述
隧区属构造侵蚀，风化剥削中低山区地貌，山岭呈北东向展布。
隧道穿越第四系全新统黏土、侏罗系泥岩夹砂岩、砂岩。
黄家梁隧道主要不良地质为油砂岩、原油及有害气体、顺层、滑坡等：
隧道钻孔中最浅28.3m见油砂岩，最深119.8m见油砂岩。
隧道洞身钻孔DZ-HJL-07天然气浓度最大为25220ppm（封孔24小时测得）；
DZ-HJL-08孔天然气浓度最大为28450ppm（封孔24小时测得）。
原油主要赋存于局部节理裂隙内和层理裂隙内。
硫化氢气体及二氧化硫对隧道施工和隧道结构耐久性会造成危害。
设计单位根据以上地质勘测情况和相关咨询技术资料，判定黄家梁隧道DK434+500～DK439+500段为高瓦斯段落，1#斜井、2#斜井、3#斜井施工区段在此范围，为高瓦斯工区，设计采用有轨运输施工方式；
其余为地段为低瓦斯工区，设计采用无轨运输施工方式。
3、高瓦斯隧道施工方案
3.1、总体施工方案
（1）黄家梁隧道1、2、3号斜井作业机械及电气设备（挖装、运输、喷锚设备、临电、机具、通风、瓦斯斯检测）按高瓦斯工况配置，使用防爆型。
其余低瓦斯工区隧道作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，严禁进入高瓦斯地段。
（2）开挖工法：
Ⅲ级围岩采用台阶法开挖,Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖,Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。
隧道开挖循环进尺控制在1.2－3.0m，支护紧跟，快挖快支快封闭，做到控制每次开挖面积较小，控制一次瓦斯溢出量不大，开挖轮廓能迅速得到支护封闭。
（3）黄家梁隧道1号、2号、3号斜井全部采用压入式通风。
（4）采用新奥法进行设计施工。
V级围岩初期支护采用型钢钢架、锚网喷支护，二衬钢筋混凝土衬砌；
Ⅳ级围岩初期支护采用格栅钢架、锚网喷支护，二衬混凝土衬砌；
Ⅲ级围岩初期支护采用锚网喷支护，二衬混凝土衬砌。
（5）初期支护采用气密性喷射混凝土，二衬采用气密性混凝土。
（6）隧道仰拱、拱墙全环铺设防水板，作为隔离层。
排水管内设置油气分离装置。
3.2、隧道施工工艺流程
工艺流程见下图：
瓦斯隧道地段施工程序
3.3、隧道施工方案
隧道施工方法具体参见已通过评审的《黄家梁隧道瓦斯专项施工方案》。
4、高瓦斯工区运输方案选择
4.1、瓦斯特性简介
（1）爆炸性
瓦斯本身是不会自燃和爆炸的，但当和空气（氧气）以一定比例混合均匀并达到一定浓度后，遇到火源，就会燃烧和发生爆炸。
（2）渗透性
瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高1.6倍，容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层，渗透到隧道开挖空间里。
（3）不稳定性
瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸着状态存在。
两种状态的瓦斯是处在不断变化的动平衡中，当温度、压力等外界条件变化时，平衡就被打破。
压力升高温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸着状态，反之，压力降低温度升高时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。
（4）窒息性
瓦斯无毒、无色、无味，但不适合呼吸。
瓦斯浓度升高，空气中氧气浓度急剧下降，会引起人员窒息。
（5）瓦斯爆炸的必要条件
瓦斯爆炸必须具备三个条件：
一定的瓦斯浓度，一定温度的引火源和足够的氧气。
瓦斯浓度：
瓦斯爆炸是有一定的浓度范围的，在新鲜空气中，当甲烷浓度低于5%界限时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；
浓度高于16%界限时，在遇火源时不爆炸也不燃烧。
一般情况下，瓦斯在空气中的浓度为5%～16%时，才可能发生爆炸。
引火源：
瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。
一般，瓦斯的引火温度为650～750℃左右。
明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的安全灯网罩、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花等，都足以引燃瓦斯。
足够的氧气：
大量实验证明，当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时，瓦斯的爆炸界限随之缩小，当氧浓度低于12%时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，即使遇到明火也不会发生爆炸。
4.2、瓦斯防爆基本原则
一是控制瓦斯这个危险物质，关键是通过瓦斯探测、瓦斯监测、施工通风降低瓦斯浓度。
二是防止点火源的出现。
4.3、高瓦斯隧道对运输设备的要求
现行铁路瓦斯隧道施工技术规范、隧道施工指南和安全技术规程规定：
隧道内高瓦斯工区必须采用安全防爆型机电设备。
有轨、无轨运输设备从本质上应具备消除电气、动力火花和控制高温的防爆性能，应选择有资质的单位进行有轨、无轨设备防爆改装。
（1）有轨运输设备产生的火花和高温均是由电力提供，消除电气火花主要采取与环境隔绝的措施；
无轨运输采用柴油机为牵引动力，其防爆主要应消除柴油机电火花及柴油燃烧产生的火花。
（2）运输设备应设置自动保护装置，在监控参数出现异常情况时能及时发出警报信号并能使无轨运输设备动力系统停止运行。
（3）运输设备应配备车载瓦斯自动监测报警闭锁系统，在防爆改装无轨运输设备本质上具备防爆性能的基础上，再给设备配备车载瓦斯自动监测报警闭锁系统，作为多重保险。
该系统安装于内燃施工机械、设备上，实时监测其周围环境空气中的瓦斯浓度，当环境瓦斯浓度超过报警限值，系统发出声光报警；
如瓦斯浓度继续上升，超过断电上限后，监控系统发出车辆自动断油断电信号，控制车辆上相关电子装置实现自动断电熄火功能。
当环境瓦斯浓度降到安全限值以下报警解除后，该内燃施工机械、设备方可再次启动。
4.4、有轨运输与无轨设备防爆原理的相同与区别
有轨运输与无轨设备防爆主要是消除动力火花和动力产生的高温，以及预防电气火花；
两种运输方式不可消除的是都可能产生摩擦和撞击火花等，因此两种运输方式的瓦斯防爆均应把加强通风、加强瓦斯监测监控、通过加强通风降低瓦斯浓度作为根本点，同时采取消除火花等综合治理的方法；
高瓦斯工区采用防爆型机电设备，对机械设备作出消除火花和高温的要求，是防止点火源出现的一种手段，是为了增加施工安全系数。
总之，无论有轨运输和无轨防爆设备消除产生的火花和产生高温是相对的，无论采用那种运输方式都不可能彻底杜绝摩擦和撞击火花产生，只要施工中通风良好、瓦斯不发生积聚，将瓦斯浓度控制在安全浓度范围以内，就不会出现瓦斯爆炸事故。
从防爆原理上来说，两种运输方式均能满足高瓦斯隧道施工要求。
4.5、有轨运输、无轨运输方式优缺点比较
有轨运输与无轨运输优缺点比较表
名称
比较
有轨运输
无轨运输
缺点
1、洞口设施布置占用场地大
2、专用设备需求多，投入大
3、效率低
4、辅助人员多
5、需二次倒运
1、洞内空气污染大，施工环境差
2、通风费用高
优点
1、洞内调车方便、迅速、效率高
2、洞内施工环境好
3、通风费用低
1、洞口设施布置较灵活，占用场地相对少
2、常规配置，可有效利用社会资源
3、效率高、辅助人员少
4、机动性好、操作简单、安全性好
5、不需二次倒运
无轨运输是目前隧道最常用的运输方式。
它从根本上克服了传统有轨运输方式所存在的用人多、专用设备多、效率低、费用高等弊端，为高效、高产提供了较有力的运输保证。
4.6、部分高瓦斯隧道施工运输方式对比
我们对上世纪90年代～当前一段时期的国内施工的部分公路、铁路高瓦斯隧道施工运输方式进行了统计，如下：
国内部分高瓦斯隧道运输方式对比表
隧道名
隧道长度（m）
线名
线别
瓦斯类型
运输方式
施工时间
施工单位
中梁山
3167
成渝高速
双洞双车道
煤层瓦斯
高瓦斯段超前贯通中导洞有轨，其余无轨
1994-1995
中铁五局
家竹箐
4990
南昆线
单线
有轨
1995-1997
华蓥山
4705
广邻高速
煤层瓦斯、天然气
进口均是无轨、出口右洞无轨、左洞有轨
1996-1999
中铁十八局
发耳
1241
水柏线
无轨
1999-2000
中铁二十局
朱嘎
5194
内昆线
2004-2006
大巴山
10658
襄渝线
2005-2009
中铁隧道局
天台寺
3006
达成线
双线
天然气
2007-2008
中铁十二局
云顶
7858
2007-2009
乌蒙山一号
6451
六沾线
2007-2010
中铁二十二局
龙泉山二号
2324
成简快速
双洞
2009-2010
中国水电七局
轩盘岭
5986
兰渝高铁
单洞双线
2009-2012
中铁八局
熊洞湾
6692
天然气、煤层瓦斯
2010-2013
中煤三建
图山寺
3216
单洞单线
中铁一局
14
梅岭关
8271
15
肖家梁
5215
中铁二局
16
大茶山
9956
沪昆客专
2011-2013
中铁十三局
17
马家坡
3950
宜巴高速
双车道
从上表可以看出，高瓦斯隧道现场实际施工中，有轨、无轨运输方式均有使用，并有大量成功的实例。
只要施工中通风良好、瓦斯不发生积聚，将瓦斯浓度控制在安全浓度范围以内，就不会出现瓦斯燃烧爆炸事故，两种运输方式均能满足高瓦斯隧道施工要求。
根据国内瓦斯隧道的施工经验，不论是无轨运输还是有轨运输，其施工技术都是成熟的。
4.7、中铁五局高瓦斯隧道工程施工情况
我单位在高瓦斯隧道施工方面具备较成熟完善的有轨运输、无轨运输的施工管理经验。
1994年～1995年，我局安全顺利完成成渝高速公路中梁山高瓦斯隧道施工（主要采用无轨运输）；
1995年～1997年，安全顺利完成南昆铁路家竹箐高瓦斯隧道（有轨运输）施工；
2011年～2013年，我局承建宜巴高速公路马家坡隧道，该隧道总长3950米，最大埋深约472m，地质主要为强风化粉砂质泥岩、石英砂岩夹煤层。
隧道YK142+400～YK143+000南西侧，为三叠系沙镇组煤层采空区，为高瓦斯隧道，检测环境瓦斯浓度为8%~10%。
该隧道采用无轨运输方案施工，进展顺利，2013年9月底已完成开挖和二衬施工，施工过程中未发生瓦斯安全事故。
4.8、结论
通过“3.5、有轨运输、无轨运输方式优缺点比较”、“3.6、部分高瓦斯隧道施工运输方式对比”等章节的内容可以看出，采用无轨运输方式是目前高瓦斯隧道运输方式的发展趋势，这是因为通过设备防爆改造的实施以及技术、管理的进步，无轨运输方式既能满足高瓦斯隧道机电设备防爆安全要求，还能较大地提高运输效率、降低运输成本，为隧道施工高效、高产提供强有力的运输保证。
结合黄家梁隧道任务重、工期紧等具体情况及我局在高瓦斯隧道方面的施工经验，我单位拟采用无轨运输方式进行该隧道施工，并通过采取一系列行之成效的技术保证措施、安全保证措施、严格的安全管理措施，安全、高效、快速完成该隧道建设。
5、高瓦斯隧道施工保证措施
5.1、隧道施工工序工艺技术措施
5.1.1、开挖方法
黄家梁瓦斯隧道开挖采用水压爆破技术，即采用在炮眼中先装“水袋”后用“炮泥”回填堵塞的新技术，炮孔内除装药外的空隙采用水袋装，孔口采用炮泥封堵的爆破方式。
它利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水几乎无损失地传递到周边围岩中，十分有利于岩石破碎。
同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎。
且炮眼中有水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。
另采取在水袋中添加“盐”，达到“盐消焰”与水雾化共同作用下消除爆破过程产生的火焰。
从而有效控制降低爆破过程中引燃、引爆瓦斯的机率。
（1）爆破用品选择
黄家梁隧道1、2、3号斜井高瓦斯工区使用三级煤矿许用乳化炸药；
黄家梁隧道进口、横洞及明洞低瓦斯工区使用一级煤矿许用乳化炸药，规格为φ32mm（200g）；
雷管选用煤矿许用毫秒延期电雷管（1、2、3、4、5段），煤矿专用防爆起爆器起爆。
（2）装药结构
周边眼采用炮泥封堵间隔装药，其余炮眼采用连续装药。
周边眼底部先装1个水袋，然后按照爆破设计装药，炮泥间隔部分装入2个水袋，眼口装入1个水袋，堵塞炮泥封口。
其它部位炮眼先在底部装1个水袋，然后按照爆破设计装药，眼口装入2个水袋，堵塞炮泥封口。
（3）爆破安全措施
1）放炮母线必须采用专用电缆，并尽量减少电缆接头，接头必须用绝缘胶布包扎好。
2）放炮前，安全员、负责人到工作面进行安全检查，并监督炮眼施工及装药联线等情况。
严格执行一炮三检制和三人连锁放炮制度。
3）放炮前，必须撤出隧道内一切人员，并放好警戒，严禁人员进入隧道内。
4）放炮前必须切断隧道内一切电源。
5.1.2、支护方案
（1）黄家梁隧道DK434+500－DK439+500高瓦斯段初期支护喷射砼、仰拱及拱墙二衬砼添加气密剂。
喷射混凝土透气系数不应大于10－10cm/s，仰拱、拱墙衬砌混凝土透气系数不应大于10－11cm/s，气密剂选用非引气型，衬砌混凝土施工缝应进行气密处理，其封闭瓦斯性能不应小于衬砌本体。
仰拱、二衬与初支间设全封闭防水、防气隔离层。
（2）隧道初期支护采用湿喷混凝土施工工艺，设备选用TK600型湿喷机（防爆型）。
5.1.3、瓦斯隧道非焊接工艺
（1）钢筋网搭接绑扎
根据设计要求，钢筋网的搭接采用绑扎，其绑丝采用20#冷镀锌铁丝，每根绑丝的长度为15cm，网片要求搭接1～2个网格，绑点位于纵环向钢筋的交叉处，网片施工时，要求紧贴岩面，通过锚杆的垫板将网片与锚杆连接牢固，锚杆外露端要求有丝口，以便上螺栓，垫板尺寸为150mm×
150mm×
6mm，钢筋网片的搭接及与锚杆的固定严禁使用焊接。
（2）钢架纵向无焊接钢筋联接
纵向连接钢筋为Φ22螺纹钢，纵向钢筋的连接采用在型钢腹板中部钻设Φ24孔，环向间距1.0m，在纵向连接钢筋的两端各车丝0.1m，采用螺栓连接，纵向连接钢筋每端通过两个螺母固定在型钢上，环向间距1.0m（即隔孔安装纵向连接钢筋）。
（3）锁脚锚杆与钢架连接
锁脚锚杆长度应严格按照设计文件下料，并且端头应预先制作成90°
直角“L”型弯钩，弯钩半径为2.5d，“L”型弯钩长10cm便于与钢架进行连接牢固；
锁脚锚杆与钢架采用机械连接，具体方式为在钢结构加工中心对钢架底端高50cm处，两侧分别焊接长约20cmΦ50无缝钢管，向下角度为30º
，钢架安装完后，锁脚锚杆钻设锚杆眼时，钻杆直接从Φ50无缝钢管中穿过，达到设计深度后，将锁脚锚杆按设计安装好，最后将两侧的锁脚锚杆用20#冷镀锌铁丝绑扎牢固，Φ50钢管内用M20砂浆填充。
（4）衬砌钢筋连接
1）二衬主筋采用套筒联接：
主筋连接采用套筒连接，并且每个截面的接头数量不得大于50%，并且注意延伸钢筋的布置方式，拱墙钢筋的环向长度根据仰拱预留钢筋长度及钢筋连接长度进行计算。
2）纵向钢筋采用搭接：
纵向钢筋搭接采用绑扎，绑扎的搭接长度为20d。
并且要求错开布置，同一截面的接头数量不得大于50%。
3）箍筋：
采用搭接绑扎。
5.2、组织管理措施
5.2.1、成立组织管理机构
施工管理组织机构按照铁道部《关于推进铁路建设标准化管理的实施意见》和指导性施组要求，建立三级管理机构，第一级为局指挥部，按工程管理部、计财部、合同部、物资设备部、安全质量部、综合管理部、协调部、中心试验室设置七部一室职能部门配置，第二级为项目经理部，分别由4个专业化分公司承担原材料检验控制、钢结构（钢筋）加工、砼加工生产、出碴运输设备管理，第三级为作业队，按照铁路总公司1152标准配置（1-队长、1-技术主管、5-安全员、质量员、材料员、试验员、技术员、2-施工员、工班长），加强配置专职瓦检员、通风员、信息员，并配置架子队书记加强组织管理和思想保证工作。
总体编制6个标准化架子队，黄家梁隧道由隧道架子1、2、3队负责施工。
5.2.2、成立瓦斯管理领导小组
瓦斯管理领导小组设置三级管理机构，第一级为局指挥部，第二级为项目经理部，第三级为作业队，各级瓦斯管理机构均设置组长、副组长、组员，分部门、行业不同，落实瓦斯管理职责。
（1）局指挥部成立瓦斯管理一级领导小组，组长由指挥长担任，副组长由党工委书记、总工程师、副指挥长担任，组员由各部室负责人担任。
局指挥部瓦斯管理领导小组职责：
总体负责瓦斯隧道实施方案的编制、审核；
总体负责瓦斯各项管理制度的建立；
总体负责瓦斯监测体系的建设；
指导、督促项目部严格执行瓦斯检测方案；
总体协调各项目部对瓦斯防治、通风、瓦斯检测监控、防火防爆等相关知识、制度及措施的培训；
总体协调各项目部的应急演练工作。
（2）项目部成立瓦斯管理二级领导小组，组长由项目部项目经理担任，副组长由党工委书记、总工程师、副经理担任，组员由各部室负责人担任。
项目部瓦斯管理领导小组职责：
负责项目管段内瓦斯隧道实施方案的编制、审核；
负责本项目部瓦斯各项管理制度的建立；
负责各洞口瓦斯监测体系的建设；
制定瓦斯隧道瓦斯检测制度，并对瓦斯检测人员进行考核；
检查各种瓦斯检测设备的调校和检验台帐；
对各施工作业点检测的瓦斯数据进行分析；
督促检查架子队固定瓦斯监测装置的安装和调试；
负责对施工作业及管理人员进行瓦斯防治、通风、瓦斯检测监控、防火防爆等相关知识、制度及措施的培训；
配合局指挥部完成应急演练工作。
（3）各架子队成立瓦斯管理三级领导小组，组长由架子队队长担任，副组长由党工委副书记、技术负责人、副队长担任，组员由现场领工员、班长、技术员、安全员、材料员、瓦检员担任。
架子队瓦斯管理领导小组职责：
负责瓦斯隧道施工方案、管理制度、技术措施的实施；
负责洞口瓦斯监测体系的建设；
落实瓦斯隧道瓦斯检测制度；
负责瓦斯监控系统的日常维护和故障处理；
配合项目部完成应急演练工作。
5.2.3、建立健全管理制度
建立健全了安全岗位职责、人员上岗培训、瓦斯隧道“一炮三检”和“三人联锁放炮”制度、并编制瓦斯隧道特殊工序（动火）审批制度、隧道瓦斯检测监控管理制度、员工考核管理制度等十多个制度。
5.3、设备管理措施
黄家梁隧道1、2、3号斜井高瓦斯作业机械及电气设备（挖装、运输、喷锚设备、临电、机具、通风、瓦斯斯检测）按高瓦斯工况配置，使用防爆型；
黄家梁隧道进口、横洞及明洞低瓦斯工区隧道作业机械及电气设备按低瓦斯工况配置，使用非防爆型，相应的机械、设备严禁进入高瓦斯地段；
采用无轨机械设备进行装运施工，高瓦斯隧道的无轨运输等设备采用防爆改装；
各工作面均采用压入式通风。
5.3.1装运行走设备配置方案
（1）高瓦斯工区隧道装运行走设备配置表：
黄家梁隧道装运行走设备配置表
设备名称
型号·
规格
配备数量（台/套）
备注
（一）黄家梁隧道1#斜井
挖掘机
1.0m³
防爆改造
侧卸装载机
5t
自卸汽车
15t
混凝输送车
8m³
（二）黄家梁隧道2#斜井
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