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【摘要】本文着重介绍平阳隧道左线瓦斯煤层段的超前地质预报方法，全断面帷幕注浆进行瓦斯封闭方案以及瓦斯检测及揭煤开挖施工技术，为长大隧道瓦斯煤层段的施工提供了宝贵经验。
【关键词】超前预报；全断面帷幕注浆；瓦斯检测；施工通风
1、工程概况
渝湘高速公路平阳隧道出口端位于秀山县玉屏乡境内，全长3220m，为双洞四车道。其中根据设计地勘资料，隧道左洞在ZK39+995～+960处夹有煤系地层，为二叠系上统吴家坪组、二叠系下统梁山组，瓦斯鉴定为高瓦斯，在勘察施工的探孔中，臭鸡蛋味极重，地层中CH4、H2S气体较为丰富。
2、超前地质预报
2.1高密度电法长距离超前预报
我单位进场后就与云南航天单位签订了合同，委托该单位负责我平阳隧道出口段的超前地质预报工作。并于2006年9月份完成了平阳隧道出口段的高密度电法超前地质预报内容，从预报成果上显示，平阳隧道出口段煤层位置及向斜核部富水带基本与地勘资料一致，为今后的施工和进一步的地质预报工作做好了初步工作。
2.2地质雷达中距离超前预报
2008年1月14日和1月24日，我单位两次委托云南航天单位对平阳隧道左线掌子面进行地质雷达超前预报。第一次检测掌子面里程为ZK40+035，距离设计的煤层有40m；第二次检测掌子面里程为ZK40+010，距离设计的煤层有15m。从报告分析，与地勘资料基本一致。
2.3超前钻孔预报
为了确切掌握煤层的具体位置，我单位于2008年2月9日～10日，在掌子面ZK40+005（距离设计煤层10m）的位置，用地质钻机进行超前探孔，根据探孔记录和现场的情况以及钻机手的反映，在钻孔施工到16m左右时，钻头明显向里突进，施工到19m左右时，从钻孔里出来的石碴发黑，含煤屑颗粒，且水也有点发黑，另外瓦斯浓度也逐渐升高，最高达到0.75%。估计已钻到煤层，推算煤层的确切里程为ZK39+989。
2.4说明
第一次探测范围是K40+035～K40+010，其中①K40+035～K40+014段，岩性及构造变化不大，仍为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构。②掌子面前方K40+014～K40+012米范围内，岩性无变化，但节理发育，局部可能含少量裂隙水。③掌子面前K40+012～K40+010米范围内，为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构，岩性、结构构造与掌子面围岩相似。第二次探测范围是K40+010～K40+985，其中④掌子面前方K40+010～K39+990米范围内，岩性及构造变化不大，仍为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构。⑤掌子面前方K39+990～K39+985米范围内，节理发育，局部可能含少量裂隙水，推测为煤层或含泥含水的软弱夹层。
3、煤层段施工方案
3.1总体设计思路
严格遵循“超前探、先注浆、后开挖、勤检测、强通风、严管理、保安全”的施工原则，以“先注浆、后开挖、注浆一段、封闭一段、段段推进、稳中求快”为指导思想，制定严格的瓦斯隧道施工安全管理制度和严格的安全防护措施，在工序安排上，应尽早实施全封闭，以达到止气、隔气的目的。
3.2具体设计要求和措施
根据设计文件要求，平阳隧道左洞ZK39+995～ZK39+960段为煤层段，长度为35m，整个煤层段的支护型式是以Ⅴ加型衬砌类别设计的。超前支护型式为全断面预注浆、超前小导管预支护；以U25型钢架作为初期支护加强措施；二次衬砌配筋及钢筋用量以Ⅴ加型衬砌配筋图为准；防水板和无纺布对整个轮廓线全封闭；仰拱和二衬砼采用防水混凝土，防止运营过程中，有害气体溢出。
3.2.1瓦斯检测预报
采用AZJ-200型便携式检测预报仪进行洞内瓦斯浓度的检测，配备专职瓦检员，洞口外值班亭对进洞人员进行登记后才能进洞施工作业；在施工过程中，对关键工序的关键时刻（如钻眼、出渣、焊接拱架连接钢筋过程中）和重点部位（掌子面顶部、电气开关附近）要认真检测，瓦斯超标时，首先停工，加强通风，待瓦斯浓度降低符合要求后再恢复施工。
3.2.2全断面帷幕注浆
根据超前预报及超前探测的结果，我单位按设计要求，采用全断面帷幕注浆封堵瓦斯。预注浆开孔直径为Φ115、终孔直径为Φ75、浆液扩散半径为2m，孔底间距不大于3m；注浆材料为（水泥+水玻璃）双液浆；注浆范围为隧道开挖线以外6m，注浆长度为30m；一次注浆完成后留6m不开挖，作为下注浆段的止浆盘。在洞身开挖时，采用Φ42小导管进行超前支护，将瓦斯气体双重封堵于开挖线之外。同时，二衬尽快实施全封闭，以便达到止气、隔气的目的。
3.2.3揭煤施工方法
3.2.3.1开挖
开挖进尺控制在2m以内，炮眼钻孔采用湿式风钻。装药采用正向连续装药结构，雷管以外不得装药，电雷管只能由药卷的顶部插入药卷内，装药长度不得超过炮眼深度的1/2。管药以外全部用炮泥堵塞密，封孔长度不小于1.5m。电雷管的连线采取串联方式。雷管和炸药必须采用煤矿专用安全毫秒延时电雷管和煤矿专用炸药，使用防爆型起爆器安全起爆，毫秒延时电雷管延时不能超过130ms起爆前，仔细检测瓦斯浓度，在掌子面附近20米内风流中瓦斯浓度大于0.5%时，不能起爆。
3.2.3.2支护
出碴后，及时对开挖面进行初喷（8cm左右），一方面加固围岩，另一方面可部分封堵瓦斯，减少瓦斯溢出。然后再按设计要求安装钢拱架、锚杆、施作超前小导管等，再复喷至设计厚度。在钢拱架安装过程中，尽量避免焊接。将焊接部位改为螺栓连接或绑扎。如果确需焊接，在焊接施工前，指定专人检查工作地点各20m范围内检测瓦斯浓度，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%，在作业过程中必须有专职人员检查。煤层段二次衬砌采用全封闭隧道支护衬砌结构，增加：仰拱底喷C25混凝土，仰拱底铺设防水板；施工缝、沉降缝均采用橡胶止水带等措施。
3.2.3.3增强初期支护措施
原设计煤层段初期支护钢拱架为U25型钢，由于U25型钢支撑材质韧性大，采用的连接件为柔性连接，极易松动，且承受压力后易变形，我单位建议采用刚性连接、承压较好的18工字钢取代U型钢架，以便加强软弱煤层段的初支，确保安全的通过此段。
3.2.4施工通风
在施工期间，实施连续通风，因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源，恢复通风前，必须检查瓦斯浓度；易于积聚瓦斯的空间和衬砌模板台车附近区域，采用局部通风的方法，消徐瓦斯积聚；风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不大于2%。
4、结束语
总之，针对煤层段的施工，我单位已经做好了充足准备。在业主、设计和监理单位的大力支持下，我相信，平阳隧道出口煤层段施工一定能安全顺利的通过。
【关键词】超前预报；全断面帷幕注浆；瓦斯检测；施工通风
1、工程概况
渝湘高速公路平阳隧道出口端位于秀山县玉屏乡境内，全长3220m，为双洞四车道。其中根据设计地勘资料，隧道左洞在ZK39+995～+960处夹有煤系地层，为二叠系上统吴家坪组、二叠系下统梁山组，瓦斯鉴定为高瓦斯，在勘察施工的探孔中，臭鸡蛋味极重，地层中CH4、H2S气体较为丰富。
2、超前地质预报
2.1高密度电法长距离超前预报
我单位进场后就与云南航天单位签订了合同，委托该单位负责我平阳隧道出口段的超前地质预报工作。并于2006年9月份完成了平阳隧道出口段的高密度电法超前地质预报内容，从预报成果上显示，平阳隧道出口段煤层位置及向斜核部富水带基本与地勘资料一致，为今后的施工和进一步的地质预报工作做好了初步工作。
2.2地质雷达中距离超前预报
2008年1月14日和1月24日，我单位两次委托云南航天单位对平阳隧道左线掌子面进行地质雷达超前预报。第一次检测掌子面里程为ZK40+035，距离设计的煤层有40m；第二次检测掌子面里程为ZK40+010，距离设计的煤层有15m。从报告分析，与地勘资料基本一致。
2.3超前钻孔预报
为了确切掌握煤层的具体位置，我单位于2008年2月9日～10日，在掌子面ZK40+005（距离设计煤层10m）的位置，用地质钻机进行超前探孔，根据探孔记录和现场的情况以及钻机手的反映，在钻孔施工到16m左右时，钻头明显向里突进，施工到19m左右时，从钻孔里出来的石碴发黑，含煤屑颗粒，且水也有点发黑，另外瓦斯浓度也逐渐升高，最高达到0.75%。估计已钻到煤层，推算煤层的确切里程为ZK39+989。
2.4说明
第一次探测范围是K40+035～K40+010，其中①K40+035～K40+014段，岩性及构造变化不大，仍为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构。②掌子面前方K40+014～K40+012米范围内，岩性无变化，但节理发育，局部可能含少量裂隙水。③掌子面前K40+012～K40+010米范围内，为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构，岩性、结构构造与掌子面围岩相似。第二次探测范围是K40+010～K40+985，其中④掌子面前方K40+010～K39+990米范围内，岩性及构造变化不大，仍为灰色厚层状灰岩，弱风化，节理较发育，开挖后呈大块状砌体结构，局部呈碎块状镶嵌结构。⑤掌子面前方K39+990～K39+985米范围内，节理发育，局部可能含少量裂隙水，推测为煤层或含泥含水的软弱夹层。
3、煤层段施工方案
3.1总体设计思路
严格遵循“超前探、先注浆、后开挖、勤检测、强通风、严管理、保安全”的施工原则，以“先注浆、后开挖、注浆一段、封闭一段、段段推进、稳中求快”为指导思想，制定严格的瓦斯隧道施工安全管理制度和严格的安全防护措施，在工序安排上，应尽早实施全封闭，以达到止气、隔气的目的。
3.2具体设计要求和措施
根据设计文件要求，平阳隧道左洞ZK39+995～ZK39+960段为煤层段，长度为35m，整个煤层段的支护型式是以Ⅴ加型衬砌类别设计的。超前支护型式为全断面预注浆、超前小导管预支护；以U25型钢架作为初期支护加强措施；二次衬砌配筋及钢筋用量以Ⅴ加型衬砌配筋图为准；防水板和无纺布对整个轮廓线全封闭；仰拱和二衬砼采用防水混凝土，防止运营过程中，有害气体溢出。
3.2.1瓦斯检测预报
采用AZJ-200型便携式检测预报仪进行洞内瓦斯浓度的检测，配备专职瓦检员，洞口外值班亭对进洞人员进行登记后才能进洞施工作业；在施工过程中，对关键工序的关键时刻（如钻眼、出渣、焊接拱架连接钢筋过程中）和重点部位（掌子面顶部、电气开关附近）要认真检测，瓦斯超标时，首先停工，加强通风，待瓦斯浓度降低符合要求后再恢复施工。
3.2.2全断面帷幕注浆
根据超前预报及超前探测的结果，我单位按设计要求，采用全断面帷幕注浆封堵瓦斯。预注浆开孔直径为Φ115、终孔直径为Φ75、浆液扩散半径为2m，孔底间距不大于3m；注浆材料为（水泥+水玻璃）双液浆；注浆范围为隧道开挖线以外6m，注浆长度为30m；一次注浆完成后留6m不开挖，作为下注浆段的止浆盘。在洞身开挖时，采用Φ42小导管进行超前支护，将瓦斯气体双重封堵于开挖线之外。同时，二衬尽快实施全封闭，以便达到止气、隔气的目的。
3.2.3揭煤施工方法
3.2.3.1开挖
开挖进尺控制在2m以内，炮眼钻孔采用湿式风钻。装药采用正向连续装药结构，雷管以外不得装药，电雷管只能由药卷的顶部插入药卷内，装药长度不得超过炮眼深度的1/2。管药以外全部用炮泥堵塞密，封孔长度不小于1.5m。电雷管的连线采取串联方式。雷管和炸药必须采用煤矿专用安全毫秒延时电雷管和煤矿专用炸药，使用防爆型起爆器安全起爆，毫秒延时电雷管延时不能超过130ms起爆前，仔细检测瓦斯浓度，在掌子面附近20米内风流中瓦斯浓度大于0.5%时，不能起爆。
3.2.3.2支护
出碴后，及时对开挖面进行初喷（8cm左右），一方面加固围岩，另一方面可部分封堵瓦斯，减少瓦斯溢出。然后再按设计要求安装钢拱架、锚杆、施作超前小导管等，再复喷至设计厚度。在钢拱架安装过程中，尽量避免焊接。将焊接部位改为螺栓连接或绑扎。如果确需焊接，在焊接施工前，指定专人检查工作地点各20m范围内检测瓦斯浓度，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%，在作业过程中必须有专职人员检查。煤层段二次衬砌采用全封闭隧道支护衬砌结构，增加：仰拱底喷C25混凝土，仰拱底铺设防水板；施工缝、沉降缝均采用橡胶止水带等措施。
3.2.3.3增强初期支护措施
原设计煤层段初期支护钢拱架为U25型钢，由于U25型钢支撑材质韧性大，采用的连接件为柔性连接，极易松动，且承受压力后易变形，我单位建议采用刚性连接、承压较好的18工字钢取代U型钢架，以便加强软弱煤层段的初支，确保安全的通过此段。
3.2.4施工通风
在施工期间，实施连续通风，因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源，恢复通风前，必须检查瓦斯浓度；易于积聚瓦斯的空间和衬砌模板台车附近区域，采用局部通风的方法，消徐瓦斯积聚；风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不大于2%。
4、结束语
总之，针对煤层段的施工，我单位已经做好了充足准备。在业主、设计和监理单位的大力支持下，我相信，平阳隧道出口煤层段施工一定能安全顺利的通过。