高速铁路岩脚隧道防突方案重点.doc

安六城际铁路岩脚隧道 煤与瓦斯突出防治技术方案 贵州省矿山安全科学研究院 二0一六年九月一、项目概况 安六（安顺至六盘水）城际铁路全长约99km，由安顺西站引出，经安顺开发区、普定、六枝、钟山和水城5个区(县)，引入六盘水铁路枢纽，设有黄桶北、六枝南、长箐站、冷坝和六盘水东5个新建车站，设计时速250km。岩脚隧道位于六枝特区大用镇，贯穿六枝工矿（集团）六枝特区大用镇化处煤矿岱港井田（北一采区），位置在F126断层至北4-1勘探线之间，基本与株六复线平行穿过。根据设计资料，岩脚隧道施工过程中将在DK30+840、DK30+920、DK31+030、DK31+190处遇到4层煤，煤层编号分别为9#、7#、3#、1#。岩脚隧道所处的区域位于国家划定的煤与瓦斯突出矿区—六枝矿区范围内，与六枝工矿集团化处煤矿、竹林煤矿属同一含煤构造单元，从化处煤矿多年的生产实际情况来看，该矿主采7#煤层，经测试，7#煤层的瓦斯含量为18.78m3/t～22.4m3/t，最大瓦斯压力1.97MPa，为突出煤层，曾发生过82次突出。因此，岩脚隧道所穿过的4层煤层均直接按突出煤层考虑。 二、煤层及瓦斯情况 （1）煤层特征 岩脚隧道穿煤层段含煤地层为二叠系上统龙潭组（P2l），一般含煤4层，分别为9#、7#、3#、1#。根据钻探资料，9#煤层厚度0.45m，煤层倾角为26°，与7#煤层间距36.13m；7#煤层厚度10.86m，煤层倾角为16°，与3#煤层间距28.70m；3#煤层厚度0.45m，煤层倾角为30°，与1#煤层间距46.32m；1#煤层厚度0.28m，煤层倾角为24°。 （2）地质构造 贵州由于受成煤环境和大地构造的双重影响，含煤地层的地质构造一般较为发育，虽岩脚隧道的勘探资料未揭示地质构造，但从六枝矿区范围内的各煤矿生产实际情况来看，地质构造一般较多，特别是小的断层较为发育，断层附近瓦斯含量高、压力大，对煤与瓦斯突出防治极为不利。 （3）瓦斯 岩脚隧道地质资料较为缺乏，没有钻孔瓦斯资料，瓦斯资料参照邻近的化处煤矿、竹林煤矿。经测试，化处煤矿7#煤层瓦斯压力0.84～1.97MPa，瓦斯含量18.78m3/t～22.4 m3/t，透气性系数0.32～0.76m2/MPa2·d，钻孔流量衰减系数0.056～0.816d-1，煤的坚固性系数0.11；竹林煤矿7#煤层的瓦斯含量15.03m3/t，一水平7#煤层瓦斯压力为1.89MPa，透气性系数为50×10-4m2/MPa2·d。 （4）隧道瓦斯突出危险性评价 根据化处煤矿实测的煤层瓦斯压力：Pmax=1.97MPa＞0.74Mpa，岩脚隧道过煤系地层段有煤与瓦斯突出危险性。 三、防突技术方案 （一）防突专项设计 岩脚隧道由煤系地层的底板进入施工，依次穿过9#、7#、3#、1#煤层，由于各煤层瓦斯参数及赋存特征不详，加之铁路隧道开挖断面较大，对周围岩体及煤层扰动大，在煤层倾角较大的地段，支护不及时极易发生倾出或突出事故。因此，在隧道施工的过程中，必须严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》（2016版）等有关规程规范执行，制定切实可行的安全技术措施，编制揭煤防突专项设计。 1、超前地质预报及超前地质钻探 （1）现场调查：我院工程技术人员收集周边煤矿的地质资料，确定超前地质预报点的位置，并指导施工单位布置超前钻探钻孔的数量及参数，地质条件较好时，布置3个超前钻孔探明工作面前方的地质构造、煤层及瓦斯赋存情况（地质条件复杂时，布置5个超前钻孔）。 （2）物探措施：我院使用瑞利波探测仪探明工作面前方50m以内的地质构造变化情况，并提出相应的应对措施。 2、区域综合防突措施 由于岩脚隧道所揭煤层按具有突出危险性设计，所以均必须采取“四位一体”的区域综合防突措施和局部综合防突措施，并在揭煤过程中坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。 （1）区域突出危险性预测 超前地质预报工作探明工作面前方煤层具体层数、厚度、产状等参数及与隧道的关系后，隧道掘进至距煤层最小法向距离10m时（地质条件复杂时最小法向距离15m），对揭穿煤层进行区域突出危险性预测。 ①区域预测指标和临界值 根据《防治煤与瓦斯突出规定》的要求，可采用煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量指标进行预测。预测指标的临界值一般应根据试验考察确定，目前由于无实测数据，参照表1的临界值进行区域突出危险性预测。 表1 岩脚隧道区域突出危险性预测参考临界值 煤层瓦斯参数 突出危险性 瓦斯压力(MPa) 瓦斯含量(m3/t) ≥0.74MPa ≥8 有突出危险 ＜0.74MPa ＜8 无突出危险 由于所揭煤层部分厚度较薄（9#、3#、1#），实际施工时可能无法满足测定煤层瓦斯含量的条件，区域突出危险性预测指标以瓦斯压力测定