高家湾隧道瓦斯防治技术方案.doc

高家湾隧道瓦斯防治技术方案1 .隧道基本情况1.1 工程概况桃巴高速公路LJ7合同段高家湾瓦斯隧道位于四川省南江县桥亭乡境内，横穿南江河谷右侧山体，为傍山越岭隧道，进口端位于南江县桥亭乡谭家坝村，出口端位于桥亭乡中坝村。进出口均无公路通向隧址区，交通条件极差，经过便道施工改进后，道路已基本满足施工生产和应对突发事故抢险救援的需要。高家湾特长隧道全长8399m，其中左洞长4190m（ ZK75+914ZK80+104），右洞长4209m （K75+906K80+115）由于该隧道穿过煤系地层，设计为瓦斯双线隧道，该隧道工程地质详细勘察钻孔由四川煤田地质一三七总公司实施，总共布设钻孔4个，未对吴家坪、凉山组煤系地层做进一步详细勘察和化验分析，同时也未对本隧道的瓦斯设防级别及管理段落作具体要求，需要在本次方案论证会议中予以明确。隧道由进、出口两端左、右洞双向掘进施工，主要工序采用普通钻爆法开挖、无轨运输系统，锚喷支护及全断面二次衬砌。在左、右洞之间共布置有5个车行横洞和6个人行横洞，其位置如表1所示，以便设计通风系统。表1 横洞布置表横洞名称所处右洞里程所处左洞里程1#人行横洞K76+255ZK76+2651#车行横洞K76+605ZK76+6312#人行横洞K76+955ZK76+9572#车行横洞K77+260ZK77+2783#人行横洞K77+655ZK77+6563#车行横洞K78+005ZK78+0234#人行横洞K78+385ZK78+3864#车行横洞K78+760ZK78+7785#人行横洞K79+055ZK79+0565#车行横洞K79+405ZK79+4236#人行横洞K79+755ZK79+7561.2地形地貌隧址区位于四川盆地东北部大巴山区，为中、高山构造剥蚀及岩溶侵蚀地貌区。区内地形地貌受地层岩性和地质构造控制，地形起伏较大，多成高山、峡谷形态。区内山坡陡峭，局部碳酸盐岩段呈现悬崖陡壁地貌景观，沟谷多成 “V” 字型，谷底陡窄，沟床坡降大。勘察区内山脊最高约1274m，沟谷最低约525m，相对高差约749m。隧址区纵向自然斜坡坡角一般20°40°，局部为高3050m的悬崖、陡壁；横坡一般30°60°。斜坡上松、柏、杂树等灌、乔木等类植物茂密，基岩露头多出露于悬崖、陡壁及陡坎一带，在谷地、缓坡一带垦有水田、旱地，居民多沿南江河河谷两岸分布，山体上部人烟稀少。隧道进口处于谭家坝南江河谷（竹叶潭段）右侧谷坡下部，该坡为反向坡，进口段斜坡自然坡度一般2450°，平均38°。坡体覆盖松柏林及灌木杂草，局部段基岩出露。出口位于何家沟附近的南江河谷谷坡下部斜坡带，洞口上方为坡度较陡，出口段斜坡坡度35°左右，下部坡度较缓，约20°。出口斜坡体植被主要为少量草丛、灌木，基岩大部分出露，斜坡下部缓坡带被垦为旱地。1.3 地层岩性隧址区出露的地层有第四系全新统（Q4）松散堆积层、三叠系下统（T）、二叠系（P），志留系（S）地层，其中二叠系上统（P2）吴家坪组（P2w）和二叠系下统（P1）为煤系地层。现由新至老将各层分述如下：1.3.1崩坡积层（Q4c+dl）块石土：色杂，以灰、黄灰色为主，松散稍密，稍湿，主要粒径组成：>200mm约占5065%，20020mm约占1525%，余为角砾及粉、粘粒充填，石质成份为泥灰岩、灰岩、盐溶角砾岩、砂岩及泥（页）岩，呈棱角状，部分呈强风化状，结构极不均，局部碎石、角砾及粉粘粒富集，透水性较好，一般厚26m，主要分布于悬崖脚、陡坡及局部沟谷地带。碎石土：灰、黄红色，松散稍密，干燥稍湿，主要粒径组成为：>200mm约占1020%，20020mm约占5060%，202mm约占1015%，余为粉粘粒充填，石质成分为强风化的灰岩及盐溶角砾岩等，呈棱角状及次棱角状，厚度变化较大，据初勘钻孔AK79740L10及ZK80+100L5揭露厚约812.10m。该层主要分布于隧道出口缓斜坡地带，部分表层被垦为旱地。1.3.2坡残积层（Q4dl+el）粉质粘土，以褐黄色为主，可塑硬塑状，湿土可搓成23mm的土条，干强度中等，韧性中等；土质不均匀，局部约含2530%的角砾及碎石，成份多为粉砂质泥（页）岩、灰岩等。主要分布于隧址区平缓斜坡地带表层，厚度一般约02m。1.3.3冲洪积层（Q4al+pl）漂石土：杂色，松散稍密，潮湿饱和；一般粒径组成：200mm约占5060%，20020mm约占2030%，202mm约占1015%，余为砂粒及少量粉粘粒充填。石质成分主要为中风化的灰岩、花岗岩、闪长岩等，呈圆次圆状，级配一般。该层厚约512m，主要沿南江河河床分布。1.3.4三叠系下统（T）嘉陵江组（T1j）：岩性为灰色中-厚层状灰岩及岩溶角砾岩为主，夹少量泥灰岩等。岩溶角砾岩为钙质胶结或泥质胶结，属易软化岩，且该层深部多夹有石膏层；受构造影响，该地层多被挤压破碎。区内地表该地层中可见大量溶蚀孔洞、竖直溶隙及少量小型溶洞等，部分由泥质及原岩碎石等充填。该层厚约532587m，整合于铜街子组（T1t）之上，分布于洞身K79+616（ZK79+629）隧道出口一带。铜街子组（T1t）：岩性红灰、紫红、灰色薄中厚层状钙质泥岩、泥灰岩与灰岩不等厚互层，并夹少量薄层泥岩、钙质胶结的砾岩，层间结合一般。据AK79100L15及地面调查，区内该段岩溶不发育；受构造影响，该组岩石多处被挤压破碎，并拌随有隐伏的小型断裂破碎带（破碎带宽约25m）。该层厚约200m，整合于飞仙关组（T1f）之上，主要分布于洞身K79+361K79+616（ZK79+353ZK79+629）段。飞仙关组（T1f）：根据岩性组合分为四段：第一段（T1f1）为灰、紫灰色薄中厚层状灰岩夹少量钙质泥岩及泥岩、泥灰岩，厚约142m；第二段（T1f2）为紫红、红灰色钙质泥岩夹泥灰岩及少量薄层灰岩，厚约364m；第三段（T1f3）为中厚层状灰岩夹鲕状灰岩，厚约60m；第四段（T1f4）为紫红、红灰色钙质泥岩与泥灰岩不等厚互层，局部夹少量薄层灰岩，厚约152m。区内该组岩石岩溶不发育，仅在T1f1、T1f3灰岩地层中发育有少量竖直溶隙。该组平行不整合于二叠系之上，区内总厚约600660米，分布于洞身K78+705K79+361（ZK78+700ZK79+353）段。1.3.5二叠系上统（P2）吴家坪组及大隆组（P2dw）：吴家坪组为区域含煤地层，以含燧石灰岩为主，夹灰岩；底部（P2w1）为薄层状泥岩、泥灰岩夹炭质泥岩、薄煤层或煤线，厚约25m，其中煤层厚约0.20m，区内地表未出露。大隆组为灰岩、硅质岩、含燧石灰岩，厚度及岩相变化较大。区内该组岩溶发育程度弱，地表主要发育有溶隙、溶沟及石芽等，据钻孔AK77600L15揭露，该层小型溶洞及溶孔等发育，使得岩体完整性差。该地层平行不整合于茅口组（P1m）之上，总厚约200240米，分布于洞身K78+231K78+705（ZK78+284ZK78+700）段。1.3.6二叠系下统（P1）茅口组及栖霞组（P1mq）：茅口组为厚层状灰岩，下部夹少量砂质泥岩；其下栖霞组为厚层状灰岩夹有沥青质条带，并夹薄层泥岩，岩层层间结合较好。该组地表溶蚀现象明显，主要表现为溶蚀孔洞、溶隙、溶沟及石芽等。该组整合于梁山组（P1l）之上。区内该层厚度约229米，分布于洞身K77+780K78+231（ZK77+808ZK78+284）段。梁山组（P1l）：为区域含煤地层，岩性为黄灰、黄褐薄层状泥岩、泥质粉砂岩，夹炭质泥岩、薄煤层或煤线，煤层厚度约0.20m；岩层层间结合差，遇水易产生层间剥离现象。该组平行不整合于志留系之上，厚度不均匀，约030米，隧址区地表未出露。1.3.7 志留系中下统（S1+2）新滩组及罗惹坪群（S1x+S2l）：岩性主要为黄灰、黄褐、绿灰色薄状砂质页岩、页岩夹粉砂岩、粉砂质泥岩，岩石层间结合差较差，失水易开裂、易产生层间剥离现象，遇水易软化。该层厚约793998米，分布于隧道进口K77+780（ZK77+808）段。1.4 地质构造隧址区位于扬子准地台北缘，构造线方向近东西向，隧道依次穿越向斜背斜向斜背斜（即S6S9），均为斜歪褶皱，并发育断层1条，且局部可能发育隐伏的小型断层（破碎带宽度约25m），区内地质构造复杂。1.4.1褶皱S6向斜：该向斜轴部与拟建隧道交于K76+986（ZK76+979），隧道穿越段发育于S2l地层中，岩性为砂质页岩、页岩夹粉砂岩或粉砂质泥岩等，为储水构造。区内段向斜枢纽呈弧形，总体近E-W走向，延伸长度约2.5Km，轴面倾向N；其北翼岩层产状201239°1621°，南翼岩层产状310320°1637°；轴部岩层较宽缓，据初勘钻孔AK76455L15揭露，钻孔RQD值一般达7991%，岩体较完整。故，S6向斜轴部岩体较完整，仅局部可能存在有小型挤压破碎带。S7背斜：该背斜轴部与拟建隧道交于K77+452（ZK77+447），隧道穿越段发育于S2l地层中。区内段背斜枢纽顺直，呈NNE-SSW走向，延伸长度约3Km，轴面倾向N。其NE翼岩性主要为砂质页岩夹粉砂岩等，岩层产状310320°1637°；SW翼岩性为灰岩、含燧石灰岩，夹少量薄层泥岩及页岩等，岩层一般产状168190°3446°；靠S8向斜部位岩层近直立，且局部可能有隐伏的小型挤压破碎带（宽度约13m）；该背斜轴部宽缓，岩体较破碎。S8向斜：该向斜轴部与拟建隧道交于K79+297（ZK79+295），发育于铜街子组地层中，岩性主要为钙质泥岩与灰岩不等厚互层，局部夹薄层灰岩及灰质砾岩等，为储水构造。区内段该向斜枢纽顺直，呈近E-W走向，延伸长度约3.5Km，轴面倾向S；两翼岩层产状变化较大（即K79+060或ZK79+050以南），轴部附近一带挤压挠曲发育，其N翼岩层产状一般为170185°5377°；S翼岩层产状一般为34814°6088°；两翼近轴部岩层多直立，局部有岩层倒转现象，且可能发育有隐伏的小型挤压破碎带（宽度约13m）。S9背斜：该背斜轴部与拟建隧道交于K80+060（ZK80+059），发育于嘉陵江组地层中，岩性主要为盐溶角砾岩及灰岩。该向斜枢纽顺直，呈E-W走向，延伸长度约4Km，轴面倾向N；两翼岩层产状较稳定，其N翼岩层产状一般为325350°1636°，S翼岩层产状一般为149170°40°。1.4.2 断层F10断层：为正断层，与拟建隧道交于K79+854（ZK79+846），位于S8向斜与S9背斜之间；处于T1j地层中，岩性为盐溶角砾岩及灰岩夹少量泥灰岩。该断层近E-W走向，倾向S，倾角约75°，断层带地表可见宽度约24m，延伸长度约4Km，断距不详。该断层下盘岩体破碎，主要表现为强烈的挤压揉皱现象，影响宽度约62.58m，与S8向斜S翼形成了较强烈的挤压变形带，且局部岩体呈倒转现象；上盘岩体影响较小，岩层产状一般为325350°1636°；断层带岩体极破碎，透水性强，局部具泥化现象。由于区内构造发育，岩性变化大，在K79+060（ZK79+050）至出口段岩层产状变化极大，结合初勘钻孔AK79100L10揭露情况，在K79+060（ZK79+050）至出口段局部可能发育有隐伏的小型断裂破碎带。1.4.3节理裂隙隧道区内岩体裂隙发育，现分段叙述如下： 进口段(K75+906K76+100、ZK75914ZK76084)主要发育有3组节理裂隙，分布于志留系下统新滩组（砂质）页岩中：J1组节理产状114°71°，为张性节理，裂面较平直，光滑，具水锈，呈闭合，裂隙密度35条/米，延伸长度24m。J2组节理产状N6772°W/90°，为张性节理，裂面平直，较粗糙，具水锈，呈闭合状，裂隙密度69条/米，延伸长度35m。J3组节理产状N18°W/90°，为张性节理，裂面较平直，较粗糙，具水锈，呈闭合状，裂隙密度35条/米，延伸长度13m。另外，该带岩性主要为页岩，其顺层裂隙发育，裂面平直，较光滑，具水锈，呈闭合状，为主控裂隙之一。 洞身段(K76+100K80+040、ZK76084ZK80+031)S1xS2l地层段：主要发育二组节理，J1组产状7395°76°，部分反倾，裂面不平，较粗糙，具水锈，延伸长度13m，线密度24条/m；J2组产状358°81°，裂面较平直，较光滑，延伸长度一般14m，局部可达8m，线密度46条/m。P1+2+T1f地层段：主要发育三组节理，J1组产状变化较大，一般为3037°4975°，裂面不平，粗糙，具水锈，延伸长度58m，部分由泥质充填，线密度47条/m；J2组产状285°57°，裂面较平直，粗糙，延伸长度36m，线密度58条/m；J3组产状235°69°，裂面较平直，较光滑，多由泥质充填，延伸长度610m，线密度13条/m。T1t+T1j地层段：主要发育有三组裂隙， J1组产状30°49°，裂面不平直，粗糙，具溶蚀现象，多由泥质充填，延伸长度24m，线密度13条/m；J2组产状72116°6573°，裂面较平直，较光滑，多由泥质充填，延伸长度48m，线密度57条/m；J3组产状180°7782°，裂面不平直，较粗糙，具溶蚀现象，部分由泥质充填，延伸长度24m，线密度35条/m。 出口段(K80+040+115、ZK80+031+104)主要发育三组裂隙，分布于Tj灰岩及盐溶角砾岩中。J1组产状240274°7480°，部分反倾，裂面较平直，较光滑，部分由泥质充填，延伸长度36m，线密度13条/m；J2组产状340360°6085°，部分反倾，裂面较平直，较光滑，延伸长度47m，线密度35条/m；J3组产状185195°7074°，裂面不平直，较光滑，具溶蚀现象，部分由泥质充填，延伸长度510m，线密度24条/m。1.5 水文地质条件隧址区处于光雾山以南，属南江河水系，进出口均处于南江河谷。隧道在K77+780至出口段穿越可溶岩地层，其中栖霞组（P1q）、茅口组（P1m）、吴家坪组（P2w）嘉陵江组（T1j）岩溶较发育发育，其余可溶岩段岩溶发育程度弱，由于可溶岩段岩层倾角陡，且受到泥灰岩、钙质泥（页）岩等弱透水岩的夹持阻隔，因此岩溶发育有限，区内水文地质条件一般。1.5.1隧道涌水预测及评价经计算，隧道正常涌水量为QS=3510m3/d，最大涌水量为Q0=14773m3/d。隧址区构造较复杂，揉皱发育，地表发育一条正断层（即F断层），且局部发育挤压碎带及隐伏小断层，其构造迹线均与隧道轴线呈大角度相交；可溶岩分布广，出要分布于K77+780（ZK77+808）至出口段。经地面调查及钻探揭露，构造破碎带岩体破碎，透水性强；由于岩石可溶性差异大，从而引起岩溶发育不均一。虽然该隧道位于垂直循环带中的季节变动带，枯季地下水不发育，发生涌、突水灾害的可能性较小，但由于岩溶发育具不均一性，局部可能存在独立的岩溶储水空间；岩性接触部位透水性能相差悬殊，地下水在运移至该带时易形成集中水流现象，隧道揭穿后仍可能存在突水、突泥灾害。另外，该带地下水量受季节控制明显，具涨消迅速的特点，在雨季施工时，地表水会很快沿竖直岩溶管道（裂隙、溶隙、溶缝等）及构造破碎带在短时间内向隧道中入渗，从而对隧道造成集中涌、突水现象。1.6主要工程地质问题隧址区内主要的不良地质为岩溶、煤层瓦斯及顺层偏压现象；特殊岩土为石膏。1.6.1岩溶隧址区内地表发育的岩溶形态主要有溶沟、溶槽、石芽及溶隙，在南江河沿岸可见大量水平溶洞。由于区内可溶岩区构造发育，受纵张构造节理发育的影响，岩体破碎，但由于夹有透水性能与溶解性能均相对较弱的钙质泥岩及泥灰岩等，从而起到了一定的隔水作用，不利于地下水的补给、径流，从而使区内地下水无统一的地下水位，并降低了地下水对可溶盐的溶蚀、溶解，并促使区内岩溶呈纵向发育，且各岩性接触部位岩溶发育相对集中。结合本次地面调查、钻探揭露及地面物探成果，该区T1f、T1t地层段地表岩溶发育微弱，P1q+m、P2w+d、T1j地层段岩溶发育中等强烈。1.6.2偏压隧道位于S6向斜与S7背斜之间段落，岩性为（砂质）页岩、页岩夹粉砂岩，岩层层间结合差，且该段岩层走向与线路走向呈小角度相交，交角一般为1131°，岩层倾角1637°，隧道通过该段时，左侧围岩可能会产生不均匀应力，从而引起顺层偏压现象。1.6.3煤与瓦斯设计及地勘资料反映，高家湾隧道在ZK77+758ZK78+355；K77+729K+286区间共有375m穿越P2w1及P1l地层中黑灰炭页岩及透镜状煤层或煤线，根据以往资料，炭质页岩及煤层中多具有害气体，虽厚度小，且厚度变化大，但由于该段埋深较大（约472711m），煤层瓦斯可能得不到有效的释放，同时因隧道地质构造复杂、破碎带分布较多，竖向及水平贯穿性岩溶发育，瓦斯出露的方向不确定等不利因素，容易造成隧道开挖后发生瓦斯涌出或者局部存在瓦斯积聚的可能，故在隧道施工时必须保持良好通风，并严格按铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002）要求采取必要的安全技术及管理措施，重点防止因瓦斯积聚而引起的突出、燃烧及爆炸。由于未对瓦斯成分分析、瓦斯压力、煤层厚度变化、煤层结构类型、瓦斯地质构造复杂程度、煤层瓦斯放散初速度、煤层坚固性系数做详细勘察分析，应用地质指标分析法，针对影响突出的主控因素，按防治煤与瓦斯突出细则，目前暂时不能对该隧道煤与瓦斯突出危险程度进行评价。1.7 围岩级别划分围岩级别对瓦斯的涌出、瓦斯的赋存情况的判定有密切关系，按照公路隧道设计规范（JTG D702004）规定的围岩分级方法，同时参考公路工程地质勘察规范，综合考虑隧道工程地质条件，主要是岩性特征及组合、岩层产状、裂隙发育及风化情况、岩体结构、钻孔岩芯采取率、Vp、Kv、RQD、BQ和BQ指标、岩体物理力学指标及水文地质情况等，将隧道围岩级别划分为V、IV、III级，具体段落详见隧道纵断面设计图。表2 围岩基本质量指标BQ、BQ值取值计算表岩性饱和极限抗压强度(MPa)完整性系数KvBQ修正系数修正后BQK1K2K3中风化砂质页岩17.4650.20（进口）1920.50.301120.718（洞身）3220.20.20282中风化灰岩29.560.75（P1q+m）3660.1003560.576（T1t+f+j）3230.400283中风化燧石灰岩(P2w+d)630.300.403543790.20.20314339中风化钙质泥岩T1f11.3990.5992740.200254T1t12.6250.5812730.200253中风化盐溶角砾岩12.8480.35(洞身)2160.40.201562 高家湾隧道瓦斯防治方案编制依据（1）煤矿安全规程（2）铁路瓦斯隧道技术规范（3）防治煤与瓦斯突出细则（4）煤矿安全技术操作规程（5）勘察资料及设计文件（6）施工组织设计3瓦斯防治总体性技术方案对隧道施工期间瓦斯防治采取机械通风、瓦斯检测监控、控制洞内瓦斯浓度、防止瓦斯积聚、控制洞内火源等措施，装备、技术与管理并重，确保隧道施工安全。3.1瓦斯管理工区的划分及原则根据目前提供的设计图纸、地勘资料及我院相类似工程项目的经验，我部初步将高家湾隧道的瓦斯管理工区划分如下：1、非瓦斯工区段：高家湾进口浅埋段：K75+906K76+100、ZK75+914Zk76+084；出口：K80+000K80+115、ZK80+000ZK80+104；依据：（1）、洞口浅埋段地质结构单一，主要为堆积性土质和砂岩地层（2）、洞口浅埋段埋深浅(1080m)，节理裂隙发育，岩体透气性好，瓦斯在地质年代得到了有效释放，不易存在瓦斯涌出。2、瓦斯工区：K76+100K80+000； ZK76+084Zk80+000依据：（1）、虽然图纸在K77+729K77+286；ZK77+758ZK78+355段穿越煤层，但因高家湾隧道地质构造复杂、破碎带分布较多，竖向及水平贯穿性岩溶发育，瓦斯容易贯穿于整个地层，造成隧道开挖后在贯穿的裂隙或者溶洞中涌出。（2）、参照类似瓦斯隧道的经验,如：达陕高速金竹山、狮子寨隧道；六沾复线铁路乌蒙山隧道、成渝客专线龙泉山隧道；兰渝铁路新歌乐山隧道，瓦斯设防及管理应贯穿于整个隧道，国内很多瓦斯爆炸事故并非完全是发生在瓦斯涌出点或者掌子面。后段的管理更加应该得到重视，加大设防力度和检测频率。3.2 施工期间通风3.2.1 通风方案根据施工方案，借鉴其他类似隧道成功通风实例，拟采用以下通风方案：（1）进口端1#车行横洞未贯通前，采用左、右洞分别压入式通风。风机安设距离洞口不少于20m。如图1所示。（2）进口端1#车行横洞贯通并完成支护后（此时隧道开挖深度约800m），采用巷道式通风。封闭1#行人横洞，在1#车行横洞内安设射流风机，为尽量减少风筒从横洞穿过时形成急弯，从右洞往左洞送风形成巷道式通风系统，即右洞进风、左洞回风。在右洞左帮1#车行横洞后方20m处安设压入式风机，风筒经1#车行横洞至左洞右帮送风至左洞掌子面；在右洞右帮1#车行横洞后方20m处安设压入式风机，风筒送风至右洞掌子面。如图2所示。（3）进口端2#车行横洞贯通并完成支护后，封闭1#车行横洞、2#人行横洞，在2#车行横洞内安设射流风机，两台压入式风机前移至2#车行横洞后方20m处分别向左、右洞掌子面供风。依此类推。（4）出口端通风方式与进口端相似。只需根据车行横洞与正洞的夹角关系确定射流风机的风流方向和两台洞内压入式风机的安装位置，避免风筒穿过车行横洞时出现急弯。(5）局部瓦斯易聚集地方的通风措施1、掌子面：是瓦斯最易涌出和聚集的地方，也是危险性最高的地方，也是作业频繁及人员最多的地方，除正常通风外，应在开挖打眼、出渣找顶、测量放样、安设拱架、喷浆作业时均设置3台防爆型的6KW风扇；2、防水板位置：因瓦斯比空气轻，防水板在挂设后与初期支护的喷浆面有一定缝隙，容易造成瓦斯聚集，在绑扎钢筋焊接时，易发生危险，需要在此部分增加2台3Kw风扇。3、衬砌台车位置：衬砌台车阻塞断面大，前面且有已完成的混凝土阻挡，回风中易在台车与二衬之间50cm范围全断面形成瓦斯积聚，故在此部分增加2台6kw风扇。3.2.2 通风量及通风阻力计算通风是排烟除尘和稀释瓦斯的主要手段，瓦斯隧道施工期间必须不间断通风。（1）瓦斯隧道通风标准为：隧道内任一点风速不小于0.25m/s、不超过6 m/s。氧气浓度：不小于20%。瓦斯浓度：小于0.5%。无局部瓦斯积聚现象。CO浓度：小于24PPm。H2S浓度：小于6.6PPm。CO2浓度：小于1.5%。氮氧化物(换算成NO2)浓度：小于2.5PPm。粉尘最大允许浓度：每方空气中含有10%以上游离二氧化物的粉尘为2mg。洞内气温小于28度。（2）按洞内最小允许风速计算压入式风机风量：Q小=60×S×V小=60×94×0.3 =1692m3/min。式中：Q小-按风速要求计算所需风量，m3/min S-最大开挖断面积，m2 V小-最小允许风速，参考煤矿安全规程，取0.3 m/s（3）按洞内最多同时作业人数计算压入式风机风量：Q人=4KN=4×1.25×80=4OOm3/min。式中：K-备用系数，取1.25 N-洞内最多同时作业人数，按80人计算（4）按瓦斯涌出量计算压入式风机风量：Q瓦=QCH4*K/(Bg-Bg0)=267m3/min。式中：QCH4-瓦斯涌出量，m3/min，按低瓦斯工区瓦斯涌出量上限0.5m3/min。Bg-工作面允许瓦斯浓度,取0.3%。Bg0-送入风中瓦斯浓度,取0。K-瓦斯涌出不均匀系数,取1.6。（5）按稀释和排炮烟所需风量计算压入式风机风量:Q炮=（7.8×3 (A×(S×L )2 ) ）/t=7.8× (100×(94×800) 2)1/3 /30 =2150m3/min。式中：A：同时爆炸药量，取100 kg； S：隧道最大开挖断面积；L：最远通风距离，按800m考虑；t：通风最困难时，放炮后通风时间，取30分钟。（6）漏风计算Q供=PQ =1.16×2150=2492 m3/min式中：Q供计算需供风量，m3/min P漏风系数，取1.16； Q计算最大风量，取2500m3/min。（7）压入式风机配用风筒直径计算考虑减少通风阻力以及风筒的内压承受能力，取风筒内风速1200m/min，则风筒的直径应为：D=2*Q风/(3.14*V)1/2 =2×2500/(3.14 ×1200)1/2 =1.63m 式中：D设计风筒直径，m； Q风设计通风量，2500m3/min； V设计风筒内风速，m/min。因此，风筒直径取1.6m。（8）压入式风机最大通风阻力计算 h总阻=h摩+h局+h正 =1074+107+1.2=1182.2Pa式中：h总阻最大通风阻力，Pa；h摩摩擦阻力，Pa；h局局部阻力，Pa；h正车辆、台车及洞内其他设备形成的阻力，Pah摩=(×L×U×Q2)/S3 =(0.002×800×5.02×32.72)/2.013(风筒阻力)+(0.015×800×40×32.72)/943(隧道阻力)=1074 Pa式中：摩擦阻力系数，NS2/m4L风管（或隧道）长度，mU风管（或隧道）周长，mQ设计供风量，m3/sS风管（或隧道）断面，m2因风筒无弯曲、变径、分支等情况，根据经验，局部阻力h局按摩擦阻力的10%进行估算，即：h局=0.1h摩=107 Pah正按2辆汽车、1辆挖掘机、二衬台车进行计算：h正=0.612××Sm×Q2/(S-Sm)2 =2×0.612×1.5×3×32.72/(94-3)2(2辆汽车) +0.612×0.5×3×32.72/(94-3)2(1辆挖掘机) +0.612×0.5×10×32.72/(94-10)2(二衬台车) = 0.7+0.1+0.4 =1.2 Pa式中：正面阻力系数，行走中设备取1.5,停止中设备取0.5 Sm阻塞物最大迎风面积，m2 Q计算供风量，m3/s S隧道断面积，m2（9）根据以上计算，考虑风量备用系数1.1、风压备用系数1.2，则所需压入式风机的风量及全风压为：Q机=1.1Q供=1.1×2500=2750m3/min 式中：Q机选用风机的需风量。H机=1.2h总阻=1.2×1182.2=1418.6Pa式中：H机选用风机的风压，PaSDF（C）-12 .5型对旋式隧道通风机电机功率为2×110kw，每台电机有16KW、34KW、110KW三种功率档位供选用，风量为14752912m3/min, 风压13755355Pa，因此本隧道单口单洞采用1台SDF（C）-12 .5型对旋式隧道通风机、1600mm阻燃抗静电风筒压入式供风可以满足隧道施工期间通风要求，另每个洞口需要备用1台。（10）射流风机的选取安装在车行横洞内射流风机必须用矿用防爆型。射流风机的额定风量必须达到4500m3/min以上，以保证两台洞内压入式风机不出现循环风。射流风机采用的是巷道式通风，通风阻力极小，在此不做计算。射流风机的选型由项目部在满足上述条件的基础上自行确定。（11）通风的相关要求风筒口距离掌子面不超过15m，风筒要求吊挂平直，发现破损及时粘补或更换。风机应采用双电源，实现“三专两闭锁”，即专用变压器、开关、电缆，风电闭锁和瓦斯电闭锁。在一趟供电停电时，另一趟电源能在15min内动作。因故停风后重新启动风机前，由瓦检员检查隧道内瓦斯，并根据排放瓦斯有关规定采取措施进行排放。射流风机的吸入及射出端必须做好人员防护栅栏，防治人员接近。测风工至少每旬对隧道通风量进行一次测定，调整通风系统以及其他特殊情况时应加强风量测定工作，及时发现、处理、汇报隧道通风中存在的隐患，并填写测风报表。测风仪表：CFD-5低速风表和CFD-25中、高速风表。人员配备：进出口各配备1名测风工（可由瓦检员兼任）。3.2 .3 瓦斯检测体系瓦斯检测体系由瓦斯监控体系、专职瓦检员检测、管理人员及其他特殊工种人员检查瓦斯三部分组成。三部分各具特点，互相补充，缺一不可。瓦斯监控体系具有连续检测、超限报警、自动控制、存贮等功能，其检测精度与便携式沼气检测报警仪相同，但设备投入大、维护费用高、检测地点相对固定。专供瓦检员使用的便携式光干涉式甲烷测定器具有轻便、精度高、检测地点灵活、成本低等特点，但无法进行连续检测，也没有存贮、报警功能，必须经过专门培训的人员才能使用，常用来校正瓦斯监控系统的传感器。便携式沼气检测报警仪具有轻便、使用简便、能连续检测、检测地点灵活、超限报警功能、成本低等特点，没有存贮功能，供管理人员及其他特殊工种人员如放炮员、班（组）长、电工等特殊工种进入隧道时使用。管理工区划分：根据隧道各工区的位置关系，为便于隧道施工期间瓦斯检测工作的开展和管理，将整个隧道划分为进、出口两个工区，每个工区安排3名重庆煤科院技术人员负责瓦斯防治技术管理工作，确保瓦斯安全万无一失。3.2.4瓦斯监控、视频监控系统隧道进出口各安装1套KJ90NA型瓦斯监控系统和1套视频监控系统，每套系统配置分别见表3。表3 每套瓦斯监控系统配置表设 备 名 称规 格 型 号单位数量备注工控计算机研祥工控机710L P43.0G/1G/160G SATA/DVD/声卡/音箱/100M网卡/17"液晶台1打印机A4纸、喷墨台1系统软件KJ90套1电源避雷器KHD90台1信号避雷器KHX90台1UPS 电源STK 1KV/2H台1数据接口KJJ46台1监控分站KJ90-F16台1低浓度沼气传感器KG9701A台10其中备用3台设备开停传感器GT-L(A)台5其中备用2台CO传感器GTH500（B）台1其中备用1台馈电断电器KDG3K台1两通接线盒JHH-2个100三通接线盒JHH-3个20通讯电缆MHYVR1*4*7/0.43Km5甲烷标气2%/4升瓶1视频监控系统单位数量1视频服务器台1 2监控软件套13地面固定彩色自动摄像仪台4 4井下防爆摄像头台45视频光端机（单路）对46视频光端机（多路）台17接线盒台68矿用阻燃单模光缆KM59地面光缆KM110防水箱台411VGA分配器台112工业电视安装辅材批1每个工区瓦斯监控系统布置见图3选用传感器类型及数量的原则：可能涌出的有毒有害气体，隧道施工期间可能涌出的有毒有害气体为甲烷、CO等，风机必须开停传感器检测其工作状态，巷道式通风系统在总回风巷一般设有风速传感器检测风速。瓦斯监控系统必须装备 “风电闭锁、瓦电闭锁”功能，即当向隧道内供风的风机停止运转时，安装在风机供电电缆上的GT-L(A) 设备开停传感器将信号传输到分站，分站通过KDG3K馈电断电器自动控制洞外的磁力开关实现洞内断电；布设在隧道内掌子面、二衬台车及回风的低浓度沼气传感器连续监测隧道内瓦斯浓度，当瓦斯浓度达到设定的报警点时，传感器、地面中心站同时自动发出声、光报警，当瓦斯浓度达到设定的断电点时，传感器、地面中心站同时自动发出声、光报警，同时通过KDG3K馈电断电器自动控制洞外的磁力开关实现洞内断电。由于传感器属易损件，在隧道施工需配数量的基础上考虑一定的备用量形式瓦斯监控系统配置清单。确定传感器安设地点的原则：掌子面新暴露的围岩面是瓦斯涌出的主要地点，必须布置传感器，为检测并有利于计算分析隧道瓦斯涌出量，在隧道回风巷中也要布置相应的传感器，在巷道式通风系统的总回风巷内布设传感器以掌握总的瓦斯涌出情况，二衬台车前方铺设防水板容易形成通风死角，造成局部瓦斯积聚，因此在二衬台车前方安设相应的传感器。传感器吊挂要求：沼气比空气轻，容易积存在隧道的顶部，所以要求沼气传感器吊挂在隧道的顶部，距离拱顶距离2030cm；CO与空气密度接近，一般也吊挂在隧道的顶部；风机开停传感器安设在风机供电电缆上。掌子面传感器距离掌子面不得超过5m，二衬台车传感器距离二衬台车前沿05m，回风地点传感器距离回风口1020m的区域。传感器可以挂在提前埋设的挂勾上，也可台车上安设支座用于吊挂传感器。传感器的移动及保护：掌子面及二衬台车前方传感器必须随掌子面及二衬台车的移动而跟随移动以保证合适的吊挂位置，掌子面放炮时必须将掌子面传感器后移一定的距离并加以保护，放炮后及时将掌子面传感器复位。掌子面传感器的移动及复位工作一般由跟班电工负责，在移动掌子面照明灯具时同时完成。通讯电缆采用挂勾固定，且铺设平直，距离其他电缆间距离不小于20cm。及时更换表皮破损的通讯电缆。通讯电缆连接处采用专用接线盒进行连接。瓦斯监控系统的报警、断电、复电门限以沼气浓度进行设置，依据相关规程，并参考其他瓦斯隧道的设置，龙泉山隧道瓦斯监控系统的报警、断电、复电门限设置为：报警点：0.5%断电点：0.8%复电点：0.3%