非煤系構(gòu)造連通型瓦斯隧道施工爆破技術(shù)研究

肖華

摘要：

以肖家梁瓦斯隧道工程為依托，對(duì)常規(guī)瓦斯隧道施工爆破技術(shù)進(jìn)行研究和總結(jié)，提出優(yōu)化方案，供類(lèi)似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：

瓦斯隧道；非煤系；施工；爆破技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2014）01-0189-01

1 工程概況

肖家梁隧道工程隸屬?lài)?guó)家西北與西南的重要鐵路干線(xiàn)蘭渝鐵路，其位于四川盆地北東部的廣元市元壩區(qū)鴛溪鎮(zhèn)和浙水鄉(xiāng)，線(xiàn)路在鴛溪鎮(zhèn)三岔口進(jìn)入該隧，隧道起訖里程D1K 642+090～D1K 647+305，全長(zhǎng)5215 m，最大埋深165 m，本隧道為單洞雙線(xiàn)隧道，最大開(kāi)挖斷面面積近140m2。采用臺(tái)階法開(kāi)挖，鉆爆法施工，無(wú)軌運(yùn)輸。

肖家梁隧道為典型的非煤系構(gòu)造連通型瓦斯隧道，隧底2000～2800m有生氣層，瓦斯順著巖層構(gòu)造裂隙上逸，在隧道洞身范圍基巖裂隙中游散富集，瓦斯涌出具有不確定性及隨機(jī)性，危及隧道施工安全。

2 現(xiàn)有爆破技術(shù)的一些不足

2.1 煤礦許用炸藥在隧道施工中的不足

煤礦許用炸藥具有爆速低、爆力小、猛度低等特點(diǎn)，難以滿(mǎn)足隧道工程大斷面深孔施工的要求，特別是在圍巖條件較好的硬質(zhì)巖體爆破中，難以取得較好的爆破效果，炮眼利用率低、超（欠）挖嚴(yán)重；同時(shí)由于煤礦許用炸藥價(jià)格較高，必然增加工程投資；并且國(guó)內(nèi)對(duì)隧道瓦斯危險(xiǎn)程度劃分、制定安全等級(jí)并限制爆熱和爆溫等方面研究還十分不足，如何合理選擇炸藥仍在探索之中。

2.2 煤礦許用電雷管在隧道施工中的不足

相對(duì)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)爆炸總延遲時(shí)間過(guò)于嚴(yán)格（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最短為230 ms（捷克），最長(zhǎng)為480 ms（德國(guó)）），安全儲(chǔ)備過(guò)大，同時(shí)其標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源于煤礦統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，完全照搬標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用于瓦斯隧道不太合理。

常用煤礦許用延遲毫秒電雷管僅有5個(gè)段位，總延遲時(shí)間為100（110） ms，難以無(wú)法滿(mǎn)足隧道工程中斷面較大、炮孔較深的工作面爆破需要。將大斷面化為幾個(gè)小斷面分次爆破，必然造成工期的延長(zhǎng)和成本的增加，并不利于隧道整體結(jié)構(gòu)的安全性。同時(shí)由于各段時(shí)間間隔小，掏槽效果差，影響爆破效果。特別是在非煤系瓦斯隧道中，圍巖強(qiáng)度一般遠(yuǎn)大于煤巖強(qiáng)度，爆破效果更差。

2.3 正反起爆方式的爭(zhēng)議

從爆破效果來(lái)說(shuō)，反向起爆比正向起爆更能充分的利用炸藥能量，循環(huán)進(jìn)尺提高、炮眼利用率提高，爆破效率更好。相關(guān)研究成果表明，反向起爆的爆破效率比正向起爆要高5%左右。

但從安全上來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期以來(lái)，一般都認(rèn)為在瓦斯環(huán)境中正向起爆安全，但仍缺乏相關(guān)的理論及試驗(yàn)依據(jù)，《鐵路瓦斯隧道施工技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定采用正向起爆的依據(jù)是不充分的，相對(duì)而言《煤礦安全規(guī)程》則對(duì)起爆方式未做明確的規(guī)定更為合理。

2.4 禁止間隔裝藥的困難

現(xiàn)今光面爆破技術(shù)已經(jīng)在隧道工程中得以全面的應(yīng)用，由于該技術(shù)對(duì)裝藥集中度的要求，因此實(shí)際施工往往需要在周邊眼進(jìn)行間斷裝藥。在規(guī)范禁止間隔裝藥的要求下，如何保障光面爆破的效果，是瓦斯隧道爆破施工困境。

3 肖家梁瓦斯隧道爆破優(yōu)化設(shè)計(jì)

肖家梁瓦斯隧道為非煤系構(gòu)造連通型瓦斯隧道，瓦斯來(lái)源為地下深層的天然氣，賦存型式為游離態(tài)，主要沿構(gòu)造裂隙進(jìn)入隧道作業(yè)空間，瓦斯壓力小，濃度低，且具有隨機(jī)性，經(jīng)前期試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，一般爆破后瓦斯?jié)舛鹊陀?.3%，偶有超過(guò)0.3%的情況，但最大也不過(guò)0.5%，同時(shí)該監(jiān)測(cè)值還易受到炮煙的影響，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)略大。因此從規(guī)范制定的根據(jù)出發(fā)，并結(jié)合調(diào)研成果及現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，對(duì)常規(guī)瓦斯隧道爆破方案進(jìn)行優(yōu)化：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行超前預(yù)報(bào)及洞內(nèi)瓦斯監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)通風(fēng)等處理措施，使工作面及其前后各20m范圍的瓦斯?jié)舛仍诒迫^(guò)程均不超過(guò)1.0%。

（2）采用煤礦許用炸藥，降低炸藥爆炸后的溫度，增長(zhǎng)瓦斯發(fā)火爆炸的延遲時(shí)間。

（3）采用普通非電毫秒雷管，上臺(tái)階整體爆破開(kāi)挖。

（4）掏槽眼反向裝藥，以保證掏槽效果，其余眼正向裝藥。

（5）周邊眼間隔裝藥，保證光爆質(zhì)量。

規(guī)定過(guò)于苛刻，是影響瓦斯隧道開(kāi)挖質(zhì)量的最大瓶頸。建議借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，將延遲時(shí)間定于230 ms以上，甚至更高，以滿(mǎn)足隧道工程大斷面施工需要，同時(shí)應(yīng)細(xì)化瓦斯隧道劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于類(lèi)似于本工程的隧道，完全可采用多段位的毫秒雷管。

（2）在隧道工程中，掏槽效果和光爆效果是關(guān)系隧道斷面最終爆破效果的關(guān)鍵，本次研究調(diào)查一些為滿(mǎn)足規(guī)范要求所采用的工藝改進(jìn)或革新，但基本較復(fù)雜，適用性不佳。因此建議在確保開(kāi)挖環(huán)境瓦斯?jié)舛劝踩那闆r下，仍采用掏槽反向起爆以及周邊眼間隔裝藥光爆。

（3）非煤系構(gòu)造連通型瓦斯隧道，其圍巖條件與普通隧道相同，瓦斯多呈游離狀態(tài)，一般壓力較小、濃度較低。施工中通過(guò)超前探孔、超前炮眼等方式等有效地探明前方瓦斯含量，在通風(fēng)及其他措施的輔助下，控制掌子面附近瓦斯?jié)舛?，建議可盡量采用類(lèi)似于常規(guī)爆破設(shè)計(jì)，否則很難達(dá)到理想的爆破效果，以至于工期和成本難以保障。

參考文獻(xiàn)

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