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摘要：根据四川煤田地质工程勘察设计研究院与中铁二十局集团公司第十工程队多年隧道瓦斯与煤矿安全技术方面的积累，结合斗磨隧道揭#煤层具体施工技术形成了本工法。
关键词：隧道 瓦斯 煤矿安全
中图分类号：U45文献标识码： A
1 前言:
中铁二十局集团公司第十工程队施工的斗磨隧道工程穿越煤层及煤线30余层，煤层总厚5.7m左右，含煤系数为1.5%；黑色含碳泥岩与煤层为瓦斯生气层，煤层处于焦煤变质阶段，瓦斯生成量较大，其上部粉砂岩、灰岩、砂质泥岩为瓦斯覆盖层，岩石颗粒较细、致密，对瓦斯封闭较好，瓦斯压力达0.9MPa。根据相应专题研究成果表明：斗磨隧道煤层瓦斯压力梯度为0.00515MPa/m，煤层瓦斯含量为16.01m3/t,煤层瓦斯涌出量为3.41m3/min，隧道施工开挖过程中煤与瓦斯突出的危险性较大。
2 工法特点
2.1 本工法结合煤矿揭煤与瓦斯隧道施工方法，以保证隧道过煤安全为目的。
2.2本工法安全可靠，适用于煤与瓦斯突出隧道施工。工法所采用的五步法过煤施工技术在煤矿安全施工中已经较为成熟。
2.3工法在隧道施工工程应用较少，斗磨隧道的安全施工经验可以为同类隧道施工提供技术支持。
3 适用范围
本工法适用于高瓦斯隧道施工、有煤与瓦斯突出危险的隧道施工，同时对相关地下工程的过煤施工有较好的指导意义。
3 操作要点
3.1超前探孔确定煤层产状
当隧道开挖工作面距设计煤层10 m 垂距时, 布置超前地质探孔探明煤层位置与产状。探孔孔径一般控制为50-75 mm,所有钻孔要求详细记录岩芯资料, 以利探明煤层的相对位置, 确切掌握煤层倾角、倾向、厚度、走向以及地质构造和瓦斯情况等。在钻孔施工过程中仔细观察是否有喷孔、卡钻、顶钻等异常现象, 每次钻进均须检测掌子面瓦斯浓度，钻孔处瓦斯浓度，掌子面上方悬挂瓦斯监控探头并及时做好记录, 为揭煤设计提供依据。四孔确定煤层产状计算可以参考以下公式：
设煤层平面方程为
Ax+By+Cz+D=0
确定隧道走向为X方向，隧道纵轴线方向为Z方向，垂直于X、Z方向为Y方向，根据钻孔坐标（X1，Y1，Z1）（X2，Y2，Z2）（X3，Y3，Z3）（X4，Y4，Z4）确定见煤点坐标,公式如下：
X1*= X1+LCOSθx
式中L为钻孔起点到见煤点钻孔长度，θx为钻孔与隧道走向的夹角。其余坐标可参考此公式计算。
得出见煤点坐标以后，可以由其中三个点确定煤层平面方程，另外一点作为验证。从而得出煤层产状以及煤层与隧道关系。
3.2 煤与瓦斯突出性预测
对于煤与瓦斯突出危险性较高的煤层，至少采用两种预测方法相互验证，采用瓦斯压力测定法与综合指标法进行预测。
瓦斯压力测定布孔在掌子面布置3个钻孔，前期的超前探孔中的仰孔可兼做测压孔。
综合指标法需取煤芯，前期探孔施工过程中遇煤层应立即停钻，换煤矿专用取芯钻，进行取样工作，煤芯取好后由具有相应资质的单位进行煤层坚固性系数与放散初速度测定。并根据规范做出煤与瓦斯突出预测。
3.3 瓦斯排放措施
根据瓦斯突出性预测结果，若煤与瓦斯突出危险性较大，应该布置排放孔排放瓦斯。措施实施完毕后，进行效果检验。在进行瓦斯排放施工时，瓦斯排放孔直径均为Φ89，采用C6钻机施工，钻孔进入煤层底板岩层不小于50cm，各钻孔在煤层厚度1/2处的孔距不大于2倍排放半径（排放半径取1.0m），孔底间距不大于2m；施工时根据瓦斯绝对含量及相对含量，对钻孔参数进行相应修正。
瓦斯排放时，平导及正洞所有工作面停止掘进。排放孔施工时，掌子面距煤层垂距不小于5m。
1）、平导瓦斯排放孔施工
瓦斯排放范围：坑道左右两侧5m（沿煤层走向）、上方5m（垂距）、底板以下5m（沿倾向）。平导排放时间按排放瓦斯效果进行确定。瓦斯排放结束前至少打1个检验孔，进行煤与瓦斯突出危险性检验，当仍有突出危险性时，采取延长排放时间，增加排放钻孔或采取瓦斯抽放等补救措施，当无突出危险后，进行揭煤作业。
2）、正洞瓦斯排放孔施工
正洞穿煤施工，由于断面较大，要求对瓦斯采用分部开挖排放，瓦斯排放范围为衬砌开挖外轮廓向外5m范围。
瓦斯排放顺序：
（1）在部工序坑顶距煤层垂距5m时，打排放钻孔，排放瓦斯天数根据现场实际瓦斯浓度及瓦斯涌出初速度确定（≤4L/min），施作验证孔后确认煤层无突出危险后，部震动揭煤穿过煤层。
（2）瓦斯排放结束前至少打1个检验孔，进行煤与瓦斯突出危险性检验，当仍有突出危险性时，应采取延长排放时间，增加排放钻孔或采取瓦斯抽放等补救措施，当无突出危险后，方可进行揭煤作业。
（3）若部工序经预测有煤与瓦斯突出危险性，则认为其他各部工序亦有煤与瓦斯突危险性，其他各部工序可不施做预测孔，但按要求每步施作一个Φ89验证孔，验证孔要求同预测孔要求一致。
5.1-1 主洞分步排放瓦斯布孔示意图
3）、防突措施效果检验
在实施瓦斯排放后，采用钻屑指标与钻孔瓦斯初速度为主要指标进行防突措施效果检验。
对防突措施进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于排放区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于排放区域内距边缘不大于2m的范围。根据钻屑指标与钻孔瓦斯初速度进行检验，并且煤层钻屑指标与钻孔瓦斯初速度不超限为无突出危险区，否则，即为突出危险区，排放防突效果无效，需采取补救措施。
3.4 准确预留保护岩柱
在揭开煤层前, 从掘进工作面到煤层之间所留的岩柱, 作为揭煤时的安全屏障, 其最小垂直距离对于急倾斜煤层为2 m, 倾斜和缓倾斜煤层为1.5 m。
如果预留岩柱过厚, 用震动性放炮可能一次无法揭开, 致使煤体应力和煤体瓦斯不能充分释放, 人员在露出的部分煤下作业容易发生突出; 若岩柱预留不足或距离不准时, 易造成误穿煤层。
3.5 过煤支护
过煤段一般是指遇到煤层前10 m 到揭开煤层后10—30 m 范围的长度。过煤段支护施工是以“ 先注浆、后开挖、快封闭、勤量测”来控制隧道围岩位移变形。
4 应用实例
4.1斗磨瓦斯隧道正洞D1K841+931~932未知煤层揭煤
从主洞掌子面（D1K841+920）处向出口方向进行超前水平钻进，共成孔3个，1#、2#、3#孔有效长度16m、16m、16m。探明斗磨瓦斯隧道正洞D1K841+931~932未知煤层倾角为82°，煤层走向N43°W，煤层与隧道交角79°，煤层厚度0.5m到1m左右。在距煤层10m进行煤与瓦斯突出危险预测，瓦斯压力测定结果为0.85MPa超过规范限值，综合指标D值0.27超过限值，K值17.3超过限值。根据《防治煤与瓦斯突出》，《铁路瓦斯隧道技术规范》确定D1K841+931～932未知煤层为煤与瓦斯突出煤层。随即，采用按照本工法设计的专项施工方案进行排放孔施工，经排放效果检验合格后进行震动爆破揭煤，顺利揭开煤层，保证了斗磨瓦斯隧道揭煤施工安全。
结束语:
在目前隧道施工中，有害气体对隧道作业人员的安全及正常施工有着严重影响，不同的煤层可根据现场情况为主，采取可操作的鉴定手段，以安全，环保，经济为原则，避免隧道内次生灾害的发生对施工人员的安全带来威胁。
参考文献：
［1］国家安全生产监督管理总局.煤礦安全规程[S].北京：中国法制出版社，2010
［2］铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002/J160-2002）[S].北京：中国铁道出版社，2002
［3］国家安全生产监督管理总局令第19号.防治煤与瓦斯突出规定[S].2009
［4］中国中铁二院工程集团有限责任公司.斗磨隧道设计图（煤与瓦斯防治）.成都，2012.
关键词：隧道 瓦斯 煤矿安全
中图分类号：U45文献标识码： A
1 前言:
中铁二十局集团公司第十工程队施工的斗磨隧道工程穿越煤层及煤线30余层，煤层总厚5.7m左右，含煤系数为1.5%；黑色含碳泥岩与煤层为瓦斯生气层，煤层处于焦煤变质阶段，瓦斯生成量较大，其上部粉砂岩、灰岩、砂质泥岩为瓦斯覆盖层，岩石颗粒较细、致密，对瓦斯封闭较好，瓦斯压力达0.9MPa。根据相应专题研究成果表明：斗磨隧道煤层瓦斯压力梯度为0.00515MPa/m，煤层瓦斯含量为16.01m3/t,煤层瓦斯涌出量为3.41m3/min，隧道施工开挖过程中煤与瓦斯突出的危险性较大。
2 工法特点
2.1 本工法结合煤矿揭煤与瓦斯隧道施工方法，以保证隧道过煤安全为目的。
2.2本工法安全可靠，适用于煤与瓦斯突出隧道施工。工法所采用的五步法过煤施工技术在煤矿安全施工中已经较为成熟。
2.3工法在隧道施工工程应用较少，斗磨隧道的安全施工经验可以为同类隧道施工提供技术支持。
3 适用范围
本工法适用于高瓦斯隧道施工、有煤与瓦斯突出危险的隧道施工，同时对相关地下工程的过煤施工有较好的指导意义。
3 操作要点
3.1超前探孔确定煤层产状
当隧道开挖工作面距设计煤层10 m 垂距时, 布置超前地质探孔探明煤层位置与产状。探孔孔径一般控制为50-75 mm,所有钻孔要求详细记录岩芯资料, 以利探明煤层的相对位置, 确切掌握煤层倾角、倾向、厚度、走向以及地质构造和瓦斯情况等。在钻孔施工过程中仔细观察是否有喷孔、卡钻、顶钻等异常现象, 每次钻进均须检测掌子面瓦斯浓度，钻孔处瓦斯浓度，掌子面上方悬挂瓦斯监控探头并及时做好记录, 为揭煤设计提供依据。四孔确定煤层产状计算可以参考以下公式：
设煤层平面方程为
Ax+By+Cz+D=0
确定隧道走向为X方向，隧道纵轴线方向为Z方向，垂直于X、Z方向为Y方向，根据钻孔坐标（X1，Y1，Z1）（X2，Y2，Z2）（X3，Y3，Z3）（X4，Y4，Z4）确定见煤点坐标,公式如下：
X1*= X1+LCOSθx
式中L为钻孔起点到见煤点钻孔长度，θx为钻孔与隧道走向的夹角。其余坐标可参考此公式计算。
得出见煤点坐标以后，可以由其中三个点确定煤层平面方程，另外一点作为验证。从而得出煤层产状以及煤层与隧道关系。
3.2 煤与瓦斯突出性预测
对于煤与瓦斯突出危险性较高的煤层，至少采用两种预测方法相互验证，采用瓦斯压力测定法与综合指标法进行预测。
瓦斯压力测定布孔在掌子面布置3个钻孔，前期的超前探孔中的仰孔可兼做测压孔。
综合指标法需取煤芯，前期探孔施工过程中遇煤层应立即停钻，换煤矿专用取芯钻，进行取样工作，煤芯取好后由具有相应资质的单位进行煤层坚固性系数与放散初速度测定。并根据规范做出煤与瓦斯突出预测。
3.3 瓦斯排放措施
根据瓦斯突出性预测结果，若煤与瓦斯突出危险性较大，应该布置排放孔排放瓦斯。措施实施完毕后，进行效果检验。在进行瓦斯排放施工时，瓦斯排放孔直径均为Φ89，采用C6钻机施工，钻孔进入煤层底板岩层不小于50cm，各钻孔在煤层厚度1/2处的孔距不大于2倍排放半径（排放半径取1.0m），孔底间距不大于2m；施工时根据瓦斯绝对含量及相对含量，对钻孔参数进行相应修正。
瓦斯排放时，平导及正洞所有工作面停止掘进。排放孔施工时，掌子面距煤层垂距不小于5m。
1）、平导瓦斯排放孔施工
瓦斯排放范围：坑道左右两侧5m（沿煤层走向）、上方5m（垂距）、底板以下5m（沿倾向）。平导排放时间按排放瓦斯效果进行确定。瓦斯排放结束前至少打1个检验孔，进行煤与瓦斯突出危险性检验，当仍有突出危险性时，采取延长排放时间，增加排放钻孔或采取瓦斯抽放等补救措施，当无突出危险后，进行揭煤作业。
2）、正洞瓦斯排放孔施工
正洞穿煤施工，由于断面较大，要求对瓦斯采用分部开挖排放，瓦斯排放范围为衬砌开挖外轮廓向外5m范围。
瓦斯排放顺序：
（1）在部工序坑顶距煤层垂距5m时，打排放钻孔，排放瓦斯天数根据现场实际瓦斯浓度及瓦斯涌出初速度确定（≤4L/min），施作验证孔后确认煤层无突出危险后，部震动揭煤穿过煤层。
（2）瓦斯排放结束前至少打1个检验孔，进行煤与瓦斯突出危险性检验，当仍有突出危险性时，应采取延长排放时间，增加排放钻孔或采取瓦斯抽放等补救措施，当无突出危险后，方可进行揭煤作业。
（3）若部工序经预测有煤与瓦斯突出危险性，则认为其他各部工序亦有煤与瓦斯突危险性，其他各部工序可不施做预测孔，但按要求每步施作一个Φ89验证孔，验证孔要求同预测孔要求一致。
5.1-1 主洞分步排放瓦斯布孔示意图
3）、防突措施效果检验
在实施瓦斯排放后，采用钻屑指标与钻孔瓦斯初速度为主要指标进行防突措施效果检验。
对防突措施进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于排放区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于排放区域内距边缘不大于2m的范围。根据钻屑指标与钻孔瓦斯初速度进行检验，并且煤层钻屑指标与钻孔瓦斯初速度不超限为无突出危险区，否则，即为突出危险区，排放防突效果无效，需采取补救措施。
3.4 准确预留保护岩柱
在揭开煤层前, 从掘进工作面到煤层之间所留的岩柱, 作为揭煤时的安全屏障, 其最小垂直距离对于急倾斜煤层为2 m, 倾斜和缓倾斜煤层为1.5 m。
如果预留岩柱过厚, 用震动性放炮可能一次无法揭开, 致使煤体应力和煤体瓦斯不能充分释放, 人员在露出的部分煤下作业容易发生突出; 若岩柱预留不足或距离不准时, 易造成误穿煤层。
3.5 过煤支护
过煤段一般是指遇到煤层前10 m 到揭开煤层后10—30 m 范围的长度。过煤段支护施工是以“ 先注浆、后开挖、快封闭、勤量测”来控制隧道围岩位移变形。
4 应用实例
4.1斗磨瓦斯隧道正洞D1K841+931~932未知煤层揭煤
从主洞掌子面（D1K841+920）处向出口方向进行超前水平钻进，共成孔3个，1#、2#、3#孔有效长度16m、16m、16m。探明斗磨瓦斯隧道正洞D1K841+931~932未知煤层倾角为82°，煤层走向N43°W，煤层与隧道交角79°，煤层厚度0.5m到1m左右。在距煤层10m进行煤与瓦斯突出危险预测，瓦斯压力测定结果为0.85MPa超过规范限值，综合指标D值0.27超过限值，K值17.3超过限值。根据《防治煤与瓦斯突出》，《铁路瓦斯隧道技术规范》确定D1K841+931～932未知煤层为煤与瓦斯突出煤层。随即，采用按照本工法设计的专项施工方案进行排放孔施工，经排放效果检验合格后进行震动爆破揭煤，顺利揭开煤层，保证了斗磨瓦斯隧道揭煤施工安全。
结束语:
在目前隧道施工中，有害气体对隧道作业人员的安全及正常施工有着严重影响，不同的煤层可根据现场情况为主，采取可操作的鉴定手段，以安全，环保，经济为原则，避免隧道内次生灾害的发生对施工人员的安全带来威胁。
参考文献：
［1］国家安全生产监督管理总局.煤礦安全规程[S].北京：中国法制出版社，2010
［2］铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002/J160-2002）[S].北京：中国铁道出版社，2002
［3］国家安全生产监督管理总局令第19号.防治煤与瓦斯突出规定[S].2009
［4］中国中铁二院工程集团有限责任公司.斗磨隧道设计图（煤与瓦斯防治）.成都，2012.