【文章內(nèi)容簡介】 斯隔離層，施工縫應(yīng)采用氣密性處理等措施。 隧道揭煤常采用多斷面超短臺階法施工，分次開 挖，以減少全斷面一次開挖時煤與瓦斯突出危險。烏蒙山一號隧道揭煤擬采用的施工方法為： 平導斷面較小，采用全斷面一次性揭煤施工； 正洞采用分部揭煤、分步到位的揭煤施工方法，即第一部揭煤后再進行剩余部位的揭煤施工 。 揭煤工藝流程 烏蒙山一號隧道揭煤防突工藝首先對煤層進行超前預探，精確控制煤層層位及產(chǎn)狀，防止誤揭煤層并為揭煤防突措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。預探煤層時，在適當位置測定煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，對所揭煤層進行突出危險性評價。若預測該煤層有突出危險，然后根據(jù)煤層突出危險情況編制具體的揭煤方案；若預測煤層無突出危險 ，在施工中也應(yīng)實施瓦斯綜合治理的措施，加強通風、監(jiān)測，采用安全炸藥遠距離放炮揭煤等安全防護措施。 對有突出危險性的煤層，揭煤時必須采用綜合防突措施，包括對煤層突出危險性進行預測、防治突出措施、防突措施效果檢驗和安全防護措施的“四位一體”的綜合防突措施。 在 距煤 層 法距 5m的 位置 ，采用 “短進尺、弱爆破、強支護”的施工技術(shù)邊預測邊掘邊探至距煤層最小安全法距處，通過 遠距離放炮掘進揭開煤層 。揭煤防突工藝流程如圖 31所示： 9 圖 31 揭煤防突工藝流程示意圖 隧道石門揭煤施工過程 隧道開挖在穿過煤層之前總有一段巖石巷道，煤礦部門把這一段巖石巷道稱作石門。石門揭煤就是石門自煤層底（頂）板巖石與煤層法線距離 10m外開始，進入或穿過煤層頂（底）板法線距離大于 2m的全部作業(yè)過程。烏蒙山一號隧道揭煤為反向揭煤即由煤層頂板揭開煤層，其揭煤施工過程見圖 32所示。 無危險 有危險 無效 有效 無效 有效 有危險 超前水平地質(zhì)孔（ l50m） ，根據(jù)巖性及 地質(zhì) 分析，確定煤層層位 距煤層垂距 不小于 10m，前探孔+測壓孔， 精探 煤層層位，測定煤層瓦斯壓力 (P)及含量 (W)，初步預測煤層突出危險性 距煤層垂距 5m處， 二次 預測 煤層 突出危險性 邊預測邊掘邊探 至距煤層 安全 垂距 最 小 處 防突措施效果檢驗 補充防突措施 補充措施效果檢驗 安全防護措施 遠距離爆破揭煤 加強支護 邊掘邊預測進入或穿透煤層進入 煤層 底板 進入煤系地層 無 危險 實施 局部 防突措施 距煤層垂距 7m 處 實施 區(qū)域 防突措施 有效 無 危險 有危險 10 測壓+超前預探區(qū)域防突措施預測，局部防突措施，效果檢驗揭煤最小巖柱處預測檢驗揭煤過門坎穿煤長度過煤長度揭煤長度隧道開挖方向 煤層abc圖 32 烏蒙山一號隧道揭煤施工過程示意圖 4 隧道石門揭煤前的準備工作 相關(guān)資料收集 在揭穿煤層前， 要收集隧址區(qū)基本地質(zhì)地貌概況，隧道 可能揭露各煤層的厚度、埋深和傾角、傾向、走向等產(chǎn)狀情況、各煤層基本瓦斯地質(zhì)資料以及隧道與煤層的相互位置關(guān)系。 調(diào)查隧道沿線隧道穿越的煤系地層煤層開采情況，收集開采 煤層的 產(chǎn)狀、標高、埋深、地勘 及生產(chǎn) 期間煤層的主要參數(shù)，包括瓦斯壓力、瓦斯含量、煤樣分析結(jié)果（吸附常數(shù) a、 b值，工業(yè)性分析，真假比重，孔隙率等）、煤的堅固性系數(shù) f、瓦斯放散初速度 Δ P、 煤層的煤塵 自然、 爆炸性等參數(shù) 。 對以上資料進行分析整理，了解隧道煤系地層各煤層的地質(zhì)及瓦斯基本概況，定位隧道揭穿各煤層的大致位置， 對煤層的突出危險性做出初步分析 ，為隧道 施工中順利揭穿各煤層提供參考數(shù)據(jù)資料 。 超前探測鉆孔 為了探明隧道煤系地層的瓦斯賦存情況及地質(zhì)狀況，確切掌握煤層的層位、傾角、厚度、頂?shù)装鍘r性、地質(zhì)構(gòu)造等煤層賦存情況，為安全揭煤提供可靠的基礎(chǔ)資料。 瓦斯隧道揭煤前，必須對煤層賦存條件進行超前探測，以確定煤層的準確位置及基本參數(shù)，準確掌握其賦存情況。 隧道工作面開挖至距煤層位置 50m之前，沿隧道前進方向施工 一 個 孔深不小于50m的水平超前探煤鉆孔，鉆孔盡可能穿透煤層全厚且進入煤層底板不小于 。水平超前探煤鉆孔的超前距為 20m即工作面距上一循環(huán)水平超 前探煤孔終孔 20m時，停止開挖，施工下一個循環(huán)水平超前探煤鉆孔。水平超前探煤孔示意圖見圖 41所示： 11 超前探煤孔 開挖輪廓線 支護體 煤層A2開挖工作面A1A2A1不小于 圖 41 水平超前探煤孔設(shè)計示意圖 在隧道 開挖工作面 至距 推測 煤層 法距不小于 10m時 ，必須打至少 3個超前鉆孔，鉆孔直徑為 75 mm，必須穿透煤層全厚，并且進人底板巖層不小于 ，其終孔位置應(yīng)控制在開挖輪廓外 5m左右，并取巖 (煤 )芯， 分析煤層頂、底板巖性 。 3個超前鉆孔(1個仰孔和 2個水平邊孔 )，仰孔起到控制煤層傾角的作用， 2個水平邊孔起到控制煤 層走向的作用。 打鉆過程中應(yīng)注意觀察孔內(nèi)排出的漿液、煤屑、瓦斯動力現(xiàn)象等，并作好詳細記錄。 前探孔及測壓鉆孔布置設(shè)計示意圖見圖 42。 A1A2 A3A1A1A2A2A3A3開挖輪廓線煤層支護體支護體開挖工作面（a）（b） （c）不小于 圖 42 前探孔及測壓孔設(shè)計示意圖 a— 開挖工作面； b— 鉆孔平面圖； c— 鉆孔剖面圖 煤層瓦斯參數(shù)測定 在 隧道 開挖工作面 至距 推測 煤層 法距不小于 10m 時 所施工的超前探測鉆孔，取其中三個巖層比較完整的鉆孔進行封孔、注漿，測定其煤層原始瓦斯壓力，其余探測鉆孔用水泥沙漿封死。為準確得到煤層原始瓦斯壓力值，測壓孔與前探 孔不能共用時，兩者見煤點的間距不得小于 5m。為了縮短測壓時間，本次測壓擬采用主動式測壓，補充氣體為高壓氮氣。 根據(jù)現(xiàn)場煤層賦存情況及施工條件，瓦斯壓力測定前編制具體的測壓實施方案。 12 煤層瓦斯壓力測定方法與步驟見附錄 A。測壓實施方案由重慶煤科院編制并現(xiàn)場技術(shù)指導，項目部負責測壓材料準備、現(xiàn)場施工和人員協(xié)調(diào)等。 打鉆時取鉆孔煤樣 2~3Kg，煤樣取 完后盡快用密封性好的塑料袋封裝并填寫煤樣標簽，送實驗室分析有關(guān)參數(shù)，煤樣標簽格式如表 41。在實 驗室測試煤的瓦斯吸附常數(shù)、工業(yè)分析指標、真假比重 、 孔隙率 、△ p 和 f 值等 。 在 煤層瓦斯壓力測定結(jié)果出來后，計算煤層瓦斯含量。 表 41 煤樣標簽格式 煤層名稱： 取樣具體位置： 取樣類別： 全煤斷面 □ 軟分層 □ 鉆孔 □ 取樣日期： 年 月 日 班 需要實驗室分析的參數(shù)： 吸附常數(shù) a， b 真比重 △ p K1p 關(guān)系（軟分層） □ □ □ □ 工業(yè)分析 假比重 f □ □ □ *在需要測定的參數(shù)后面劃√ 5 煤層突出危險預測 隧道石門揭煤工作面的突出危險性預測采用分部預測即初步預評價和二次預測的方法。初步預評價采用瓦斯壓力或瓦斯含量，并參考其他單項指標；二次預測指標選用鉆屑瓦斯解析指標 K1值、鉆孔瓦斯涌出初速度 q 以及綜合指標法 D、 K 值。 初步預測 在開挖面距煤層法距不小于 10m，對煤層突出危險性進行初步預測， 預測方法采用測定煤層瓦斯壓力法 或瓦斯含量法。若條件允許，考慮測定煤層的堅固性系數(shù) f 值、瓦斯放散初速度△ P，輔助參考 f 值、△ P 等單項指標。根據(jù)煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進行初步預測的臨界值見下表 51 所示： 表 51 煤層瓦斯壓力或瓦斯含量預測 臨界值表 瓦斯壓力 P（ MPa） 瓦斯含量 W（ m3/t） 預測結(jié)果 P＜ W＜ 8 無突出危險區(qū) 其他情況 突出危險區(qū) 若煤層無突出危險，則在開挖工作面掘進至距煤層垂距不小于 5m 處，對所揭煤層突出危險性進行二次預測。 若煤層有突出危險，則在開挖工作面掘進至距煤層法距不小于 7m 處，對所揭煤層實施區(qū)域防突措施，措施有效后開挖至煤層法距不小于 5m 處仍對所揭 煤層突出危險性 13 進行二次預測。 二次預測 在開挖工作面掘進至距煤層垂距不小于 5m 處時，應(yīng)對煤層突出危險性進行二次預測或者效果檢驗，即 施工鉆孔直徑為 Ф75mm 的 5 個以上穿透煤層全厚的預測鉆孔，分別位于石門的上部、中部和兩側(cè)。測定鉆孔鉆屑瓦斯解吸指標 K1 值、鉆孔瓦斯涌出初速度 q 等，并按要求取煤層煤樣測定煤的堅固性系數(shù) f 值和瓦斯放散初速度 △ P，由此計算綜合指標 D、 K 值 。預測鉆孔布置示意圖見圖 51： A3A1 A2 A3煤層支護體支護體開挖工作面（b） （c）開挖輪廓線A1 A2A4 A5A3A5A4（a）A1 A2A4A5 圖 51 預測鉆孔布置設(shè)計示意圖 a— 鉆孔開 孔位置平面圖； b— 鉆孔平面圖； c— 鉆孔剖面圖 預測指標 K1 值 的測定 及其臨界值 采用 WTC 瓦斯突出參數(shù)儀測定鉆屑瓦斯解吸指標 K1值。根據(jù)煤層具體情況，預測鉆孔穿進煤層后，用事先準備后的組合篩子在孔口接取鉆屑，同時啟動秒表，一面取樣一面篩分，當鉆屑量不少于 100g 時，停止取樣，并繼續(xù)篩分，最后把篩分好的 Ф1～ 3mm的鉆屑裝入 WTC 防突預測儀的煤樣罐內(nèi)，蓋好煤樣罐，準備測試。當秒表走到 t0 時（ t02min），啟動儀器采樣測定，采樣完畢用鍵盤輸入 t0和測定煤樣點距孔口的距離 L，儀器自動計算 K1值。注意 測量前應(yīng)檢測煤樣罐等的氣密性，否則可能造成測量結(jié)果不準，影響突出危險預報。 K1 測定方法詳見 WTC 瓦斯多參數(shù)突出預測儀使用說明書， 鉆屑瓦斯解析指標 K1值 的臨界值見表 52 所示。 表 52 鉆屑指標法預測石門揭煤工作面突出危險性的臨界值表 煤樣類別 K1（ mL/g min1/2） 干煤 濕煤 14 預測指標 q 的測定 及其臨界值 采用 ZWC2 型鉆孔瓦斯涌出初速度測定裝置測定鉆孔瓦斯涌出初速度 q 值。用Ф42mm 麻花鉆桿打孔穿透煤層全厚后迅速撥出鉆桿，然后用 ZWC2 型鉆孔瓦斯涌出初速度 測定裝置封孔，以上工作需在打鉆完畢 2min 內(nèi)完成。 鉆孔瓦斯涌出初速度 q 用 TWY突出危險預報儀進行測定。測定方法詳見 TWY 突出危險預報儀使用說明書。 若無 TWY 儀器，鉆孔瓦斯涌出初速度 q 可用符合要求的流量計代替測定。具體做法為： 連接好將預先準備好的流量計，讀取累計流量計初始數(shù)據(jù)，同時起動秒表，測量時間達到 1min 時，讀取流量計累計數(shù)據(jù)，前后兩次讀數(shù)之差即為鉆孔瓦斯涌出初速度值 ，也即為 q。 如果因撥鉆、封孔等操作不及時，測定瓦斯流量的時間已超過規(guī)定的時間時，該測定結(jié)果不能作為判定工作面有無突出危險性的依據(jù)。 鉆 孔瓦斯涌出初速度 q 的臨界值見表 53 所示： 表 53 判斷突出危險性的鉆孔瓦斯涌出初速度臨界值 煤的揮發(fā)分 Vdaf（ %） 5~15 15~20 20~30 〉 30 qm（ L/min） 綜合指標 D、 K的測定及其臨界值 在預測鉆孔每米煤孔段采一個煤樣測定煤的堅固性系數(shù) f，把每個鉆孔中堅固性系數(shù)最小的煤樣混合后測定煤的瓦斯放散初速度Δ p，則此值及所有鉆孔中測定的最小堅固性系數(shù) f 值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數(shù)參數(shù)值。綜合指標 D、 K 的計算公式為： ( / 3 ) ( )D H f p? ? ? (1) /K p f?? (2) 式中 ， D——煤層的突出危險性綜合指標； K——煤層的突出危險性綜合指標； H——煤層埋深 ， m； P——煤層瓦斯壓力，取兩個測壓鉆孔實測瓦斯壓力的最大值， MPa； Δp——軟分層煤的瓦斯放散初速度指標； f——軟分層煤的平均堅固性系數(shù)。 如果取得的煤樣粒度達不到測定 f 值所要求的粒度時，可采取粒度為 1～ 3mm 的煤樣 進行測定。綜合指標 D、 K 的臨界值見表 54 所示： 15 表 54 用綜合指標 D 和 K 預測煤層區(qū)域突出危險性的臨界值 煤層突出危險性綜合指標 D 煤層突出危險性綜合指標 K 無煙煤 其它煤種 20 15 煤層突出危險性評價 各煤層石門揭煤工作面突出危險預測指標的臨界值應(yīng)根據(jù)試驗考察確定或參考隧道附近開采煤礦對各煤層的預測指標臨界值，在確定之前或無附近煤礦參考可暫按《 防治煤與瓦斯突出細則 》中推薦的臨界值確定工作面的突出危險性。 當鉆屑解析指標 K1值或鉆孔瓦斯涌出初速度 q 的測定值大于等于表 52 和 表 53 中的臨界值時，判定為突出危險工作面；當測定的綜合指標 D、 K 都小于臨界值，或者指標 D 小于臨界值且式（ 1）中兩括號內(nèi)的計算值都為負