【文章內(nèi)容簡介】 造形跡總的以平緩褶皺為主，斷裂不發(fā)育。川東弧形構造帶為一系列 N10～ 30176。 E 的褶曲組成，一般背斜較緊窄，兩翼不甚對稱，傾角變化較大，向斜較寬緩。根據(jù)《中國地震動峰值加速區(qū)劃圖》，地震動峰值加速度小于 ，地震動反應譜特征周期為 。 水文地質(zhì)特征 地表水：主要為溝、塘水。水質(zhì)屬 HCO Ca2+型水，對砼無侵蝕性。 地下水：主要為孔隙水及基巖裂隙水，第四系土層中含孔隙水，砂巖中含較豐富基巖裂隙水。雨洪期，本隧 道動態(tài)系數(shù)采用 ，預測最大涌水量 4636m3/d 。 工程地質(zhì)條件評價 （ 1） 在外力作用下，泥巖呈碎屑狀剝落，局部形成淺表層坍滑。 （ 2）有毒有害氣體。 （ 3）隧道位于淺層天然氣發(fā)育地區(qū)，鉆孔測試結果顯示有天然氣溢出，為高瓦斯隧道。 3 瓦斯的定義 瓦斯是隧道從地層中涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的統(tǒng)稱，由 gas 音譯而來，其成分比較復雜，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、和數(shù)量不等的重烴以及微量的稀有氣體等，但主要成分是甲烷（ CH4，俗稱沼氣），占 80%～ 90%。沼氣無色、無味、無毒，難溶于 水，比空氣輕，遇火即燃燒或爆炸。 巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 4 鐵路瓦斯隧道遇到瓦斯多出現(xiàn)在煤系地層。瓦斯無色、無味。但若與其它芬芳族氣體混合，則發(fā)出類似蘋果的香味。其熔點為℃，沸點為 164℃，在標準狀態(tài)下，密度為 ，相對于空氣的比重為 ，因此易積聚在坑道的滲透性高，擴散速度大，約為空氣的 倍，容易透過裂隙發(fā)達，結構松散的巖石。瓦斯微溶于水，溶解度為 %；極易燃燒，但不能自燃，當與空氣混合到一定濃度時，遇火源能燃燒或爆炸，瓦斯無毒，但其成分中的乙烷，丙烷等氣體具有麻醉性，容易使人頭暈目眩、 頭痛，甚至昏迷，瓦斯?jié)舛冗^高時，相對降低空氣中氧氣含量能使人窒息。 瓦斯的特性 爆炸性 瓦斯本身是不會自燃和爆炸的，但當和空氣（氧氣）以一定比例混合均勻并達到一定濃度后，遇到火源，才會燃燒和發(fā)生爆炸。 滲透性 瓦斯的滲透性極高，擴散速度快，其擴散性較空氣高 倍，容易透過裂隙發(fā)達、結構松散的巖石或煤層，滲透到隧道開挖空間里。 不穩(wěn)定性 瓦斯在煤體和圍巖中以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在。兩種狀態(tài)的瓦斯是處在不斷變化的動平衡中，當溫度、壓力等外界條件變化時，平衡就被打破。壓力升高 溫度降低時，部分瓦斯將由游離狀態(tài)轉化為吸著狀態(tài)，反之，壓力降溫度升時，又會有部分瓦斯由吸著狀態(tài)轉化為游離狀態(tài)。 巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 5 窒息性 瓦斯是無毒、無色、無味的，但不適合呼吸。瓦斯?jié)舛壬?，空氣中氧氣濃度急劇下降，會引起人員窒息。煤礦許多瓦斯傷亡事故中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。 瓦斯爆炸的必要條件 瓦斯爆炸必須具備三個條件：一定的瓦斯?jié)舛?，一定溫度的引火源和足夠的氧氣? 瓦斯?jié)舛? 瓦斯爆炸之所以產(chǎn)生，是瓦斯氧化反應劇烈發(fā)展的結果。如果生成的熱量超過周圍介質(zhì)的吸熱和散熱的能力，即形成熱量的積聚， 促使氧化進一步發(fā)展結果就會釀成爆炸。瓦斯爆炸是有一定的濃度范圍的，在新鮮空氣中，當甲烷濃度低于 5%界限時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，此燃燒層呈淺蘭色或淡青色；濃度高于 16%界限時，在遇火源時不爆炸也不燃燒。一般情況下，瓦斯在空氣中的濃度為 5%～ 16%時，才可能發(fā)生爆炸。當然，瓦斯的爆炸界限不是固定不變的。當瓦斯中混入某些可燃性氣體時，不僅增加了爆炸性氣體的總濃度，而且會使瓦斯爆炸的下限降低。當隧道空氣中含有煤塵時，也會使瓦斯的爆炸下限降低，增加爆炸的危險性。此外，瓦斯混合氣體的初溫越高，爆炸界限 就越大。所以，當隧道發(fā)生火災時，高溫會使原來不具備爆炸條件的瓦斯發(fā)生爆炸。但如有惰性氣體混入，可在一定程度上降低瓦斯爆炸的危險性。少量加入惰性氣體可縮小瓦斯爆炸界限，多量加入甚至能使瓦斯混合氣體失去爆炸性。 巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 6 引火源 瓦斯爆炸的第二個必要條件是高溫火源的存在。一般，瓦斯的引火溫度為 650～ 750℃左右。明火、煤炭自燃、電氣火花、熾熱的安全燈網(wǎng)罩、吸煙、甚至撞擊或摩擦產(chǎn)生的火花等，都足以引燃瓦斯。不同濃度的瓦斯引火溫度不同，高溫也可能引燃低濃度的瓦斯。由于瓦斯的熱容量很大 (約空氣的 倍 )，當其遇火 后并不立即發(fā)生反應，需要遲延一個很短的時間后才能燃燒和爆炸，這種現(xiàn)象稱為延遲引火現(xiàn)象。其延遲引火的時間稱為感應期，這種現(xiàn)象對隧道的安全生產(chǎn)有著重要作用。在使用安全炸藥進行爆破時，即使爆溫能高達 2020 ℃左右，但由于爆焰存在的時間極短 (通常僅為千分之幾秒 )，也不致將附近的瓦斯引爆。 足夠的氧氣 大量實驗證明，當含瓦斯的混合氣體中氧濃度降低時，瓦斯的爆炸界限隨之縮小，當氧濃度低于 12%時，瓦斯混合氣體即失去爆炸性，即使遇到明火也不會發(fā)生爆炸。 瓦斯突出 瓦斯突出是施工過程中，發(fā)生的一種瓦斯的突 然劇烈運動并造成十分巨大的動力效應現(xiàn)象，其機理較為復雜，但破壞性極大，易引起瓦斯爆炸等突發(fā)性自然災害。一般認為飽含瓦斯的煤層或地質(zhì)構造，在構造力、地層靜壓力等的綜合作用下積蓄了較大的彈性能量并處于平衡狀態(tài)，當隧道施工影響造成該平衡狀態(tài)下瓦斯壓力體系的破壞時，巨大的彈性能量和游離瓦斯突然釋放，在極短的時間內(nèi)大量瓦斯巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 7 混合物噴射到施工空間，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸。瓦斯突出與地質(zhì)構造、瓦斯含量與地層壓力等密切相關。 瓦斯涌出形式 普通涌出：煤系地層或巖層中瓦斯緩慢、均勻、長時間地向坑道內(nèi)釋放，這 是瓦斯涌出的基本形式。 瓦斯噴出：含瓦斯煤系地層的地質(zhì)破碎帶、空洞或裂隙中積存有大量的高壓瓦斯，當坑道開挖接近時，瓦斯突然以噴出形式大量釋放。 煤巖與瓦斯突出：存在于地層中具有一定壓力的氣體和固體混合物，沖破煤巖覆蓋層后，大量的煤和巖石被拋出，并釋放出大量的瓦斯。 瓦斯突出的一般規(guī)律 煤巖與瓦斯突出前后，都有地應力、瓦斯和煤巖的地質(zhì)構造與力學性質(zhì)的種種異常表現(xiàn)。歸納起來發(fā)生突出有三個主要因素：地應力、瓦斯和煤巖結構，而地應力和煤巖中瓦斯的存在是引起突出貢獻的主要因素。其突出的一般規(guī)律為： （ 1） 突 出最易發(fā)生在地質(zhì)構造帶及其附近，如斷層、褶曲、扭轉地帶、火成巖侵入?yún)^(qū)、煤層傾角驟陡、走向拐彎、層厚變化異常等地段。 （ 2） 在開挖形成的應力集中區(qū)，應力增大，突出危險性隨應力增大而增大，如坑道的上隅角，相向開挖接近區(qū)、坑道開挖分支處等。 （ 3） 突出次數(shù)和強度，隨煤層厚度和煤層傾角放散初速度高、瓦斯含量大、層理紊亂，無明顯節(jié)理、光澤暗淡、容易粉碎、有分枝巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 8 型節(jié)理等特征。 （ 4） 突出前常出現(xiàn)各種預兆，如坑道支撐壓力增大；巖塊迸出、掉碴、外鼓或移動加?。幻簬r與支架發(fā)生破裂聲、悶雷聲、折斷聲等；瓦斯涌出量忽大忽??；煤塵 增多；煤體及工作面溫度略有下降或升高；煤質(zhì)變軟、干燥；頂鉆夾鉆等。 （ 5） 絕大多數(shù)突出發(fā)生在掘進工序，尤其在爆破時，突出的危險性隨著對煤體的震動而加劇。 （ 6） 突出具有延時性，其遲延時間從幾分鐘到幾十個小時。 突出與地質(zhì)構造的關系 絕大多數(shù)瓦斯突出發(fā)生在地質(zhì)構造帶內(nèi)，如 :斷層、褶曲、向斜、扭轉、背斜和火成巖侵入?yún)^(qū)。在地質(zhì)構造帶內(nèi)，煤層受著強大的地質(zhì)構造力的作用而積蓄大量的能量，同時破壞了的煤體形成了貫通裂隙，促使瓦斯積聚，給突出創(chuàng)造了條件。當開挖工作接近這一區(qū)域時，在地壓的參與下，煤巖中所積蓄的潛 能突然釋放，瓦斯突然涌出，就造成瓦斯的突出。就地質(zhì)構造來講，向斜的軸部，扭轉地帶的突出危險要大于背斜。 突出與瓦斯壓力的關系 煤層中或巖體中的瓦斯含量與瓦斯的壓力是突出的重要因素之一，瓦斯含量與瓦斯壓力越大，突出危險越大，一般瓦斯突出發(fā)生在瓦斯壓力大于 10Mpa 的情況。 突出與地壓的關系 地壓力越大，突出的危險性越大。埋深增加時，突出的次數(shù)和強巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 9 度都有可能增加。此外，在應力集中區(qū)，瓦斯突出的危險性也大幅度增加。 突出與地層的關系 在軟弱煤層或巖層中，瓦斯突出的危險性較高。若煤層頂 底板為堅硬而致密的巖層且厚度較大時，其彈性與集中應力較大，瓦斯不易釋放，其突出危險也較大。此外，瓦斯突出與隧道的開挖方向和煤層的走向也有一定的關系，一般兩者垂直時，瓦斯易突出。 突出與水文地質(zhì)的關系 煤層比較濕潤，隧道涌水量大時，突出的危險性小，反之則大。 4 高瓦斯隧道災害的預測及特點 災害的預測 本隧道位于川中產(chǎn)油產(chǎn)氣地層，氣田一般埋深 2020～ 2800m。天然氣等有害氣體可能順著巖層構造裂隙上逸，并在隧道洞身范圍基巖裂隙或縫隙中局部游散富集，形成氣囊，并具有隨機性和不均勻性。 災害 可能發(fā)生的原因和位置 可能發(fā)生的原因 瓦斯爆炸的主要原因是由于瓦斯積聚，通風不當導致而成。一方面爆破作業(yè)后，因爆破作業(yè)后瓦斯溢漏面急劇增大，洞內(nèi)通風條件差，瓦斯?jié)舛茸钜咨?，另一方面是瓦斯突涌。還有引起爆炸的原因是電力線短路、電氣焊防火不當以及車輛、機械設備保養(yǎng)不及時等原因產(chǎn)生火花引起爆炸。 巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 10 可能發(fā)生的位置 隧道設計采用新奧法施工，采用人工手持風鉆鉆爆開挖和模板臺車進行二次襯砌，因此爆破后未支護斷面及模板臺車附近是最容易形成瓦斯積聚，發(fā)生爆炸可能性最大，另外坍塌、超挖形成的空腔，錯車道、 隧道洞室等容易形成瓦斯積聚。 災害特點 瓦斯爆炸的危害性極大，具有一定的突發(fā)性、可以產(chǎn)生極大的沖擊波，一旦發(fā)生爆炸，洞內(nèi)甚至洞外人員、設備都無法幸免，將造成極大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。 5 施工安全管理措施 瓦斯隧道施工管理 ,要堅決貫徹“安全第一，預防為主，依靠科學，綜合管理”的方針，施工中的各項管理工作必須在此方針的基礎上做到科學、簡便、嚴密、系統(tǒng)。牢固樹立安全第一的思想，提高安全意識，做到不安全不施工。建設和完善安全管理體系，落實各項安全管理措施和安全施工責任制，建立健全各項規(guī)章制度，落實一崗雙責，做 到管生產(chǎn)必須管安全。 （ 1）對所有現(xiàn)場作業(yè)管理人員進行防治瓦斯及防突專業(yè)知識和安全知識的培訓，掌握煤與瓦斯突出預兆、預防突出的基本知識。 （ 2）隧道左右線掌子面堅持先探后掘，掌握煤層及瓦斯賦存情況，進行突出危險性預測預報。 （ 3）嚴格放炮管理，使用三級煤礦許可有水炸藥，使用煤礦許可毫秒延期電雷管，總延期不超過 130 毫秒，炮眼封泥符合規(guī)程要巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 11 求。放炮前將所有人員全部撤出隧道，起爆點設在隧道口處兩側不小于 30 米處。 （ 4）嚴格電器管理，隧道內(nèi)所有電器設備、機械設備的選用必須是礦用防爆型，且有安全標志。 （ 5）嚴禁 隧道內(nèi)明火作業(yè)，嚴禁攜帶煙草及點火物品進入隧道。洞口 20 米范圍內(nèi)嚴禁明火。 （ 6）嚴禁穿化纖衣服進入隧道。 （ 7）配備相應的安全防護用具及應急救援物質(zhì)。 （ 8）加強頂板管理，堅持敲幫問頂，及時清除浮渣，對松散體及時進行注漿固結，以防傾出造成垮幫垮頂。 （ 9）加強洞內(nèi)外聯(lián)系，安裝防爆電話。 （ 10）建立以 分部 經(jīng)理為首的瓦斯煤系地層地段施工管理領導小組，全面指揮該地段的安全施工和施工管理工作。 （ 11）工作人員進入隧道前 ,必須進行登記和接受洞口值班人員進入隧道前 ,必須進行登記和接受洞口值班人員的檢查 ,不準將火柴 、打火機、損壞的烊燈及其它易燃物品帶入洞內(nèi)。 （ 12）進洞實習或參觀人員 ,應先進行有關防治瓦斯勞動保護安全常識的學習 ,并遵守有關防爆知識。 （ 13）建立安全施工的各項作業(yè)管理制度，細化到每個工序，每一作業(yè)程序，做到全 過程 標準化。使之作業(yè)人員有章可循，不給違章者留下一點空隙。 巴達鐵路站前Ⅰ標段南埡邱高瓦斯隧道安全專項方案 中鐵七局集團有限公司 12 建立安全管理網(wǎng)絡 瓦斯三級管理制 （ 1）建立 分部 瓦斯檢測中心 ,負責檢查監(jiān)督瓦斯檢測 ,煤層突出危險性預測和防突措施效果檢查以及瓦檢儀的定期鑒定工作 。 （ 2）建立 隊 通風防爆科 ,組織施工單位的瓦斯檢測工作 。 （ 3）建立 南埡邱隧 道 通風防爆室 ,設專人日夜實施瓦斯檢測和通風防爆工作。 安全教育及上崗培訓 對全體員工進行安全教育，普及瓦斯知識，并按崗位、分工種，分別對通風工、電工、瓦檢員、爆破員等進行崗位培訓。 （ 1） 凡從事瓦斯隧道工作的干部、工人都必須進行瓦斯的安全技術培訓，并經(jīng)考試合格后發(fā)給《安全工作合格證》。未經(jīng)培訓 或 培訓未取得合格證人員，班干部不許指揮生產(chǎn)，工人不準上崗作業(yè) 。 （ 2） 電工、爆破工、瓦斯檢測人員，電器設備防爆檢查員及儀器、儀表校正人員和突出措施效果檢查人員等特種作業(yè)人員，必須經(jīng)地方勞動局、煤礦礦務局等 有關部門培訓，取得合格證后，方準上崗。