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高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案-文庫吧資料

2024-09-06 09:12本頁面
  

【正文】 最大通風(fēng)阻力計(jì)算 h 總阻 =∑ h 摩 +∑ h 局 +∑ h 正 =1074+107+ = 式中: h 總阻 ———— 最大通風(fēng)阻力, Pa; ∑ h 摩 ———— 摩擦阻力, Pa; ∑ h 局 ———— 局部阻力, Pa; ∑ h 正 ———— 車輛、臺車及洞內(nèi)其他設(shè)備形成的阻力, Pa ∑ h 摩 =(α LU Q2)/S3 =( 800 )/(風(fēng)筒阻力 ) +( 800 40 )/943(隧道阻力 ) =1074 Pa 式中:α ——— 摩擦阻力系數(shù), N?S2/m4 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 19 L——— 風(fēng)管(或隧道)長度, m U——— 風(fēng)管(或隧道)周長, m Q——— 設(shè)計(jì)供風(fēng)量, m3/s S——— 風(fēng)管(或隧道)斷面, m2 因風(fēng)筒無彎曲、變徑、分支等情況,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),局部阻力∑ h 局 按摩擦阻力的 10%進(jìn)行估算,即: ∑ h 局 =∑ h 摩 =107 Pa ∑ h 正 按 2 輛汽車、 1 輛挖掘機(jī)、二襯臺車進(jìn)行計(jì)算: ∑ h 正 = ф Sm Q2/(SSm)2 =2 3 (943)2(2輛汽車 ) + 3 (943)2(1 輛挖掘機(jī) ) + 10 (9410)2(二襯臺車 ) = ++ = Pa 式中:ф ——— 正面阻力系數(shù),行走中設(shè)備取 ,停止中設(shè)備取 Sm——— 阻塞物最大迎風(fēng)面積, m2 Q——— 計(jì)算供風(fēng)量, m3/s S——— 隧道斷面積, m2 ( 9)根據(jù)以上計(jì)算,考慮風(fēng)量備用系數(shù) 、風(fēng)壓備用系數(shù) ,則所需壓 入式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及全風(fēng)壓為: Q 機(jī) = 供 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 20 = 2500 =2750m3/min 式中: Q 機(jī) —— 選用風(fēng)機(jī)的需風(fēng)量。 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 18 ( 7)壓入式風(fēng)機(jī)配用風(fēng)筒直徑計(jì)算 考慮減少通風(fēng)阻力以及風(fēng)筒的內(nèi)壓承受能力,取風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)速 1200m/min,則風(fēng)筒的直徑應(yīng)為: D=2*{ Q 風(fēng) /(*V)} 1/2 =2{ 2500/( 1200)} 1/2 = 式中: D—— 設(shè)計(jì)風(fēng)筒直徑, m; Q 風(fēng) —— 設(shè)計(jì)通風(fēng)量, 2500m3/min; V—— 設(shè)計(jì)風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)速, m/min。 式中: A:同時爆炸藥量,取 100 kg; S:隧道最大開挖斷面積; L:最遠(yuǎn)通風(fēng)距離,按 800m 考慮; t:通風(fēng)最困難時,放炮后通風(fēng)時間,取 30 分鐘。 K瓦斯涌出不均勻系數(shù) ,取 。 Bg工作 面允許瓦斯?jié)舛?,取 %。 式中: K備用系數(shù),取 N洞內(nèi)最多同時作業(yè)人數(shù),按 80 人計(jì)算 ( 4)按瓦斯涌出量計(jì)算壓入式風(fēng)機(jī)風(fēng)量: Q 瓦 =QCH4*K/(BgBg0)=267m3/min。 ( 2)按洞內(nèi)最小允許風(fēng)速計(jì)算壓入式風(fēng)機(jī)風(fēng)量: Q 小 =60 S V 小 =60 94 =1692m3/min。 粉塵最大允許濃度:每方空氣中含有 10%以上游離二氧化物的粉塵為 2mg。 CO2濃度:小于 %。 CO 濃度:小于 24PPm。 瓦斯?jié)舛龋盒∮?%。 ( 1)瓦斯隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為: 隧道內(nèi)任一點(diǎn)風(fēng)速 不小于 、 不超過 6 m/s。 襯砌臺車位置:襯砌臺車阻塞斷面大,前面且有已完成的混凝土阻擋,回風(fēng)中易在臺車與二襯之間 50cm 范圍全斷面形成瓦斯積聚,故在此部分增加 2 臺 6kw 風(fēng)扇。只需根據(jù)車行橫洞與正洞的夾角關(guān)系確定射流風(fēng)機(jī)的風(fēng)流方向和兩臺洞內(nèi)壓入式風(fēng)機(jī)的安裝位置,避免風(fēng)筒穿過車行橫洞時出現(xiàn)急彎。依此類推。 如圖 2 所示。封閉 1行人橫洞,在 1車行橫洞內(nèi)安設(shè)射流 風(fēng)機(jī) ,為盡量減少風(fēng)筒從橫洞穿過時形成急彎,從右洞往左洞送風(fēng)形成巷道式通風(fēng)系統(tǒng),即右洞進(jìn)風(fēng)、左洞回風(fēng)。 如圖 1 所示。 施工期間通風(fēng) 通風(fēng)方案 根據(jù)施工方案,借鑒其他類似隧道成功通風(fēng)實(shí)例,擬采用以下通風(fēng)方案: ( 1)進(jìn)口 端 1車行橫洞未貫通前,采用左、右洞分別壓入式通風(fēng)。 ( 2) 、參照類似瓦斯隧道的經(jīng)驗(yàn) ,如:達(dá)陜高速金竹山、獅子寨隧道;六沾復(fù)線鐵路烏蒙山隧道、成渝 客 專線龍泉山隧道; 蘭渝鐵路新歌樂山隧道,瓦斯設(shè)防及管理應(yīng)貫穿于整個隧道,國內(nèi)很多瓦斯爆炸事故并 非 完高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 14 全是發(fā)生在瓦斯涌出點(diǎn)或者掌子面。 瓦斯管理工區(qū)的劃分及原則 根據(jù)目前 提供 的設(shè)計(jì)圖紙、地勘資料及我院相類似工程 項(xiàng)目 的經(jīng)驗(yàn) ,我部初步將高家灣隧道的瓦斯管理工區(qū)劃分如下: 1 、非 瓦 斯 工區(qū) 段 :高 家 灣 進(jìn) 口 淺 埋段 : K75+906~K76+100 、ZK75+914~Zk76+084;出口: K80+000~K80+11 ZK80+000~ZK80+104; 依據(jù): ( 1) 、洞口淺埋段地質(zhì)結(jié)構(gòu)單一,主要為堆積性土質(zhì) 和砂巖地層 ( 2) 、洞口淺埋段埋深淺 (10~80m), 節(jié)理裂隙發(fā)育, 巖體 透氣性好,瓦斯在地質(zhì)年代得到了有效釋放,不易存在瓦斯涌出。 圍巖級別 劃分 圍巖級別對瓦斯的涌出、瓦斯的賦存情況的判定有密切關(guān)系, 按照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》( JTG D70— 2020)規(guī)定的圍巖分級方法,同時參考《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》,綜合考慮隧道工程地質(zhì)條件,主要是巖性特征及組合、巖層產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育及風(fēng)化情況、巖體結(jié)構(gòu)、鉆孔巖芯采取率、 Vp、 Kv、RQD、 BQ 和 [BQ]指標(biāo)、巖體物理力學(xué)指標(biāo)及水文地質(zhì)情況等,將隧道圍巖級別劃分為 V、 IV、 III 級,具體段落詳見隧道縱斷面設(shè)計(jì)圖。 煤 與 瓦斯 設(shè)計(jì) 及地勘資料反映,高家灣隧道在 ZK77+758~ ZK78+355; K77+729~K+286區(qū)間共有 375m穿越 P2w1及 P1l地層中黑灰炭頁巖及透鏡狀煤層或煤線,根 據(jù)以往資料,炭質(zhì)頁巖及煤層中多具有害氣體,雖厚度小, 且厚度變化大,但由于該段埋深 較大(約 472~ 711m),煤層瓦斯 可能得不到 有效的釋放, 同時因隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、破碎帶分布較多,豎向及水平貫穿性巖溶發(fā)育,瓦斯出露的方向不確定等不利因素,容易造成 隧道開挖后 發(fā)生瓦斯涌出或者 局部 存在瓦斯積聚的可能,故在隧道施工時必須保持良好通風(fēng),并 嚴(yán)格 按《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》( TB101202020) 要求 采取必要的安全 技術(shù) 及管理 措施,重點(diǎn)防止因瓦斯積聚而引起的 突出、 燃燒 及 爆炸。巖層傾角 16~ 37176。結(jié)合本次地面調(diào)查、鉆探揭露及地面物探成果,該區(qū) T1f、 T1t 地層段 地表巖溶發(fā)育微弱, P1q+m、 P2w+d、 T1j 地層 段巖溶發(fā)育中等 ~強(qiáng)烈 。 巖溶 隧址 區(qū)內(nèi)地表發(fā)育的巖溶形態(tài)主要有 溶溝、溶槽、石芽及溶隙,在南江河沿岸可見大量水平溶洞。另外, 該帶地下水量受季節(jié)控制明顯,具漲消迅速的特點(diǎn),在雨季施工時,地表水會很快沿豎直巖溶管道(裂隙、溶隙、溶縫等) 及構(gòu)造破碎帶 在短時間內(nèi)向隧道中入滲,從而對隧道造成集中涌、突水現(xiàn)象。經(jīng)地面調(diào)查及鉆探揭露,構(gòu)造破碎帶巖體破碎,透水性強(qiáng) ;由于巖石可溶性差異大,從而引起巖溶發(fā)育不均一 。 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 10 經(jīng)計(jì)算,隧道正常涌水量為 QS=3510m3/d, 最大涌水量為 Q0=14773m3/d。 水文地質(zhì)條件 隧址區(qū)處于光霧山以南,屬南江河水系,進(jìn)出口均處于南江河谷?!?70~ 74176?!?60~ 85176?!?74~ 80176。 ③ 出口段 (K80+040~ +11 ZK80+031~ +104) 主要發(fā)育三組裂隙,分布于 Tj 灰?guī)r及鹽溶角礫巖中?!?77~ 82176?!?65~ 73176?!?49176。裂面較平直,較光滑,多由泥質(zhì)充填,延伸長度 6~ 10m,線密度 1~ 3 條 /m。裂面較平直,粗糙,延伸長度3~ 6m,線密度 5~ 8 條 /m; J3組產(chǎn)狀 235176。裂面不平,粗糙,具水銹,延伸長度 5~ 8m,部分由泥質(zhì)充高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 9 填,線密度 4~ 7 條 /m; J2組產(chǎn)狀 285176。 P1+2+T1f 地層段:主要發(fā)育三組節(jié)理, J1 組產(chǎn)狀變化較大, 一般為 30~37176?!?81176?!?76176。 另外,該帶 巖性主要為頁巖,其順層裂隙發(fā)育,裂面平直,較光滑,具水銹,呈閉合狀,為主控裂隙之一 。W/90176。為 張 性節(jié)理,裂面 平直,較粗糙 , 具水銹,呈 閉合 狀 , 裂隙密度 6~ 9 條 /米 ,延伸長度 3~ 5m。 J2組節(jié)理產(chǎn)狀 N67~ 72176?!?71176。 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 8 由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,巖性變化大,在 K79+060( ZK79+050)至出口段巖層產(chǎn)狀變化極大,結(jié)合初勘鉆孔 AK79100L10 揭露情況,在 K79+060( ZK79+050)至出口段局部可能發(fā)育有隱伏的小型斷裂破碎帶?!?6 ~ 36176。 ,斷層帶地表可見寬度約 2~4m,延伸長度約 4Km,斷距不詳。 斷層 F10 斷層:為正斷層,與擬建隧道交于 K79+854( ZK79+846),位于 S8向斜與 S9 背斜之間;處于 T1j 地層中,巖性為鹽溶角礫巖及灰?guī)r夾少量泥灰?guī)r。 S 翼巖層產(chǎn)狀一般為 149~ 170176。該向斜樞紐順直,呈 EW 走向,延伸長度約 4Km,軸面傾向 N;兩翼巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定,其 N 翼巖層產(chǎn)狀一般為 325~ 350176。 ;兩翼近軸部巖層多直立,局部有巖層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象,且可能發(fā)育有隱伏的小型擠壓破碎帶(寬度約 1~ 3m)。 ; S 翼巖層產(chǎn)狀一般為 348~ 14176。區(qū)內(nèi)段該向斜樞紐順直,呈近 EW 走向,延伸長度約 ,軸面傾向 S;兩翼巖層產(chǎn)狀變化較大(即 K79+060 或 ZK79+050 以南),軸部附近一帶擠壓撓曲發(fā)育,其 N 翼巖層產(chǎn)狀一般為 170~ 185176。 ;靠 S8 向斜部位巖層近直立,且局部可能有隱伏的小型擠壓破碎帶(寬度約 1~ 3m);該背斜軸部寬緩,巖體較破碎。 ; SW 翼巖性為灰?guī)r、含燧石灰?guī)r,夾少量薄層泥巖及頁巖高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 7 等,巖層一般產(chǎn)狀 168~ 190176。其 NE 翼巖性主要為砂質(zhì)頁巖夾粉砂巖等,巖層產(chǎn)狀 310~320176。 S7 背斜:該背斜軸部與擬建隧道交于 K77+452( ZK77+447), 隧道穿越段發(fā)育于 S2l 地層 中 。 ;軸部巖層較寬緩, 據(jù)初勘鉆孔 AK76455L15 揭露,鉆孔 RQD值一般達(dá) 79~ 91%,巖體較完整。 ,南翼巖層產(chǎn)狀 310~320176。區(qū)內(nèi)段向斜樞紐呈弧形,總體近 EW 走向,延伸長度約 ,軸面傾向 N;其北翼巖層產(chǎn)狀 201~ 239176。 地質(zhì)構(gòu)造 隧址區(qū) 位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺北緣,構(gòu)造線方向近東西向,隧道依次穿越向斜-背斜-向斜-背斜(即 S6~S9),均為斜歪褶皺,并發(fā)育斷層 1 條,且局部可能發(fā)育隱伏的小型斷層(破碎帶寬度約 2~ 5m),區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 6 志留系 中下統(tǒng)( S1+2) 新灘組及 羅惹坪群( S1x+S2l) : 巖性主要為黃灰、黃褐、綠灰色薄狀砂質(zhì)頁巖、頁巖夾粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖, 巖石 層間結(jié)合 差~ 較差,失水易開裂 、易產(chǎn)生層間剝離現(xiàn)象 , 遇水易軟化。 梁山組( P1l):為區(qū)域含煤地層,巖性為黃灰、黃褐薄層狀泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,夾炭質(zhì)泥巖、薄煤層或煤線,煤層厚度約 ;巖層層間結(jié)合差,遇水易產(chǎn)生層間剝離現(xiàn)象。該組整合于梁山組( P1l)之上。 二疊系下統(tǒng)( P1) 茅口組及棲霞組( P1m+ q):茅口組為厚層狀灰?guī)r,下部夾少量砂質(zhì)泥巖;其下棲霞組為厚 層狀灰?guī)r夾有瀝青質(zhì)條帶,并夾薄層泥巖,巖層層間結(jié)合較好。區(qū)內(nèi)該組巖溶發(fā)育程度弱,地表主要發(fā)育有溶隙、溶溝及石芽等 ,據(jù)鉆孔 AK77600L15 揭露,該層小型溶洞及溶孔等發(fā)育,使得巖體完整性差 。 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 5 二疊系上統(tǒng)( P2) 吳家坪組及大隆組( P2d+ w):吳家坪組為區(qū)域含煤地層,以含燧石灰?guī)r為主,夾灰?guī)r;底部( P2w1)為薄層狀泥巖、泥灰?guī)r夾炭質(zhì)泥巖、薄煤層 或煤線,厚約 2~ 5m,其中煤層厚約 ,區(qū)內(nèi)地表未出露 。區(qū)內(nèi)該組巖石巖溶不發(fā)育,僅在 T1f T1f3灰?guī)r地層中發(fā)育有少量豎直溶隙。該層厚約 200m,整合于飛仙關(guān)組( T1f)之上,主要分布于洞身 K79+361~ K79+616( ZK79+353~ ZK79+629)段。 銅街子組( T1t):巖性紅灰、紫紅、灰色薄~中厚層狀鈣質(zhì)泥巖 、泥灰?guī)r與 灰?guī)r不等厚互層,并夾少量薄層泥巖、鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖,層間結(jié)合一般。區(qū)內(nèi)地表該地層中可見大量溶蝕孔洞、豎直溶隙及少量小型溶洞等,部分由泥質(zhì)及原巖碎石等充填。 三疊系下統(tǒng)( T) 高家灣隧道瓦斯防治技術(shù)方案 4 嘉陵江組( T1j):巖性為灰色中 厚層狀灰?guī)r及巖溶角礫巖為主,夾少量泥灰?guī)r等。石質(zhì)成分主要為中風(fēng)化的灰?guī)r、花崗巖、閃長巖等,呈圓~次圓狀,級配一般。主要分布于隧址區(qū)平緩斜坡地帶表層,
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