【正文】 地層中，巖體受構(gòu)造擠壓嚴(yán)重，隧道于 DK273+408～ +496（平導(dǎo) PDK273+459～ +547）穿越該地層，長 88m。 ③ 二疊系上統(tǒng)宣威群（ P2xn）位于隧道出口段，隧道于 DK274+380～ +980（平導(dǎo)PDK274+470～ PDK275+070）穿越該地層，長 600m， 為隧道區(qū)的主要含煤地層，含煤 10～30層，單層煤厚 ～ 。 表 21 正洞、平導(dǎo)穿含煤地段煤層情況表 序號 煤層編號 時(shí)代 煤層（ m） 煤質(zhì) 煤層間距（ m） 煤層產(chǎn)狀 隧道與煤層交角 隧道路肩 穿煤里程 平導(dǎo)底面穿 煤里程 真厚（ m） 穿煤長度 垂直間距 穿煤間距 煤層傾角 煤層走向 1 F13 P2xn 7 斷層 5 7 48 N65W 64 DK274+966～ 973 PDK275+045～ 斷層 3 4 PDK275+050 2 C2 P2xn 3 焦煤 55 N65W 64 DK274+959～ 962 17 20 3 C3 P2xn 11 焦煤 55 N65W 64 DK274+928～ 939 PDK275+028～ 031 13 13 4 F132 P2xn 3 斷層 84 N65W 64 DK274+912～ 915 PDK275+016～ 026 斷層 5 5 5 C4 P2xn 2 焦煤 84 N65W 64 DK274+907～ 909 PDK274+983～ 984 23 23 6 C5 P2xn 2 焦煤 74 N65W 64 DK274+882～ 884 PDK274+967～ 969 F131 3 3 7 C7 P2xn 2 焦煤 74 N65W 64 DK274+877～ 879 PDK274+962～ 964 445 445 8 炭質(zhì)泥 巖 P2xn 泥巖 74 N65W 64 DK274+382～ 877 5 表 22 烏蒙山一號隧道主要煤層 賦存狀 況 及突出情況 表地層 宣威群 (P2xn,煤系地層正洞 :DK274+870~980 平導(dǎo) :PDK274+920~275+045) 梁山組 (P1L) 大塘組 煤層名稱 C2 C3 C4 C5 C7 小 炭巖 糠煤 炭質(zhì)泥巖 正洞路肩穿煤里程 DK274+959~962 DK274+928~939 DK274+907~909 DK274+882~884 DK274+877~879 DK273+488~489 DK273+454~455 DK274+382~877 距洞口（ m） 1005 1039 1060 1085 1090 2479 2513 穿煤長度 3 11 2 2 2 … 平導(dǎo)底 板 穿煤里程 ……. PDK275+028~041 PDK274+983~984 PDK274+967~969 PDK274+962~964 … … … 煤層真度 … 埋深 113 127 136 131 127 330 370 493 穿煤間距 / C2C3:20m C3C4:18m C4C5:23m C5C7:3m 33m … 煤層傾角 55 55 84 74 74 瓦斯壓力 噸煤瓦斯含量 瓦斯涌出量 突出性 一般突出 一般突出 一般突出 一般突出 一般突出 … … … 6 煤層瓦斯地質(zhì)條件 隧道區(qū)大塘組舊司段（ C1d1）含煤線、黑色泥巖及炭質(zhì)頁巖；二疊系下統(tǒng)梁山組（ P1l）含煤層數(shù)少，煤層??；二疊系上統(tǒng)宣威群（ P2xn）含煤層數(shù)多，煤層厚度較大，含 煤性好。 煤系中的泥質(zhì)巖滲透性極低，砂巖類顆粒細(xì)，多為粉砂、細(xì)砂巖，泥質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)，其孔隙率與滲透性均低，故圍巖對煤層瓦斯的封閉性良好。通過設(shè)計(jì)地質(zhì)鉆孔揭露斷層帶煤層厚度變化大， C3煤層厚度達(dá) ， 煤體結(jié)構(gòu)被擠壓 破壞，形成構(gòu)造碎粒煤。 隧道區(qū)煤層埋深在 113～ 136m，其埋深淺，為瓦斯風(fēng)化帶，部分節(jié)理裂隙可能使瓦斯?jié)B透逸散在大氣中。隨著隧道加長，幾層煤前后開挖，瓦斯含量會增加。按解析法計(jì)算，煤層瓦斯含量為 ～ 。 隧道內(nèi)瓦斯涌出量主要由掘進(jìn)工作面爆落煤瓦斯涌出量，新暴露煤壁瓦斯涌出量，及噴射砼地段洞壁瓦斯逸出量三部分組成。 煤層的突出危險(xiǎn)性及自然與爆炸性 隧道 穿越的三套煤系地層因地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)巖性等地質(zhì)原因，煤層厚，易成高壓瓦斯的“煤包”，導(dǎo)致突出發(fā)生。宣威群 C3煤層厚度較 大，煤層中總的瓦斯量大，可以形成煤和瓦斯的涌出，存在突出的可能性。煤層指標(biāo)在嚴(yán)重突出和一般突出的范圍內(nèi)。 C C4 煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性 。 隧道穿煤系地層段的襯砌除滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求外，為防止瓦斯?jié)B入隧道內(nèi)，襯砌應(yīng)采用全封閉結(jié)構(gòu)，并設(shè)全封閉瓦斯隔離層，施工縫應(yīng)采用氣密性處理等措施。烏蒙山一號隧道揭煤擬采用的施工方法為： 平導(dǎo)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(jìn)行剩余部位的揭煤施工 。預(yù)探煤層時(shí)，在適當(dāng)位置測定煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，對所揭煤層進(jìn)行突出危險(xiǎn)性評價(jià)。 對有突出危險(xiǎn)性的煤層，揭煤時(shí)必須采用綜合防突措施，包括對煤層突出危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測、防治突出措施、防突措施效果檢驗(yàn)和安全防護(hù)措施的“四位一體”的綜合防突措施。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。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。 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(biāo)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(jiān)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) 。 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。 隧道工作面開挖至距煤層位置 50m之前，沿隧道前進(jìn)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(jìn)入煤層底板不小于 。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(hù)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(jì)示意圖 在隧道 開挖工作面 至距 推測 煤層 法距不小于 10m時(shí) ，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(jìn)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 。 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(xì)記錄。 A1A2 A3A1A1A2A2A3A3開挖輪廓線煤層支護(hù)體支護(hù)體開挖工作面（a）（b） （c）不小于 圖 42 前探孔及測壓孔設(shè)計(jì)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(shí) 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(jìn)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。為了縮短測壓時(shí)間，本次測壓擬采用主動式測壓，補(bǔ)充氣體為高壓氮?dú)狻? 12 煤層瓦斯壓力測定方法與步驟見附錄 A。 打鉆時(shí)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(biāo)簽，送實(shí)驗(yàn)室分析有關(guān)參數(shù)，煤樣標(biāo)簽格式如表 41。 在 煤層瓦斯壓力測定結(jié)果出來后，計(jì)算煤層瓦斯含量。初步預(yù)評價(jià)采用瓦斯壓力或瓦斯含量，并參考其他單項(xiàng)指標(biāo)；二次預(yù)測指標(biāo)選用鉆屑瓦斯解析指標(biāo) K1值、鉆孔瓦斯涌出初速度 q 以及綜合指標(biāo)法 D、 K 值。若條件允許，考慮測定煤層的堅(jiān)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(xiàng)指標(biāo)。 若煤層有突出危險(xiǎn)，則在開挖工作面掘進(jìn)至距煤層法距不小于 7m 處，對所揭煤層實(shí)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(xiǎn)性 13 進(jìn)行二次預(yù)測。測定鉆孔鉆屑瓦斯解吸指標(biāo) 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(jiān)固性系數(shù) f 值和瓦斯放散初速度 △ P，由此計(jì)算綜合指標(biāo) D、 K 值 。根據(jù)煤層具體情況，預(yù)測鉆孔穿進(jìn)煤層后，用事先準(zhǔn)備后的組合篩子在孔口接取鉆屑，同時(shí)啟動秒表，一面取樣一面篩分，當(dāng)鉆屑量不少于 100g 時(shí)，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(yù)測儀的煤樣罐內(nèi)，蓋好煤樣罐，準(zhǔn)備測試。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(zhǔn)，影響突出危險(xiǎn)預(yù)報(bào)。 表 52 鉆屑指標(biāo)法預(yù)測石門揭煤工作面突出危險(xiǎn)性的臨界值表 煤樣類別 K1（ mL/g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。測定方法詳見 TWY 突出危險(xiǎn)預(yù)報(bào)儀使用說明書。具體做法為： 連接好將預(yù)先準(zhǔn)備好的流量計(jì)，讀取累計(jì)流量計(jì)初始數(shù)據(jù)，同時(shí)起動秒表，測量時(shí)間達(dá)到 1min 時(shí)，讀取流量計(jì)累計(jì)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。 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(xiǎn)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(biāo) D、 K的測定及其臨界值 在預(yù)測鉆孔每米煤孔段采一個煤樣測定煤的堅(jiān)固性系數(shù) f，把每個鉆孔中堅(jiān)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(jiān)固性系數(shù) f 值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅(jiān)固性系數(shù)參數(shù)值。 如果取得的煤樣粒度達(dá)不到測定 f 值所要求的粒度時(shí)，可采取粒度為 1～ 3mm 的煤樣 進(jìn)行測定。 當(dāng)鉆屑解析指標(biāo) 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(shí)，判定為突出危險(xiǎn)工作面；當(dāng)測定的綜合指標(biāo) D、 K 都小于臨界值，或者指標(biāo) D 小于臨界值且式（ 1）中兩括號內(nèi)的計(jì)算值都為負(fù)值時(shí)，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，該工作面即為無突出危險(xiǎn)工作面。另外， 打鉆過程中出現(xiàn)頂鉆、夾鉆、卡鉆、噴孔等瓦斯動力現(xiàn)象，或煤層賦存條件急劇變化、構(gòu)造破壞帶，或有明顯突出危險(xiǎn)預(yù)兆，應(yīng)視開挖工作面為突出危險(xiǎn)工作面。 6 防治突出技術(shù)措施 防突措施方法 根據(jù)鐵路隧道的特 點(diǎn) 并 結(jié)合實(shí)際情況， 本次隧道石門揭煤防突技術(shù)措施以區(qū)域防突措施為主，石門工作面局部防突措施為輔。 實(shí)施區(qū)域防突措施時(shí)，隧道開挖工作面距突出煤層間的最小法向距離為不小于 7m；實(shí)施局部防突措施時(shí)，隧道揭煤工作面與突出煤層間的最小法向距離為：鉆孔排放為 5m，金屬骨架、煤體固化措施為 3m。 若煤層瓦斯含量高，揭煤區(qū)域煤體瓦斯儲量大，瓦斯壓力高，排放時(shí) 間長，為減小由此帶來的工期壓力，可考慮抽放措施加強(qiáng)瓦斯排放。 16 揭煤區(qū)域防突措施 在開挖面距煤層法距不小于 10m時(shí)，對煤層進(jìn)行初步突出危險(xiǎn)性預(yù)測。 區(qū)域防突措施 要求鉆孔孔徑為 89~110mm， 排 放半徑取 暫取 ，控制隧道輪廓線上方 12m，左、右邦 12m，底部 6m， 同時(shí)還應(yīng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于 5m。 當(dāng)煤層層間距小于 5m 時(shí)可視為一層煤，按一層煤實(shí)施區(qū)域防突措施，即二疊系上統(tǒng)宣威群煤組中的 C5 和 C7 兩層煤按一層煤實(shí)施區(qū)域防突措施。平導(dǎo)區(qū)域防突措施方案一鉆孔布置圖如圖 61 所示： 軌頂面 （ a） 17 開挖上部輪廓邊界線開挖下部輪廓邊界線煤 層軌頂面≥ （ b） 圖 61 平導(dǎo)揭煤區(qū)域措施方案一鉆孔布置示意圖 a— 鉆孔開孔位置平面圖； b— 鉆孔剖面圖 ㈡ 方案二 在距煤層法距不小于 7m 的開挖斷面上（開挖掌子面已按要求刷成與所揭煤層頂板層面平行的斜面），此時(shí)對首先揭煤的Ⅰ部進(jìn)行區(qū)域消突，即先布置上臺階Ⅰ部開挖斷面區(qū)域措施要求控制范圍煤體的鉆孔 。Ⅰ部區(qū)域措施消突鉆孔布置圖如圖 62 所示，Ⅱ部區(qū)域措施消突鉆孔布置見圖 63 所示： 18 開挖上部輪廓邊界線開挖下部輪廓邊界線煤 層≥軌頂面上部臺階下輪廓邊界線 圖 62 方案二 Ⅰ部區(qū)域措施消突鉆孔布置示意圖 Ⅰ部Ⅰ部區(qū)域消突下部邊界線 (a) 19 ≥Ⅰ部開挖上部輪廓邊界線煤 層≥ Ⅰ 部Ⅱ部開挖下部輪廓