1隧道煤层的突出危险性分析

隧道出口端4、6、7号煤层都为采空区，其中1、2、3、4号煤层间距分别为3．6m、3．5m、4．33m，5、6号煤层间距为7．0m，7、8、9、10号煤层间距分别为4．4m、9．5m、4．0m。4号煤层采空后对1、2、3号煤层的瓦斯含量、瓦斯压力均有释放，6号煤层采空后对5号煤层的瓦斯含量、瓦斯压力有释放，且隧道揭穿1~6号煤层处各煤层埋深平均为70m左右，埋深较浅，从而可以分析出在隧道两端口揭1~6号煤层时，存在煤与瓦斯突出的危险性较小。根据邻近白果煤矿的煤与瓦斯突出鉴定报告，煤层瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的破坏类型等指标均超过临界值。由水塘隧道所揭煤层未做煤层突出鉴定，且近年来赫章发生了三次突出事故，预计水塘隧道穿过的本区域煤层具有煤与瓦斯突出危险性，必须加强防突管理，并严格采取“四位一体”的综合防突措施。出口端7号煤层采空后，对8、9、10号煤层的瓦斯含量、瓦斯压力有一定的释放，但是，隧道揭穿7、8、9、10号煤层处平均埋深为300m，且隧道中部各煤层倾角平缓，接近水平，从而可以分析出在隧道中部揭7、8、9、10号煤层和在10号煤层中掘进时存在煤与瓦斯突出的可能性较大。另外，进出口端隧道贯通点位于隧道中部10号煤层中，其存在煤与瓦斯突出的危险性最大。

2防治煤与瓦斯突出的技术

首先在距所揭煤层最小垂距20m处的开挖工作面布置超前钻孔（初步探测）；然后在距所揭煤层最小垂距10m处的开挖工作面布置超前钻孔（精确探测）。在距所揭煤层最小垂距20m处的开挖工作面钻2个超前钻孔初探煤层位置，2个钻孔均朝隧道掘进方向施工，且1个平打，另1个朝上打。从出口威宁端向毕节端右幅施工掘进工作面在目前已揭煤层位置YK108＋905处打超前钻孔。当水塘隧道从出口威宁端向毕节端施工掘进时，隧道施工在距所揭煤层最小垂距10m处的开挖工作面布置超前钻孔，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置，并采取煤样和气样进行物理、化学分析和煤层瓦斯参数测定，在现场进行瓦斯含量、涌出量、压力等测试工作。由于隧道开挖断面较大，为保证探测的准确可靠性，有效控制危险区域，在隧道开挖断面上布置三排钻孔，每循环钻孔深度为50m，钻孔直径为75mm，钻孔终孔点控制在隧道开挖线外5m。隧道掘进接近煤层前，必须对煤层位置进行超前钻探，以便准确掌握煤层的位置、瓦斯赋存情况。在距所揭煤层最小垂距20m处的开挖工作面钻2个超前钻孔初探煤层位置（2个钻孔均朝隧道掘进方向施工，且1个平打，另1个朝上打）。在所揭煤层最小垂距10m处的开挖工作面上钻5个超前钻孔，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置，并采取煤样和气样进行物理、化学分析和煤层瓦斯参数测定，在现场进行瓦斯含量、涌出量、压力等测试工作。在距所揭煤层最小垂距10m处的开挖工作面，采用超前钻孔详细掌握煤层层位、厚度、倾角、走向以及地质情况后，测定前方煤体的瓦斯赋存量和瓦斯压力等参数。根据水塘隧道的实际情况，瓦斯压力测试采用主动式快速测压方法，补偿气体采用高压氮气（N2）或一些惰性气体，补偿气体的充气压力应略高于预计煤层瓦斯压力，其测压时间较传统测压方法大幅降低，且测压准确率和成功率都明显提高。瓦斯涌出量及瓦斯衰减系数采用容积式流量计进行测定计算，为减少探测时间和保证测试的准确性，采用快干膨胀水泥注浆封孔工艺，其材料配比为：525硅酸水泥与高铝水泥的质量比为3∶1。

3局部综合防突措施

在隧道中央、隧道上部各布置1个预测钻孔，在隧道两侧应布置2个预测钻孔。对于隧道内布置的其他钻孔，预测孔应尽量远离。当隧道从出口威宁端向毕节端施工掘进时，隧道施工揭各煤层工作面预测钻孔的布置情况为：水塘隧道从出口威宁端向毕节端右幅施工掘进，由于目前在YK108＋905处已揭露1号煤层，即将揭露2号煤层，4号煤层为采空区，在进行预测钻孔布置时，可不考虑4号煤层，直接考虑1、2、3号煤层。在YK108＋905处施工4个穿过煤层全厚的预测钻孔，采集钻孔煤样，利用筛孔直径为1～3mm的筛子筛分钻屑，用MD—2钻屑瓦斯解析仪、WTC钻屑瓦斯突出参数仪分别测定其瓦斯解吸指标Δh2和K1。在隧道中央、隧道上部各布置1个预测钻孔，在隧道两侧应布置2个预测钻孔。在隧道内布置有其他钻孔，预测孔应尽量远离这些钻孔。同时针对隧道出口端7号煤层为采空区，在隧道出口端揭煤工作面上台阶距8号煤层的最小法向距离5m以前施工4个穿过煤层全厚的预测钻孔，采集钻孔煤样，利用筛孔直径为1～3mm的筛子筛分钻屑，用MD—2钻屑瓦斯解析仪、WTC钻屑瓦斯突出参数仪分别测定其瓦斯解吸指标Δh2和K1。在隧道中央、隧道上部各置1个预测钻孔，在隧道两侧应布置2个预测钻孔。当隧道从毕节端向威宁端施工掘进时，隧道施工揭各煤层工作面预测钻孔的布置情况为：在隧道进口端揭煤工作面上台阶距1、2、3、4号煤层的最小法向距离5m以前，施工4个穿过煤层全厚的预测钻孔，采集钻孔煤样，利用筛孔直径为1～3mm的筛子筛分钻屑，用MD—2钻屑瓦斯解析仪、WTC钻屑瓦斯突出参数仪分别测定其瓦斯解吸指标Δh2和K1。

作者：卢道勇单位：贵州省公路工程集团有限公司