隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构制造技术

隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构，涉及隧道工程技术。本实用新型专利技术包括正洞和平导孔洞，其特征在于，还包括至少4条瓦斯抽放孔，所述瓦斯抽放孔从平导孔洞指向正洞前方的煤层。本实用新型专利技术能够实现煤系地层区段内多套煤层的集中一次性瓦斯抽放，实现了煤系地层的区段消突，与逐一煤层排放相比，减少施工工期6～8个月，并可减少抽放钻孔数量37％，极大的提高施工效率，节省工程投资，为快速安全揭煤提供良好条件。

【技术实现步骤摘要】
隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构
本技术涉及隧道工程技术，特别涉及设置超前平导的瓦斯隧道穿越煤层施工用瓦斯抽放结构。
技术介绍
煤与瓦斯突出是煤矿、隧道工程等掘进过程中的一种严重自然灾害，发生时能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统，使煤岩和瓦斯大量涌出，冲击伤人，煤流埋人，瓦斯造成人员窒息，甚至导致严重的瓦斯和煤尘爆炸，造成生产中断、人员伤亡等巨大损失。在煤与瓦斯突出中，石门揭煤的突出危险性最大，突出强度也最高。特别是高速铁路隧道掘进断面大，一般断面达140m2以上，石门揭煤的突出危险性较采煤巷道和普速、单线隧道更大，突出强度也更高。大断面隧道石门揭煤发生突出的特点是强度大、瓦斯量大、波及面广，破坏作用大，危害严重。对于在西南滇、贵主要产煤区修建的大断面高铁隧道，掘进一条石门需穿越几条甚至十几条煤层，每个煤层存在不同程度的突出危险性，穿煤地层安全防突以及快速揭煤问题就显得尤为突出。针对煤系地层隧道防治煤与瓦斯突出，通常采用钻孔排放技术，将瓦斯通过钻孔排放到隧道施工环境内，再利用通风排出洞外，并采取监测措施进行控制。上述措施和方法存在一定的被动性，没能在瓦斯进入施工环境前将大部分瓦斯直接排放到洞外，增大了施工环境的瓦斯浓度，加大了隧道通风时间，增加了能耗及设备投资，并且不能有效地防治瓦斯突出，给施工带来极大的安全隐患，需要一种新的隧道及平导穿越煤层瓦斯抽放结构以解决此问题，并具有施工方便、安全可靠、快速、经济等特点，并符合节能环保的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构，具有施工方便、安全可靠、经济性高等特点。本技术解决所述技术问题采用的技术方案是，隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构，包括正洞和平导孔洞，其特征在于，还包括至少4条瓦斯抽放孔，所述瓦斯抽放孔从平导孔洞指向正洞前方的煤层。进一步的，还包括瓦斯抽放装置和瓦斯检测装置，所述瓦斯抽放装置通过管道与瓦斯抽放孔连接，瓦斯检测装置设置于管道上。所述瓦斯检测装置包括下述单元：瓦斯的抽放量检测单元、瓦斯浓度检测单元、压差检测单元、温度检测单元、气压检测单元。所述瓦斯抽放孔以向正洞前的煤层方向发散的方式设置。本技术的有益效果是：(1)能够实现隧道及平导穿越煤层瓦斯超前抽放，工序衔接紧凑，可操作性强，抽放效果可靠，并符合节能环保的要求。(2)能够实现煤系地层区段内多套煤层的集中一次性瓦斯抽放，实现了煤系地层的区段消突，与逐一煤层排放相比，减少施工工期6～8个月，并可减少抽放钻孔数量37％，极大的提高施工效率，节省工程投资，为快速安全揭煤提供良好条件。(3)实现了正洞与平导共用一套瓦斯抽放系统一次性抽放完成，避免了逐个掌子面单独抽放，节约正洞瓦斯抽放工期3个月。(4)瓦斯直接抽放到洞外高处排放，避免了钻孔排放法将瓦斯排放到隧道施工环境内的问题，可使通风时间缩短56％，设备能耗大幅降低，节约大量工程成本，同时可有效降低隧道内瓦斯超限带来的施工安全风险。(5)利用抽放钻孔采集煤样，可现场快速测定煤层瓦斯含量指标，进行防突效果检验，有效解决了煤系地层隧道及平导的快速安全揭煤施工问题。附图说明图1是本技术的平面示意图；图2是本技术的洞外抽放系统布置示意图；图中标记：隧道正洞1、平导孔洞2、钻场3、正洞抽放场4、平导抽放场5、抽放管路6、洞外抽放系统7、正洞抽放孔8、平导抽放孔9、煤层10、瓦斯浓度及气压监测仪11、防水闸阀12、气体流量计13、负压抽放泵14、配电室15、监控室16、冷水池17。具体实施方式本技术的工作原理是：在隧道揭煤之前，将钻场设置在超前正洞掘进的平导孔洞(简称平导)靠正洞一侧边墙外，在钻场的洞壁分别设正洞抽放场和平导排放场，向正洞及平导前方煤层布设网络状钻孔，由钻场向正洞及平导前方煤层钻孔贯穿煤层全厚，通过钻孔抽放预先排放煤层中的瓦斯，达到未卸压煤层的瓦斯区段抽放效果。利用瓦斯抽放泵产生的空气负压，通过钻孔和管道抽放未受采动影响的煤层瓦斯，将隧道工作面前方煤系地层段内的瓦斯一次性抽到洞外进行高空排放。瓦斯抽放系统主要由瓦斯抽放泵、抽放安全保障设备、抽放管路、瓦斯抽放监控及控制设备、给排水设备及管路、泵房配电系统、冷水池等组成，抽放完成后经效果检验达到安全标准即可揭开煤层。采用改性聚脲酸酯泡沫材料替代水泥砂浆(或聚氨酯)作为抽放孔封孔材料，新型封孔材料具有优异的强度与韧性、较高的气体阻隔性能和耐收缩性，与瓦斯抽放管和煤岩体粘结强度高，封孔速度快，密封效果好。参照图1和图2。平导2掌子面施工超前于隧道正洞1一定距离；钻场3，在平导邻近正洞一侧洞壁外设置；正洞抽放场4，在钻场面向正洞方向的洞壁上布置网格状正洞抽放孔8，对正洞煤层10进行瓦斯抽放；平导抽放场5，在钻场面向平导掌子面方向的洞壁上布置网格状平导抽放孔9，对平导煤层10进行瓦斯抽放；抽放管路6，采用无缝钢管连接到每个抽放钻孔的孔口，通过正洞及平导抽放场的支管最后汇集到抽放主管路，主管路从抽放工作面铺设至洞外抽放站；洞外抽放系统7，设置于隧道洞口外空旷场地处；瓦斯浓度及气压监测仪11，设置于抽放主管与抽放泵站之间，对管路中瓦斯的浓度和压力实时监测；防水闸阀12，设置于抽放管路6端头；气体流量计13，设置于负压抽放泵14前端；负压抽放泵14，由2台瓦斯抽放泵构成(一台备用)；配电室15，设置于抽放站房内，供给抽放泵电力；监控室16，与配电室15相邻，对瓦斯抽放进行监控及控制，配置有瓦斯自动报警仪；冷水池17，设于抽放站房外。该结构有效解决了隧道及平导穿越煤层段煤与瓦斯突出防治或瓦斯钻孔排放安全风险高、工效低、能耗高的问题，并具有施工方便、安全可靠、快速、经济等特点，并符合节能环保的要求，具有广阔推广应用前景。钻场3作用是提供正洞及平导煤层瓦斯抽放的洞室，钻场3的尺寸为长10m×高6.2m×深6m，内部分别布置正洞抽放场4及平导抽放场5，正洞抽放孔8、平导抽放孔9的开孔直径为120mm，间距为0.3m，钻进10m后下套管注泡沫材料封闭孔口并安装气渣分离装置，浆液凝结后沿套管用94mm直径钻杆正常钻孔。钻孔在预抽区域内呈网格状布置，钻孔控制范围为隧道开挖轮廓线上部和两侧各15m和底部10m，终孔穿透煤层10形成2m×2m网格状，并进入煤层底板0.5m。抽放管路6从洞外抽放系统7铺设至正洞抽放场4和平导抽放场5的工作面，抽放管路6采用Ф212mm无缝钢管，安装于平导边墙的管架上，管架高度不低于30cm，抽放管路6接头用法兰盘加橡胶密封圈连接。抽放钻孔8孔口采用DN50mm矿用胶管与抽放管路6连接，并安设瓦斯浓度及气压监测仪11来控制抽放负压并对瓦斯浓度进行监控。洞外抽放系统7应设在地质条件可靠地带，避开滑坡、塌陷、断层等地方，周围50m范围禁止有明火，尽可能考虑进出管道的铺设方便和扩能的余地。负压抽放泵14作用是提供瓦斯抽放所需的负压动力，选型结合抽放参数和施工情况进行计算确定，并保留一定的富余量，需符合矿用防爆电器设备制造的有关要求，并具有结构合理、体积小、易安装、易操作，运行安全可靠的特点。气体流量计13对瓦斯抽放量进行监测，气体流量计13安装在抽放管路6的出口端，每天实时测试管内的瓦斯抽放量、浓度、压差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构，包括正洞和平导孔洞，其特征在于，还包括瓦斯抽放装置、瓦斯检测装置和至少4条瓦斯抽放孔，所述瓦斯抽放孔从平导孔洞指向正洞前方的煤层，所述瓦斯抽放装置通过管道与瓦斯抽放孔连接，瓦斯检测装置设置于管道上。

【技术特征摘要】
1.隧道及平导穿越煤层施工用瓦斯抽放结构，包括正洞和平导孔洞，其特征在于，还包括瓦斯抽放装置、瓦斯检测装置和至少4条瓦斯抽放孔，所述瓦斯抽放孔从平导孔洞指向正洞前方的煤层，所述瓦斯抽放装置通过管道与瓦斯抽放孔连接，瓦斯检测装置设置于管道上。2.如权利要求1所述的隧道及平导...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡亮，赵万强，喻渝，张永平，曹彧，郑长青，罗禄森，刘恺，何昌国，谭永杰，孙其清，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川,51