公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法技术

本发明专利技术公开一种公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，包括预先获取煤层组每一层煤的产状与隧道的位置关系；在施工掘进至10m岩柱处时，对煤层组突出危险性进行判断；当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；在施工掘进至5m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标

【技术实现步骤摘要】
公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法


[0001]本专利技术涉及高速公路隧道煤层瓦斯突出预测和效验
，特别涉及一种公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法。

技术介绍

[0002]高速公路隧道断面大，一般都采用左右洞分离式隧道布置，当线路与突出煤层相交时，左右洞施工时，均会穿越煤层，高速公路隧道煤与瓦斯突出的特点为强度大、瓦斯量大、破坏作用大，危害严重，当大断面隧道和近距离隧道，煤层瓦斯压力，在揭煤施工时煤与瓦斯突出危险性较大。因此，在开挖高速公路隧道时，通常需要进行瓦斯突出危险性预测。该瓦斯突出危险性预测是为了判定在煤层瓦斯隧道施工时，开挖工作面是否有突出危险，以便为制定后续施工技术方案提供依据；准确突出预测是确保隧道施工及揭煤施工的安全，同时检测的指标有效指导设计和施工制定针对性的防突措施实施。
[0003]目前，在公路隧道进行突出危险性预测时，规范采用的预测指标包括：瓦斯压力法、瓦斯含量，钻屑瓦斯解析指标或瓦斯涌出初速度。其中，突出预测指标均吸纳了煤矿行业防突治理的相关规定，其特点是确保安全岩柱10m的条件下，通过选择测量测定瓦斯压力或瓦斯含量，增加煤层坚固系数、瓦斯放散初速度或解吸指标等判断开挖工作面是否有突出危险性，对突出煤层采取措施降低治理突出煤层。
[0004]然而，上述煤矿行业防突治理中的煤层突出预测指标方法中测定瓦斯压力时间长，测试工作量大，测试周期长，受现场地质情况及施工工艺影响易出现误判。而且，由于交通隧道与煤矿巷道功能和目的不同，同时在设计选线思路、煤层突出治理边界要求、对煤层需求、巷道断面尺寸、掘进工艺、工作环境、运输条件等有诸多不同，很多指标不完全适宜交通隧道。例如：天城坝隧道设计瓦斯压力7.4MPa，瓦斯含量21.99m/t，在实际施工中，对C7和C8煤层在采用超前地质钻孔时，发现该煤层群共6层煤，煤层最小净距0.3m
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5.8m。每一层煤之间的岩柱厚度均不满足规范规定的10m突出预测和突出治理，5m校验和2m揭石门的强制要求，C7和C8每一层之间的有效净距离不满足规范要求，定义为零净距煤层组。此时，煤层瓦斯之间相互影响，相互交织，掌子面瓦斯压力法预测突出结果易出现误判，给隧道施工带来极大的安全风险。也即，目前煤矿行业防突治理系统在高速公路、铁路方面，对瓦斯隧道煤层群危险性预测、防突措施等方面缺乏针对性研究和指导性意见。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提供一种高速公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预及效验测施工方法，旨在高速公路隧道穿越煤层群，煤层之间净距离不满足规范新要求最小岩柱要求，单独煤层不能满足规范强制性条款要求时，通过合理选取预测指标，简化工艺和工序，在确保安全的前提下，缩减揭煤工期和提高施工效率，提高施工的准确、安全、可靠、快速、经济、简易性，并符合节能环保的要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验
施工方法包括以下步骤：
[0007]S10、预先获取煤层产状与隧道的位置关系；
[0008]S20、在施工掘进至10m岩柱处时，根据钻孔动力现象对煤层组的突出危险性进行初步判断，同时对煤层进行取样，结合检测所有的煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp以及瓦斯解吸指标
△
h2对煤层突出危险性进行精准判断，只要其中任意一层煤有突出危险性，判定该煤层组有突出危险性；当判断到无突出危险性时(所有煤层煤层均没有突出危险性)，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，直至消除突出危险性；
[0009]S30、在施工掘进至5m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标
△
h2是否小于临界指标；若是，则继续施工掘进；若否，对局部突出区域煤层范围采取钻孔排放措施，直至突出范围及邻近区域钻屑解吸指标
△
h2值在临界值以下；
[0010]S40、在施工掘进至2m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标
△
h2是否小于临界指标；若是，根据煤层倾角等特性，采用局部或全部断面一次性揭开该层煤；若否，采取防突措施直至煤粉钻屑解吸指标
△
h2值处于预设的安全范围。
[0011]可选地，在步骤S10中，包括以下步骤：
[0012]S11、选取隧道第一层煤前20m处；
[0013]S12、采用至少三个超前钻孔，以探明煤层位置、倾角、厚度、走向参数。
[0014]可选地，在步骤S20中，包括以下步骤：
[0015]S21、根据在钻孔中是否具有钻孔动力现象对煤层突出危险性进行初步判断；
[0016]S22、若有钻孔动力现象，则取新鲜煤样多种，用玻璃器皿对煤样封装，送至试验室检测煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp三种指标，同时现场通过仪器对瓦斯解吸指标
△
h2值进行现场检测；
[0017]S23、当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯隧道正常组织施工；
[0018]S24、当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，直至消除突出危险性。
[0019]可选地，在步骤S21中钻孔动力现象包括：顶钻现象、夹钻现象以及喷孔现象的至少其中之一。
[0020]可选地，在步骤S22中，包括以下步骤：
[0021]S221、若有钻孔动力现象，预先布置10个取芯预测钻孔，其中沿隧道中线布置2个，隧道的上、下、左、右各布置2个钻孔，且各个钻孔均为石门工作面隧道轮廓线外8m；
[0022]S222、通过取样钻孔对每一层煤均取新鲜煤样6种，用玻璃器皿对煤样封装，送至试验室检测煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp三种指标，同时现场通过仪器对瓦斯解吸指标
△
h2值进行现场检测。
[0023]可选地，在步骤S24中包括以下步骤：
[0024]S241、当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，同时辅助增透措施以增加煤层瓦斯溢出通道；
[0025]S242、在对煤层瓦斯进行抽排措施完成后，采用解吸指标
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h2值对突出治理措施效果进行校验，若检验治理措施有效，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；若检验治理措施无效，补充抽排煤层瓦斯措施直至检验有效。
[0026]可选地，步骤S241中，所述辅助增透措施包括水力冲孔，水力割缝或水压爆破。
[0027]可选地，在步骤S20之后还包括步骤S50，所述步骤S50包括以下步骤：
[0028]S51、在施工掘进至7m岩柱处时，对煤层进行再次取样，结合检测煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp以及瓦斯解吸指标
△
h2对煤层突出危险性进行精准判断；
[0029]S52、当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、预先获取煤层产状与隧道的位置关系；S20、在施工掘进至10m岩柱处时，根据钻孔动力现象对煤层组的突出危险性进行初步判断，同时对煤层进行取样，结合检测所有的煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯解吸指标
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h2对煤层突出危险性进行精准判断，只要其中任意一层煤有突出危险性，判定该煤层组有突出危险性；当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，直至消除突出危险性；S30、在施工掘进至5m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标
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h2是否小于临界指标；若是，则继续施工掘进；若否，对局部突出区域煤层范围采取钻孔排放措施，直至突出范围及邻近区域钻屑解吸指标
△
h2值在临界值以下；S40、在施工掘进至2m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标
△
h2是否小于临界指标；若是，根据煤层倾角等特性，采用局部或全部断面一次性揭开该层煤；若否，采取防突措施直至煤粉钻屑解吸指标
△
h2值处于预设的安全范围。2.如权利要求1所述的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，其特征在于，在步骤S10中，包括以下步骤：S11、选取隧道第一层煤前20m处；S12、采用至少三个超前钻孔，以探明煤层位置、倾角、厚度、走向参数。3.如权利要求1所述的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，其特征在于，在步骤S20中，包括以下步骤：S21、根据在钻孔中是否具有钻孔动力现象对煤层突出危险性进行初步判断；S22、若有钻孔动力现象，则取新鲜煤样多种，用玻璃器皿对煤样封装，送至试验室检测煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp三种指标，同时现场通过仪器对瓦斯解吸指标
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h2值进行现场检测；S23、当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯隧道正常组织施工；S24、当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，直至消除突出危险性。4.如权利要求3所述的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，其特征在于，在步骤S21中钻孔动力现象包括：顶钻现象、夹钻现象以及喷孔现象的至少其中之一。5.如权利要求3所述的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，其特征在于，在步骤S22中，包括以下步骤：S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑仕跃，朱海明，关瑞士，王建安，周刚，彭文彬，周权峰，周靖尧，
申请(专利权)人：中海建筑有限公司，
类型：发明
国别省市：