隧道穿越煤层或炭岩的优化方法

煤层、炭质岩中含瓦斯,当隧道开挖至含煤层、炭质岩的地层时,煤层、炭质岩中的瓦斯被释放。

隧道穿越煤层、炭质岩时的瓦斯涌出具有明显的分段性。 根据经验,一般在掌子面距离煤层20 m(垂距)时即能检测到瓦斯涌出,可通过打超前钻孔时钻碴及反水观察判定掌子面前方围岩情况,通过检测孔口瓦斯浓度以及钻孔结束后检测超前钻孔内瓦斯浓度提前预判掌子面前方是否出现瓦斯涌出。

根据《防治煤与瓦斯突出细则》(2019 年版),对于平均厚度不超过30 cm 的煤层,可采取安全防护措施后直接揭煤,对于平均厚度30 cm 及以上的煤层,应按防突揭煤流程管理。

在隧道爆破揭开煤层的瞬间,一般有较集中的瓦斯涌出,瓦斯涌出来源包括落煤瓦斯涌出和周边煤(岩)壁瓦斯涌出;在过煤层期间,瓦斯涌出量较大;在开挖过煤层后,瓦斯仍会通过初支渗出,但涌出量会呈衰减趋势。

隧道开挖过煤层时的瓦斯涌出量与诸多因素有关,主要因素有煤层瓦斯含量、煤层透气性、开挖断面与循环进尺等。 煤层瓦斯含量与煤种、煤质、隧道埋深、是否有煤层露头、煤层上伏围岩封贮条件(岩性、构造、裂隙及节理发育情况等)等因素有关。(www.xing528.com)

隧道揭穿煤层前开挖时瓦斯涌出量主要与掌子面至煤层垂距、煤层瓦斯含量、原始瓦斯压力、煤层透气性、煤层顶(底)板岩性及构造、裂隙、节理发育情况等因素有关。

隧道施工穿过煤层后开挖过程时仍会有瓦斯涌出,主要由两部分组成:一部分为爆破开挖时围岩裂隙积存的瓦斯释放;另一部分为掌子面后部过煤层段煤、岩瓦斯通过支护体渗出。 瓦斯涌出量主要与掌子面围岩裂隙发育程度及瓦斯存贮情况、煤层残余瓦斯含量、残余瓦斯压力、煤层透气性、支护体气密性等因素有关。

炭质岩含一定比例的碳并具一定的发热量。 炭质岩生成过程中产生的瓦斯以游离状态积存于炭质岩内裂隙、节理中,当隧道开挖至炭质岩时,炭质岩中的瓦斯被释放。 隧道开挖至炭质岩时的瓦斯涌出量与炭质岩瓦斯含量、循环开挖方量等因素有关。