优化隧道周边煤层或炭岩的方法

隧道开挖断面不穿煤层或炭质岩,但在隧道开挖轮廓线以外存在煤层或炭质岩,煤层或炭质岩瓦斯通过围岩裂隙、构造、破碎带等通道运移至隧道开挖穿过的地层,积存于隧道开挖地层的围岩空腔、孔隙、裂隙中,当隧道开挖至含瓦斯的空腔、孔隙、裂隙地段时,空腔、孔隙、裂隙中的瓦斯释放;同时隧道周边煤系地层瓦斯可通过构造、裂隙向隧道涌出。 例如,隧道下伏煤系地层时,隧道开挖过程中常出现底部、侧帮瓦斯涌出现象;隧道拱顶及两侧含煤层、老窑采空区时,出现瓦斯涌出、老窑水涌出并含硫化氢、一氧化碳等其他有毒有害气体。

隧道开挖断面内围岩裂隙中所含瓦斯存储量很小,放炮后较短时间内释放,之后迅速衰减,根据实际瓦斯监控结果,炮后风流中瓦斯浓度一般不超过10 min 便降至0。 对于隧道开挖断面内围岩裂隙瓦斯,在实施超前钻孔时可以得到判断,由于是施钻期间钻孔内释放的瓦斯涌出量极小,加之施钻用水量较大,瓦斯得到及时稀释,施钻期间一般在孔口检测不到瓦斯;施钻结束后,围岩裂隙瓦斯释放至超前钻孔内,由于钻孔内处于无扰动状态,有时孔内瓦斯较高,但一般较稳定且孔口感觉不到瓦斯涌出现象。(www.xing528.com)

隧道周边煤系地层或炭质岩瓦斯通过构造、裂隙等通道向隧道涌出,涌出量及其衰减规律主要取决于隧道至煤系地层或炭质岩的距离、隧道与煤系地层或炭质岩之间的围岩性质、构造与裂隙发育情况及性质、煤系地层或炭质岩的瓦斯压力、瓦斯含量、涉及范围内煤层瓦斯储量等。 在围岩性质方面,岩石致密程度决定其透气性,常用渗透系数表达,通常透气性较好的是灰岩、砂岩等,较差的是泥岩、页岩等。 构造与裂隙的性质及充填物情况直接影响构造与裂隙的瓦斯导通性。 周边煤系地层瓦斯向隧道涌出有均匀涌出和集中涌出两种形式,以构造为通道的涌出通常表现为集中涌出,存在明显的瓦斯涌出点;以围岩孔隙为渗透通道的涌出一般表现为沿隧道壁均匀涌出,无明显的瓦斯涌出点。 由于隧道周边煤系地层瓦斯涌出存在较大贮量的补给,在隧道开挖接近时,可能出现连续的瓦斯涌出,例如,超前钻孔若穿过贯通性构造,周边煤系地层瓦斯将通过构造向钻孔涌出,出现打钻期间瓦斯涌出甚至喷出现象,打钻结束后,钻孔有明显瓦斯涌出现象,瓦斯涌出一般会有衰减,但涌出时间会很长;隧道围岩裂隙有时也会出现瓦斯涌出,这些涌出瓦斯的裂隙一般位于隧道底部和两侧,涌出量不大但涌出点瓦斯浓度较高,总体呈衰减态势,但衰减极缓慢,衰减至检测不到瓦斯,少则一个月,多则数月。