瓦斯隧道专项安全施工方案Word文档格式.doc
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C4煤层的瓦斯放散初速度指标△pmax=12.03,煤的坚固性系数fmin=0.33,煤的破坏类型为IV。
二、编制依据
1、《公路隧道设计规范》JTGD70-2004;
1、《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120-2002,J160-2002;
3、《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006);
4、《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006);
5、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009);
6、《石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件》(MT/T955-2005);
7、《石门揭穿突出煤层震动爆破技术条件》(MT/T958-2005);
8、《公路隧道施工技术细则》JTGF60-2009;
9、《爆破安全规程》(GB6722-2011);
10、《煤矿安全规程》(2011年);
11、《煤矿安全监控系统通用技术要求》(AQ6201-2006);
12、《矿山救护规程》(AQ1008-2007);
13、《矿井通风安全装备标准》(GB/T50518-2010)。
14、《瓦斯隧道施工指南》。
15、中国矿业大学编制的《杨保寨隧道左洞探煤设计及成果报告》、《杨保寨隧道右洞探煤设计及成果报告》(2013.7)。
16、中国矿业大学编制的《杨保寨隧道煤层瓦斯赋存参数测试报告》(2013.7)。
三、安全施工技术方案
3.1通风
隧道掘进作业环境应符合下列卫生标准:
坑道中氧气含量按体积计不应小于2O%。
二氧化碳浓度不超过0.5%,坑道内温度不宣高于30℃。
有害气体浓度中的一氧化碳(CO)不大于0.0024%,二氧化氮(NO2)不大于0.00025%,二氧化硫(SO2)不大于0.0005%,硫化氢(H2S)不大于0.00066%,氨(NH3)不大于0.004%。
见表A。
表A隧道内各种有害气体最高容许浓度表
名称
符号
最高容许浓度(%)
一氧化碳
CO
0.0024
二氧化氮
NO2
0.00025
二氧化硫
SO2
0.0005
硫化氢
H2S
0.00066
氨
NH3
0.004
粉尘浓度:
含1O%以上游离二氧化硅的粉尘,每立方米空气不得大于2mg,含1O%以下游离二氧化硅的粉尘.每立方米空气不得大于4mg。
由于该隧道存在煤层,主要的有害气体为瓦斯,如何降低瓦斯浓度并控制在0.5%以下是确保施工安全的重要条件,而加强通风是稀释瓦斯浓度的最有效、最快捷的途径。
隧道采用机械通风.必须满足洞内各作业点所需的最大风量、风压。
风量按每人每分钟供应4m3/min的新鲜空气计算,采用内燃机械作业时,1kw供风量不宜小于3m3/min。
风速在全断面开挖时不应小于0.5m/s。
3.1.1隧道掘进施工风量计算
隧道需要的风量,须按照单个掘进工作面同时工作的最多人数、将瓦斯浓度稀释到0.5%以下、隧道燃油用风量、隧道所需最低风速(0.5m∕s)以及稀释爆破排烟分别计算,采用其中的最大值。
1、按单个掘进工作面最大班下井人数计算风量。
隧道作业人员用风Q人=4×
N×
K,其中:
4一每人需风量(m3/min):
N一最大班下井人数,取50人:
K一风量备用系数,取1.45,计算得:
Q人=290m3/min=4.83m3/s。
2、按将瓦斯浓度稀释到0.5%以下计算风量
Q隧=100·
Q隧瓦·
K隧通/0.5
其中:
Q隧—隧道风量;
Q隧瓦—隧道煤层绝对瓦斯渗出量;
K隧通—隧道瓦斯涌出不均衡系数取2。
根据《杨保寨隧道左(右)洞探煤设计及成果报告》以及《杨保寨隧道煤层瓦斯赋存参数测试报告》,计算得出隧道掘进面瓦斯最大涌出量为6.65m3/min。
计算得:
Q隧=100×
6.65m3/min×
2/0.5=2660m3/min
3、隧道燃油用风量
在装渣工序中,挖掘机、汽车燃油所消耗空气量根据挖掘机、汽车燃油的平均辛烷值和16烷值进行测算,装渣时按4辆载重汽车、二台挖掘机考虑,平均每分钟燃油所消耗空气量约为60m3。
即隧道燃油用风量为:
Q燃=60m3/min=1.0m3/s。
4、以隧道中最低风速计算风量
参照《铁路瓦斯隧道技术规范》TB10120-2002,J160-2002,及《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009,及《煤矿安全规程2011》,经过综合考虑,取隧道施工中最低风速不小于0.5m/s,因此,隧道最低风速用风量:
Q=0.5×
94.7=47.35m3/s=2841m3/min。
0.5--隧道中最低风速(m/s);
94.7--隧道一衬后的断面面积(m2)。
因此,以隧道中最低风速计算风量的最大值为2841m3/min(47.35m3/s)。
5、按稀释和排炮烟所需风量计算
Q=19/t()=1394m3/min
t一放炮后通风时间,取30,min;
G—单次爆破最大装药量,取120.9,kg;
A一隧道断面面积,取94.7,m2;
L—最长通风距离,长距离隧道掘进时,炮烟在沿隧道流动过程中与空气混合,在未到达隧道出口时已被稀释到允许浓度出的距离称为临界长度,在这种情况下,L取临界长度,L=12.5GbK/(Aξ2),本隧道最长通风距离L=423m;
ξ—风管漏风系数,取5%;
b—炸药爆炸时有害气体生成量,煤层中爆破取100,岩层中爆破取40;
K—紊流扩散系数。
因此,按稀释和排炮烟所需风量计算的值为1394m3/min(46.6m3/s)。
根据以上计算,隧道的最大风量为隧道中最低风速计算的风量值2841m3/min(47.35m3/s)。
3.1.2通风设施
1、连通横道
由于隧道施工的特殊性,可以在适当位置施工连接左右隧道的连通横道,设置风门等设施。
如有必要时,可打开风门作为巷道式通风的回风联络巷。
2、测风站
在隧道内每隔一定距离设置测风站,用于测量风速、温度、湿度、CH4、CO2等参数。
3.1.3风机选型
1、风机选型计算
1)风机供风量
Qj=(1+μ)·
Qmax
=1.05×
47.35
=49.72m3
式中:
μ——通风安全裕度,取5%;
Qmax——最大需风量。
2)风阻系数
L——管道长度,m,取423;
α——通风阻力系数,(Ns2/m-8);
取0.0025
d——风管直径。
3)通风阻力损失及通风机风压:
设计风量应取风机风量与工作面风量的集合平均值:
选用1.8m的风筒,风筒摩擦阻力为:
H=RfQ2
=847.5(Pa)
Q——风量。
Ht=H+hv
=847.5+
=847.5+371.9
=1219.4(Pa)
在隧道进口端的左、右幅洞口外30m各安装一台型号为SDDY—Ⅲ-NO.13.0型,隧道专用三速对旋式大功率轴流式风机一台,电机功率132×
2kW,转速1480转/min,风量180000-125000-70000m3/h(3000-2083-1167m3/min);
全压7000/3100/1300Pa。
采用压入式向隧道内通风,隧道内风筒直径1.8m。
根据风机选型计算,该主风机可以满足隧道煤层地段设计所需风量、全风压的要求。
在二衬台车处隧道顶部瓦斯容易积聚,可以采用风筒导风稀释瓦斯,也可以从压风管路上安装胶皮软管(要对压风进行减压,控制压风流速),利用压风吹散瓦斯。
这两种方法均可满足稀释瓦斯的要求。
鉴于隧道停风后瓦斯等有害气体增加趋势明显,故采用24小时不间断通风。
按照隧道内回风流中的最低风速0.5m/s计算,由此选择的风机配备的送风风筒(风筒直径1.8m)承受的压力一般,风筒内风速也比较适中,通风比较容易管理。
2、通风方式:
由于杨保寨隧道最长掘进距离为423m,所以采用单向掘进,掘进工作面最长通风距离约为423m,左、右幅隧道掘进头均采用压入式独头通风。
通风机实施专用变压器、专用开关、专用电缆。
并安装“瓦斯电、风电”两闭锁。
风机布置见图A。
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A杨保寨隧道通风系统及风机布置图
压入式通风开挖工作面需风量和回风风量均由洞外轴流风机提供。
3.1.4通风检测类仪器、设备配置
根据《煤矿安全规程》,参照《矿井通风安全装备标准》,为了满足杨保寨隧道通风检测的需要,对隧道通风检测类设备型号及数量进行配备,详见表B。
表B隧道通风检测类设备配备表
序号
型号
单位
数量
1
高速风表
EY11B便携数字式
个
4
2
高中速风表
AFC-121
3
微速风表
DFA-3
秒表
机械式
块
5
通风干湿表
DHJ1
6
干湿温度计
DHM1
7
空盒气压计
DYM3
8
双管水银压力表
DYB3
支
9
U型倾斜压差计
AFJ-150
台
12
10
皮托管
AFP-6B
24
11
补偿式微压计
BWY-250
矿井通风多参数检测仪
JFY
3.1.5通风管理措施
1、一般规定
隧道过瓦斯地段施工期间,应建立瓦斯通风监测监控、检测系统,测定瓦斯浓度、CO2、CO、风速、风量等参数,配备便携式瓦检仪和光学瓦检仪。
2、通风系统
(1)采用压入式通风方式,风管管口距离掌子面的长度必须小于有效射程。
(2)通风机必须由指定人员负责管理,保证正常运转。
(3)压入式轴流通风机和启动装置,必须安装在距洞口30m以外,且避开隧道口中心位置;
并符合《煤矿安全规程》的有关规定。
(4)选用防爆型压入式轴流通风机。
必须采用抗静电、阻燃风筒,风筒必须吊挂平直,接头严密不漏风,破口及时粘补。
(5)通风机必须采用专用开关、专用线路供电;
也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路,
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