瓦斯隧道施工关键技术.pptx
《瓦斯隧道施工关键技术.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《瓦斯隧道施工关键技术.pptx(106页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、瓦斯隧道施工关键技术瓦斯隧道施工关键技术一、概述一、概述二、过煤系地层隧道超前预报技术二、过煤系地层隧道超前预报技术三、隧道瓦斯监测技术三、隧道瓦斯监测技术四、瓦斯隧道施工通风技术四、瓦斯隧道施工通风技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术六、高瓦斯隧道设备配置六、高瓦斯隧道设备配置七、瓦斯隧道坍方防治技术七、瓦斯隧道坍方防治技术美国美国San Fernando 隧道隧道事故损失情况:事故损失情况:瓦斯爆炸,导致17人死亡,1人幸存原因:地震产生的断层带使得瓦斯大量溢出,隧道内设施成为点火源导致爆炸发生。这是加州历史上最严重的隧道事故,直接促使美国出台了最严格的隧道和矿井安
2、全规定。美国美国Port Huron Port Huron 隧道隧道 事故损失情况:事故损失情况:瓦斯爆炸事故,导致22人死亡。原因:通风设计不合理,瓦斯气体在通风不畅部分聚集,并被点火源引爆,导致发生了地下大爆炸。加纳加纳AkosomboAkosombo水坝引水隧道水坝引水隧道 事故损失情况:事故损失情况:瓦斯爆炸,造成11人死亡。原因:隧道上游为泥岩,深水腐化的有机物产生的沼气是甲烷的源头,由于施工中有焊接操作,导致这次事故的发生。瑞士瑞士Hongrin Hongrin 引水隧道引水隧道 事故损失情况:事故损失情况:爆炸事故发生,共5人死亡。原因:通风设备故障。意大利意大利Great Ap
3、ennine Great Apennine 隧道隧道 原因:爆破作业后,可燃气体涌出,引燃了木支撑。事故损失情况:事故损失情况:4 次爆炸,400m 长的通风设施被破坏,风房被毁、仰拱坍塌,导致停工7个月。加上其它事故,有97人为这条隧道献出了生命。董家山隧道于2005年12月22日发生特大瓦斯爆炸事故,造成44人死亡,11人受伤,直接经济损失2035万元。贵昆线岩脚寨隧道发生了5次瓦斯燃烧和2次严重的瓦斯爆炸,被迫停工76天,伤亡人数愈百人;达成线炮台山隧道瓦斯爆炸死亡13人,被迫停工7个月;213国道友谊隧道,先后发生瓦斯燃烧、爆炸40余次,并于2004年12月7日发生恶性瓦斯爆炸事故,造
4、成60多人伤亡;炮台山隧道瓦斯爆炸友谊隧道瓦斯爆炸董家山隧道瓦斯爆炸隧道瓦斯爆炸破坏场面隧道瓦斯爆炸破坏场面性质甲烷CH4二氧化碳CO2一氧化碳CO硫化氢H2S乙烷C2H6丙烷C3H8分子量16.04244.0128.0134.0830.0744.09密度(Kg/m3)0.71681.981.251.541.362对空气的比重0.55451.530.971.171.051.55沸点K(101.3kPa)111.3194.583211.2184.7230.8爆炸下限(%)(293K,101.3kPa)512.54.332.1爆炸上限(%)(293K,101.3kPa)15/74.245.512.
5、59.35发热量(MJ/m3,288K)最高值37.1111.8623.564.5398.61最低值33.3811.8621.6358.9388.96 煤层瓦斯主要指煤层及煤层围岩内赋存的气体,以甲烷为主,有约20种组分:甲烷CH4及其同系烃类气体(乙烷C2H6、丙烷C3H8、丁烷C4H10、戊烷C5H12等)、二氧化碳CO2、氮气N2、一氧化碳CO,二氧化硫SO2、硫化氢H2S等。瓦斯在煤体中赋存状态示意瓦斯爆炸会产生三种危害:火焰锋面火焰锋面 火焰锋面是沿隧道运动的化学反应带和烧热的气体,火焰锋面的传播速度一般为500700m/s。冲击波冲击波 冲击波是传播的压力突变。在正向冲击波传播时,
6、其波峰的压力达10kPa2MPa;在正向冲击波叠加或返回时,可形成高达10MPa的压力。隧道空气成分改变隧道空气成分改变 瓦斯爆炸会使隧道中的空气成分发生变化:氧化反应消耗了大量的氧,造成氧浓度降低;释放有害气体(如CO2,CO、高温H2O气体等);形成爆炸性气体。瓦斯爆炸瓦斯爆炸 瓦斯爆炸的化学反应式如下:瓦斯的爆炸需要三个条件:一定的瓦斯浓度;一定温度的引燃火源;足够的氧。1 1、瓦斯浓度、瓦斯浓度 发生最初着火(爆炸)的瓦斯浓度见下表:瓦斯爆炸浓度瓦斯爆炸浓度 煤尘也具有爆炸性,在300400时能挥发出可燃气体,所以混入煤尘可使瓦斯爆炸下限降低。例如,在其它条件相同时,如将空气中的含尘量
7、由5g/m3增加到40g/m3时,爆炸下限将由4%降低到0.5%。此外,瓦斯爆炸界限还与瓦斯混合气体的初始压力、初始温度有关。当瓦斯混合气体初始压力提高时,爆炸上限大幅提高;当初始温度提高时,爆炸上限也有较大程度的变化。2 2、火源、火源 瓦斯爆炸的第二个条件是高温火源的存在。CH4含量/%233.95791011.7514.35最低着火温度/710700691697701714724742不同浓度瓦斯的最低着火温度不同浓度瓦斯的最低着火温度 瓦斯浓度瓦斯浓度/%/%火源温度火源温度/7757758258258758759259259759751075107511751175感应期感应期/s
8、s6 61.081.080.580.580.350.350.200.200.120.120.0390.0397 71.151.150.600.600.360.360.210.210.130.130.0410.0410.0100.0108 81.251.250.620.620.370.370.220.220.140.140.0420.0420.0120.0129 91.301.300.650.650.390.390.230.230.140.140.0440.0440.0160.01610101.401.400.680.680.410.410.240.240.150.150.0490.0490.0
9、180.01812121.641.640.740.740.440.440.250.250.160.160.0550.0550.0200.020 火源作用的重要特性是其作用的持续时间。因为导致瓦斯爆炸的连锁反应需要一定的时间,所达到爆炸浓度的瓦斯遇到火源时不会立即爆炸,而需要延迟很短的时间感应期。任何火源,只有当其作用延续时间超过感应期时才是危险的。不同浓度瓦斯的感应期不同浓度瓦斯的感应期 这对瓦斯隧道爆破作业具有重要意义,只要炸药、雷管质量合格,炮泥充填符合要求,尽管炸药爆炸后产物可达4500高温,但其作用时间短,因而不会引起瓦斯爆炸。反之,若炸药、雷管质量不好,充填炮泥不符合要求,则爆炸后产
10、物作用时间可能超过感应期而引起瓦斯爆炸。3 3、氧浓度、氧浓度 在大气压力下瓦斯混合气体的爆炸范围可用Coward爆炸三角形进行判别。瓦斯空气爆炸界限与其瓦斯空气爆炸界限与其中氧和瓦斯浓度关系图中氧和瓦斯浓度关系图 右图中的A点表示通常的空气即含O2为20.93%,含N2和CO2为79.07%;瓦斯空气混合气体用AD线表示;B、C点分别表示爆炸下限和上限;BE为混合气体爆炸下限线。在爆炸三角形BCE范围内的混合气体均有爆炸性,BEF线左边的2区为不爆炸区,CEF右边3区为补充氧气后可能爆炸区。瓦斯爆炸范围随着混合气体氧浓度的降低而缩小,当氧含量降低时,瓦斯爆炸下限缓缓的升高(BE线),而爆炸上
11、限则迅速下降(CE线),即在氧含量低于12%时,混合气体即失去爆炸性。瓦斯爆炸需要一定的瓦斯浓度、一定温度的引燃源、足够的氧,三者缺一不可。瓦斯爆炸需要一定的瓦斯浓度、一定温度的引燃源、足够的氧,三者缺一不可。瓦斯防治关键技术之二瓦斯监测技术瓦斯监测技术 为了做到全面、系统的把握隧道内瓦斯状况,必须构建覆盖全隧道危险部位的瓦斯实时监测网络,在可能发生灾害突变之前实施有效预警,并采取相应防治措施。瓦斯防治关键技术之三煤层超前探测技术煤层超前探测技术 通过超前地质预报准确的把握开挖工作面前方煤层和瓦斯状况,针对性的采取防治措施,对于预防瓦斯突出及瓦斯异常涌出效果明显。瓦斯防治关键技术之一通风技术通
12、风技术 从控制瓦斯浓度的角度,通过有效的通风手段驱散、稀释瓦斯,将其控制在爆炸下限内,即使出现少数高温火花等引燃源,也不会导致瓦斯爆炸,是最有效的防止瓦斯爆炸的技术措施。瓦斯隧道施工关键技术瓦斯隧道施工关键技术一、概述一、概述二、过煤系地层隧道超前预报技术二、过煤系地层隧道超前预报技术三、隧道瓦斯监测技术三、隧道瓦斯监测技术四、瓦斯隧道施工通风技术四、瓦斯隧道施工通风技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术六、高瓦斯隧道设备配置六、高瓦斯隧道设备配置七、瓦斯隧道坍方防治技术七、瓦斯隧道坍方防治技术过煤系地层隧道施工超前地质预报体系过煤系地层隧道施工超前地质预报体系 隧道施工
13、期超前地质预隧道施工期超前地质预报应是一套系统、完整的分报应是一套系统、完整的分析及预测的体系工作,是地析及预测的体系工作,是地质工作、物探手段和钻探分质工作、物探手段和钻探分析的综合应用。析的综合应用。地质工作是对整个隧道工程所处地质环境的宏观把握;物探预测需要与地质分析有机结合;超前钻探是最直观、准确的地质预报方法。(2)地质调查和地质编录:配备地质工程师,对隧洞开挖洞段进行地质编录和观察分析,及时收集第一手资料,根据所揭露的地质现象,结合前期勘察设计资料,并通过已挖洞段预报结果与开挖实际情况对比分析,对物探预报资料进行合理的解释,以保证预报成果的真实性和准确性。(3)物探方法:TSP、H
14、SP、地质雷达等波反射法物探手段以波传播、反射原理为基础,根据反射界面与隧道掌子面间的距离预报前方地质界面位置,根据反射波相位和首波相位关系预测界面介质性质。(4)超前钻探:在地质分析和物探预测的基础上,当接近煤层和其它不良地质体时通过超前钻探准确查明煤层走向、倾角、厚度以及瓦斯压力、涌出量、涌出初速度等参数。(5)综合分析:综合分析将地(质)、物(探)、钻(探)有机结合于一体,依据地质理论对隧道工程的基本地质条件进行分析,采用合理的途径和先进的探测技术手段综合确定不良地质体的性质、位置,并对危害性做出预测评价。(1)宏观分析:熟悉勘察资料、设计图纸,对工程区的地质情况进行全面了解,总体上把握
15、煤层及其它地质构造的性状及分布。紫坪铺隧道施工地质编录紫坪铺隧道施工地质编录 里程掌子面素描瓦斯超限次数K16+935926 25K16+925916 6K16+915906 16TSP观测系统的布设观测系统的布设 炮孔及接收孔的具体布置炮孔及接收孔的具体布置 物探手段物探手段-TSPP波深度偏移剖面波深度偏移剖面 P波反射面波反射面 波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图 左线左线LK17+386LK17+386掌子面探测点布置示意掌子面探测点布置示意物探手段物探手段-HSP发射通道信号发射通道信号 接收通道信号接收通道信号 右线右线RK17+323RK17
16、+323掌子面测试掌子面测试时域和频域分析成果时域和频域分析成果 对于过煤系地层的隧道而言,超前钻探可实现:(1)前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况探测;超前钻探超前钻探 (2)煤层分布、厚度、倾角及走向探测,煤的破坏类型探测;(3)前方岩体瓦斯赋存及瓦斯压力探测;(4)瓦斯涌出预测及涌出初速度测试。接近煤层前,必须对煤层位置进行超前钻探,标定各煤层准确位置,掌握其瓦斯赋存情况:(1)在距煤层1520m处的开挖工作面钻1个超前钻孔、初探煤层位置;(2)在距初探煤层10m处的开挖工作面上钻35个超前钻孔,分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置,并采取煤样和气样进行物理、化学分析和煤
17、层瓦斯参数测定,在现场进行瓦斯含量、涌出量、压力等测试工作;(3)按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系,并分析煤层顶、底板岩性;(4)掌握并收集钻孔过程中的瓦斯动力现象,若钻孔过程大量的瓦斯、煤浆、煤粉、水从钻孔中喷出或高压瓦斯将钻杆向外推(顶钻)、夹钻、抱钻等现象,则掌子面前方可能会产生煤和瓦斯突出。煤层探测煤层探测 煤层在大范围中是任意不规则的曲面,但在隧道附近的小范围内,可以假定煤层是平面,设其方程是:若探测孔为三个,其见煤点坐标为:A1(x1,y1,z1)、A2(x2,y2,z2)、A3(x3,y3,z3),则煤层面的方程为:为了精确确定煤层厚度和位置,除探测孔外,
18、应该利用瓦斯预测、排放孔的参数,共同确定煤层的平面方程。此时,理想的煤面方程应满足煤面至各探孔过煤点垂距平方和最小的条件。用求最小值的原理,可求得方程式中的各项系数。煤层参数计算:倾角:煤层走向与隧道中线夹角:煤层厚度:紫坪铺隧道超前钻探断面布置紫坪铺隧道超前钻探断面布置钻孔芯样钻孔芯样 超前钻孔平面布置图超前钻孔平面布置图 开挖过程揭示的水平煤层开挖过程揭示的水平煤层 瓦斯压力测定瓦斯压力测定 煤层瓦斯压力测定是通过钻孔揭露煤层,安设测定仪表并密封钻孔,利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。瓦斯压力测定分为主动测压法主动测压法和被动测压法被动测压法:(1)主动测压法
19、是通过钻孔向被测煤层充入补偿气体达到瓦斯压力平衡而测定煤层瓦斯压力的测压方法,补偿气体可采用高压氮气(N2)、高压二氧化碳气体(CO2)或其它惰性气体,补偿气体的充气压力应略高于预计煤层瓦斯压力;(2)被动测压法是钻孔封完孔后,通过被测煤层瓦斯的自然渗透,达到瓦斯压力平衡而测定瓦斯压力的测压方法。水平钻孔封孔工艺水平钻孔封孔工艺 倾斜钻孔封孔工艺倾斜钻孔封孔工艺 钻孔瓦斯参数测试工艺钻孔瓦斯参数测试工艺 超前预报与实际开挖观测对比超前预报与实际开挖观测对比 预报里程地质综合分析结果开挖观测结果LK16+950LK16+930以泥岩为主,夹少量砂岩,围岩破碎、节理裂隙发育,易掉块,含水灰色砂岩、
20、炭质泥岩互层,夹煤屑,充填泥,其中LK16+855处有煤包体,松散破碎,掌子面自稳时间0.5minLK16+930LK16+915砂岩和泥岩互层,节理裂隙发育或软弱夹层,含水富水灰色薄中层细粒砂岩夹炭质泥岩互层,多分布煤线,线状流水,掌子面自稳时间1minLK16+915LK16+898以泥岩为主,夹少量薄层砂岩,围岩较破碎,易掉块,可能小型坍方,含水灰色炭质泥岩夹薄层细砂岩,层面夹煤屑,充填泥,强度极低,线状流水,掌子面自稳时间0.3minLK16+898LK16+878砂岩和炭质泥岩互层,围岩较破碎,含水灰色薄中层砂质泥岩夹煤线,上台阶含石英岩脉,线状流水,掌子面自稳时间1minLK16+
21、878LK16+860以砂岩为主,夹薄层泥岩或炭质泥岩,围岩较破碎,含水灰色薄中层含煤包体细中粒砂岩,线状流水,掌子面自稳时间1minLK16+860LK16+845以泥岩或泥岩或炭质泥岩为主,夹少量砂岩,围岩破碎,节理裂隙发育,易掉块,可能小型坍方,含水灰色炭质泥岩夹薄层细砂岩,含多个煤包体,松散破碎,强度极低,自稳时间0.5minLK16+845LK16+825砂岩和泥岩互层,围岩破碎,节理裂隙发育,含水灰色炭质泥岩夹薄层细砂岩,含多个煤包体,线状流水,松散破碎,强度极低,自稳时间0.5minLK16+825LK16+810以泥岩或炭质泥岩为主,夹少量砂岩,围岩破碎,节理裂隙发育,含水灰色
22、炭质泥岩夹薄中层细粒砂岩互层,含煤包体砂岩,线状流水LK16+810LK16+790砂岩和炭质泥岩互层,围岩较破碎,节理裂隙发育,易掉块,含水以灰色炭质泥岩为主,含5层0.10.3m薄煤层,线状流水,松散破碎,强度极低,自稳时间0.5minLK16+810LK16+790砂岩和炭质泥岩互层,围岩较破碎,节理裂隙发育,含水灰色炭质泥岩夹薄中层细粒砂岩互层,多煤线分布,线状流水,自稳时间1minLK16+790LK16+770以砂岩为主,夹薄层泥岩或炭质泥岩,围岩较破碎,含水灰色中层含煤包体中粒砂岩,局部煤线分布,线状流水,自稳时间1minLK16+770LK16+750以砂岩为主,夹薄层泥岩或炭
23、质泥岩,围岩较破碎,含水灰色中层含煤包体中粒砂岩,局部煤线分布,线状流水,自稳时间1min瓦斯隧道施工关键技术瓦斯隧道施工关键技术一、概述一、概述二、过煤系地层隧道超前预报技术二、过煤系地层隧道超前预报技术三、隧道瓦斯监测技术三、隧道瓦斯监测技术四、瓦斯隧道施工通风技术四、瓦斯隧道施工通风技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术五、隧道煤与瓦斯突出防治技术六、高瓦斯隧道设备配置六、高瓦斯隧道设备配置七、瓦斯隧道坍方防治技术七、瓦斯隧道坍方防治技术瓦斯检测仪器及监控系统瓦斯检测仪器及监控系统 目前,隧道施工中瓦斯检测及监控还没有形成自身体系,多直接采用煤矿安全生产中的瓦斯检测仪器或监控系统。主要有以下几
24、种:1、便携式瓦斯检测仪 2、瓦斯遥测仪 3、瓦斯监控系统 便携式瓦斯检测仪携带方便,操作简易,可直接快速测定矿井或隧道内任意位置瓦斯浓度,较好的满足生产、施工需要,目前在隧道施工中应用较为广泛。按测定瓦斯的原理,便携式瓦斯检测仪可分为热效式瓦斯检测仪、热导式瓦斯检测仪、光学瓦斯检测仪和气敏半导体瓦斯检测仪。1 1、便携式瓦斯检测仪、便携式瓦斯检测仪检测仪种类检测原理优点缺点热效式检测仪利用气体热效应差异进行检测1.低浓度时灵敏度高2.受其它不可燃气体影响小3.CO2影响小1.受温度影响2.瓦斯浓度检测范围有限3.受H2S影响大热导式检测仪利用气体导热系数差异进行检测1.精度高,稳定性好2.瓦
25、斯浓度检测范围大1.受CO2温度、湿度影响2.气体选择性差光学检测仪利用气体的光折射率差产生的干涉条纹位移进行检测1.精度高,体积小,容易校正2.瓦斯浓度检测范围大1.受空气影响2.气体选样性差气敏半导体式检测仪利用半导体与气体接触后其特性发生变化进行检测1.精度高2.瓦斯浓度检测范围大3.制作工艺简单1.稳定性差2.受环境影响大3.气体选样性差 瓦斯遥测仪具有连续监测、记录、报警和断电等装置,可安全、高效的监测矿井、隧道作业点和回风流中的瓦斯。2 2、瓦斯遥测仪、瓦斯遥测仪 瓦斯遥测仪主要包括探头、发送机、报警器、接收机、自动记录仪和低通滤波器等装置,最远可实现10km的遥测。其遥测原理如下
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 瓦斯 隧道 施工 关键技术
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。