[发明专利]隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法

说明书

一种隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法。其包括洞口封闭、洞内气体检测、洞外打设地质探孔、瓦斯燃烧熄灭、封闭掌子面、开设钻场、施工超前探孔、加固支护处理和继续开挖等步骤。本发明提供的隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法具有如下优点：能够快速、有效、安全处理瓦斯喷出燃烧的突发施工难题，节约了施工成本，为后续瓦斯洞段开挖施工创造了条件，可避免因长时间停工而影响工程进度的问题，并且对出现类似工程问题的解决具有一定借鉴意义和推广价值。

技术领域

本发明属于隧洞施工技术领域，特别是涉及一种隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法。

背景技术

瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，其主要成分为CH4，有时还包括CO、CO2、H2S等有害气体。瓦斯极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸。瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的裂缝、孔隙之中，其量大小决定于贮存空间的体积、压力和温度。瓦斯喷出时带有一定的压力，因此不停地从煤层或岩层的暴露面空隙中向外喷出，喷出的时间有长有短，通常有较大的响声和压力。当空间内瓦斯浓度大于3％小于5％时，由于混合气体中的氧气浓度较大，遇火燃烧，会引起火灾危险，同时，高能量的点燃源可引起瓦斯空气混合气体产生爆炸，因此对施工作业人员、机械设备存在较大威胁和危害。

在地下隧洞施工过程中发生瓦斯喷出燃烧时通常采用的处理办法是在燃烧点一定范围内砌筑密闭隔离防火墙，形成密闭空间，以减少瓦斯燃烧所需氧气，或向密闭空间内注入氮气等惰性气体，使火焰熄灭。此方法处理时间较长，影响施工工期，且后续施工对瓦斯喷出处理技术难度较大，极易发生瓦斯爆炸事故。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法。

为了达到上述目的，本发明提供的隧洞开挖过程中瓦斯喷出燃烧处理方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)在隧洞开挖过程中，当掌子面处出现瓦斯喷出燃烧情况时，首先停止施工，并严禁人员进入主洞；同时通过支洞保持主洞内24小时不间断通风，使主洞内喷出的瓦斯能够充分燃烧，以减少有毒有害气体；

2)由专门人员在支洞和主洞内间隔设置多个检测点，在每个检测点处的拱顶悬挂瓦斯自动检测报警传感器、人工利用光干涉瓦斯测定仪或便携式瓦检仪，在主洞内靠近燃烧点处安装视频监控系统，并将上述装置与位于地面控制室内的显示器相连接，利用瓦斯自动检测报警传感器、人工利用光干涉瓦斯测定仪或便携式瓦检仪按照规定的频次对主洞内的气体含量、温度进行检测记录，相关工作人员利用显示器来观察主洞内的火焰情况及检测数据；

3)在掌子面前方5m处，采用钻孔机在洞外地面垂直向下钻孔，并在孔口处安装流量计和压力计，在钻孔过程中利用流量计和压力计对孔内喷出的瓦斯量及压力进行检测，当孔内喷出的瓦斯量较大且有一定压力时停止钻进，然后将瓦斯抽放管路的一端插入在孔中，并利用与瓦斯抽放管路另一端相连的抽放泵站强制排气，待瓦斯量及压力降低至安全值后，继续钻孔，如此反复，直到形成下端口位于拱顶处的地质探孔；继续利用瓦斯抽放管路强制排气，以使瓦斯喷出通道改变，同时减弱掌子面上喷出的瓦斯量和压力，使主洞内的瓦斯燃烧火焰逐渐熄灭；

4)待主洞内的瓦斯浓度满足施工作业条件后，利用喷射含有气密剂的混凝土的方式对掌子面进行封闭，待混凝土凝固后将在掌子面上形成封闭墙；

5)在主洞的侧壁上以上下交错的方式开设多个瓦斯抽放孔扩大洞室，即钻场，并采用锚喷方式进行支护；然后采用全液压钻机从每个瓦斯抽放孔扩大洞室内向斜后方的围岩中打设多个与主洞轴线呈不同夹角的抽放孔，之后将一根抽采管的一端铺设在主洞的一个侧壁上且与该侧壁上所有抽放孔的内端相连接，另一端从支洞引至洞顶外且与瓦斯抽放泵站相连，利用瓦斯抽放泵站强制排气；