[发明专利]公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法

说明书

本发明公开一种公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法，包括预先获取煤层组每一层煤的产状与隧道的位置关系；在施工掘进至10m岩柱处时，对煤层组突出危险性进行判断；当判断到无突出危险性时，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；在施工掘进至5m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标△h2是否小于临界指标；若是，则继续施工掘进；在施工掘进至2m岩柱处时，测定煤粉钻屑解吸指标△h2是否小于临界指标；若是，根据煤层倾角等特性，采用局部或全部断面一次性揭开该层煤。本发明技术方案能够缩减揭煤工期和提高施工效率，提高施工的准确、安全、可靠、快速、经济、简易性，并符合节能环保的要求。

技术领域

本发明涉及高速公路隧道煤层瓦斯突出预测和效验技术领域，特别涉及一种公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法。

背景技术

高速公路隧道断面大，一般都采用左右洞分离式隧道布置，当线路与突出煤层相交时，左右洞施工时，均会穿越煤层，高速公路隧道煤与瓦斯突出的特点为强度大、瓦斯量大、破坏作用大，危害严重，当大断面隧道和近距离隧道，煤层瓦斯压力，在揭煤施工时煤与瓦斯突出危险性较大。因此，在开挖高速公路隧道时，通常需要进行瓦斯突出危险性预测。该瓦斯突出危险性预测是为了判定在煤层瓦斯隧道施工时，开挖工作面是否有突出危险，以便为制定后续施工技术方案提供依据；准确突出预测是确保隧道施工及揭煤施工的安全，同时检测的指标有效指导设计和施工制定针对性的防突措施实施。

目前，在公路隧道进行突出危险性预测时，规范采用的预测指标包括：瓦斯压力法、瓦斯含量，钻屑瓦斯解析指标或瓦斯涌出初速度。其中，突出预测指标均吸纳了煤矿行业防突治理的相关规定，其特点是确保安全岩柱10m的条件下，通过选择测量测定瓦斯压力或瓦斯含量，增加煤层坚固系数、瓦斯放散初速度或解吸指标等判断开挖工作面是否有突出危险性，对突出煤层采取措施降低治理突出煤层。

然而，上述煤矿行业防突治理中的煤层突出预测指标方法中测定瓦斯压力时间长，测试工作量大，测试周期长，受现场地质情况及施工工艺影响易出现误判。而且，由于交通隧道与煤矿巷道功能和目的不同，同时在设计选线思路、煤层突出治理边界要求、对煤层需求、巷道断面尺寸、掘进工艺、工作环境、运输条件等有诸多不同，很多指标不完全适宜交通隧道。例如：天城坝隧道设计瓦斯压力7.4MPa，瓦斯含量21.99m/t，在实际施工中，对C7和C8煤层在采用超前地质钻孔时，发现该煤层群共6层煤，煤层最小净距0.3m-5.8m。每一层煤之间的岩柱厚度均不满足规范规定的10m突出预测和突出治理，5m校验和2m揭石门的强制要求，C7和C8每一层之间的有效净距离不满足规范要求，定义为零净距煤层组。此时，煤层瓦斯之间相互影响，相互交织，掌子面瓦斯压力法预测突出结果易出现误判，给隧道施工带来极大的安全风险。也即，目前煤矿行业防突治理系统在高速公路、铁路方面，对瓦斯隧道煤层群危险性预测、防突措施等方面缺乏针对性研究和指导性意见。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高速公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预及效验测施工方法，旨在高速公路隧道穿越煤层群，煤层之间净距离不满足规范新要求最小岩柱要求，单独煤层不能满足规范强制性条款要求时，通过合理选取预测指标，简化工艺和工序，在确保安全的前提下，缩减揭煤工期和提高施工效率，提高施工的准确、安全、可靠、快速、经济、简易性，并符合节能环保的要求。

为实现上述目的，本发明提出的公路穿零净距煤层组瓦斯突出危险性预测及效验施工方法包括以下步骤：

S10、预先获取煤层产状与隧道的位置关系；

S20、在施工掘进至10m岩柱处时，根据钻孔动力现象对煤层组的突出危险性进行初步判断，同时对煤层进行取样，结合检测所有的煤层瓦斯含量X0、煤坚固系数f、瓦斯放散初速度Δp以及瓦斯解吸指标△h2对煤层突出危险性进行精准判断，只要其中任意一层煤有突出危险性，判定该煤层组有突出危险性；当判断到无突出危险性时(所有煤层煤层均没有突出危险性)，按照高瓦斯隧道正常组织施工掘进；当判断到有突出危险性时，采取施工抽采钻孔或超前排放钻孔措施对煤层瓦斯进行抽排，直至消除突出危险性；