鐵路煤系地層施工安全質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)交流材料

2016年9月中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司渝黔鐵路煤系地層施工安全質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)交流材料12345工程概況隧道煤與瓦斯簡(jiǎn)介安全質(zhì)量管控組織措施安全質(zhì)量管控技術(shù)措施安全質(zhì)量管控管理措施6結(jié)論與體會(huì)一、工程概況

渝黔鐵路天坪隧道位于貴州省北部，重慶與貴州省交界地段，趕水東至夜郎區(qū)間，行政區(qū)劃屬貴州省桐梓縣。本隧道全長(zhǎng)13978.252m，隧道設(shè)置“平導(dǎo)+2斜井+橫洞（主、副井）”。其中，橫洞瓦斯突出工區(qū)負(fù)責(zé)承擔(dān)DK128+234～DK124+860段3374m正洞，PDK128+240～PDK124+640段3600m平導(dǎo)的施工任務(wù)。橫洞（主井）位于線路前進(jìn)方向左側(cè)，與正洞左線中線相交于PDK128+234里程處，平面交角為78°39′53″，坡度-0.903%，橫洞（主井）長(zhǎng)1050m，與平導(dǎo)中線相交DK128+240里程處，主要負(fù)責(zé)正洞的開挖。橫洞（副井）位于線路前進(jìn)方向左側(cè)，與平導(dǎo)中線相交于PDK128+210里程處，平面交角為78°41′59″，坡度-0.904%，橫洞（副井）長(zhǎng)1061m，主要負(fù)責(zé)平導(dǎo)的開挖。隧道在DK127+710～DK127+850段穿越龍?zhí)督M煤系地層，瓦斯含量高、壓力大，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。圖1-1天坪隧道橫洞工區(qū)煤層地層總體平面布置圖二、隧道煤與瓦斯簡(jiǎn)介

天坪隧道DK127+710～DK127+850段穿越龍?zhí)督M煤系地層，龍?zhí)督M共有3～22層煤，主要有9層煤，其中穩(wěn)定可采的有2層，較穩(wěn)定的可采煤有3層，其余4層煤穩(wěn)定性差，局部可采。其中對(duì)隧道影響較大的為C3、C5、C6煤層。

根據(jù)實(shí)際揭露，天坪隧道C3、C5、C6各煤層煤質(zhì)為焦煤，其中C6煤層0.8～3.5m、平均1.48m，C5煤層0.7～3.6m、平均1.46m，C3煤層0.2～1.4m、平距0.6m。探明煤層層間距：C6～C5平層間距6.1m、C5～C3平均層間8.5m，煤層走向與隧道交角為64°，傾角72°，為急傾斜煤層，并伴隨有F12斷層的錯(cuò)動(dòng)。1.煤層情況圖2-1C3、C5、C6煤層縱斷面及平面圖DK127+710～DK127+850段二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）主要為粘土巖、砂巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r，夾3～23層煤及多層菱鐵礦，底部常有高嶺土及黃鐵礦（含黃鐵礦粘土巖），厚約80m。根據(jù)重慶煤科院瓦斯所實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)報(bào)告，C6煤層瓦斯噸煤含量達(dá)11.47方，瓦斯壓力1.036Mpa；C5煤層瓦斯噸煤含量9.87方，瓦斯壓力1.112Mpa；C3煤層瓦斯噸煤含量13.91方，瓦斯壓力1.342Mpa，孔口瓦斯監(jiān)測(cè)濃度最大達(dá)到8%，回風(fēng)流中瓦斯含量均小于0.5%。根據(jù)本次檢測(cè)報(bào)告可以判斷本區(qū)段煤系地層可定為瓦斯突出區(qū)段。2.瓦斯情況3.地質(zhì)情況圖2-2重慶煤科院對(duì)煤樣檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告三、安全質(zhì)量管控組織措施

在隧道施工進(jìn)場(chǎng)之初就成立了以公司總經(jīng)理為組長(zhǎng)的天坪隧道瓦斯施工包保領(lǐng)導(dǎo)小組。明確包保崗位職責(zé)。

施工項(xiàng)目也成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)、項(xiàng)目總工程師、安全總監(jiān)、外聘煤礦專家為副組長(zhǎng)的瓦斯安全質(zhì)量施工工作組，負(fù)責(zé)瓦斯隧道揭煤和施工期間的領(lǐng)導(dǎo)、組織、實(shí)施與應(yīng)急處理等所有工作。

同時(shí)成立了揭煤施工專家組進(jìn)行技術(shù)服務(wù)工作，并聘請(qǐng)河南理工大學(xué)作為煤系地層施工第三方監(jiān)理，對(duì)煤系地層的施工安全質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督管理。四、安全質(zhì)量管控技術(shù)措施1.通風(fēng)管理

采用軸流風(fēng)機(jī)機(jī)械壓入式通風(fēng)，主井、副井采用相互獨(dú)立的壓入式通風(fēng)系統(tǒng)，形成自然回風(fēng)流，加速瓦斯的稀釋和排放。

平導(dǎo)選用2×110kw軸流風(fēng)機(jī)與Φ1.5m風(fēng)管匹配，正洞選用2×132kw軸流風(fēng)機(jī)與Φ1.8m風(fēng)管匹配。風(fēng)機(jī)分別設(shè)于橫洞主、副井口20m以外，保證新鮮風(fēng)流送入掌子面，保證通風(fēng)質(zhì)量。采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管。同時(shí)要求施工單位聘請(qǐng)專業(yè)的通風(fēng)隊(duì)伍，負(fù)責(zé)通風(fēng)系統(tǒng)各種設(shè)備的管理和檢修，定期測(cè)試洞內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)量、氣溫、氣壓、瓦斯?jié)舛鹊炔⒆鞒鲈敿?xì)記錄，計(jì)算有效風(fēng)量。施工期間，保證連續(xù)通風(fēng)，在特殊情況下停風(fēng)時(shí)，應(yīng)同時(shí)停止工作，撤出人員，切斷一切電源，恢復(fù)通風(fēng)前首先檢查瓦斯?jié)舛?。圖4-1洞內(nèi)外通風(fēng)情況2.施工供電及設(shè)備管理

橫洞工區(qū)采用雙電源系統(tǒng)+備用發(fā)電機(jī)。通風(fēng)機(jī)、瓦斯排放及監(jiān)控系統(tǒng)采用專用雙電源系統(tǒng)，安裝電源切換裝置，實(shí)現(xiàn)斷電后及時(shí)切換到第二電源供電。洞內(nèi)供電安裝“接地保護(hù)、漏電閉鎖保護(hù)、過流、短路保護(hù)”三大保護(hù)裝置，洞內(nèi)、外裝設(shè)防雷電裝置。隧道內(nèi)所有電氣設(shè)備全部采用礦用防爆型，對(duì)運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行防爆改裝，并邀請(qǐng)桐梓縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)所、防爆改裝廠家對(duì)改裝后的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，出具檢驗(yàn)合格證書，以滿足瓦斯隧道設(shè)備防爆要求。

圖4-2運(yùn)輸設(shè)備改裝現(xiàn)場(chǎng)及產(chǎn)品合格證書圖4-3桐梓縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)所、項(xiàng)目部及防爆改裝廠家現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收?qǐng)D4-4洞內(nèi)防爆燈、防爆電纜、防爆接線盒、防爆開關(guān)等防爆設(shè)施圖4-5部分接地及防雷設(shè)施3.安全避險(xiǎn)6大系統(tǒng)（1）安全監(jiān)控系統(tǒng)選用了目前較成熟的KJ70NA型煤礦一體化安全監(jiān)控系統(tǒng)一套，配備相應(yīng)的傳感器和監(jiān)控分站。是一套集安全監(jiān)控、生產(chǎn)工況監(jiān)控內(nèi)容為一體的隧道安全生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)。圖4-6洞內(nèi)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置情況圖4-7洞內(nèi)安全監(jiān)控分站設(shè)置情況（2）人員定位系統(tǒng)考慮到與監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)（KJ70NA）兼容，選用KJ251A型人員管理系統(tǒng)。結(jié)合洞內(nèi)特殊的作業(yè)環(huán)境，采用遠(yuǎn)距離無線射頻識(shí)別技術(shù)、遠(yuǎn)程通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及防爆技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)洞人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、跟蹤定位、軌跡回放、考勤管理、報(bào)表查詢、信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、雙向通訊、人機(jī)交互、緊急搜救、生產(chǎn)調(diào)度等功能，并可方便接入綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。圖4-8自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)照片（3）緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)根據(jù)天隧道災(zāi)害危險(xiǎn)分析，在橫洞主井與副井聯(lián)絡(luò)隧道處（距離煤層400米，PDK128+210處）設(shè)置避難硐室，以便為災(zāi)變情況下作業(yè)人員提供緊急避險(xiǎn)場(chǎng)所，保障職工的生命安全。避難硐室內(nèi)部安裝了安全防護(hù)系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、降溫除濕系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、動(dòng)力保障系統(tǒng)、生存保障系統(tǒng)、排水排氣系統(tǒng)。圖4-9避險(xiǎn)硐室（4）壓風(fēng)自救系統(tǒng)在主井洞口附近設(shè)置空壓機(jī)房，安設(shè)兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)，向隧道用風(fēng)設(shè)備提供風(fēng)壓，同時(shí)兼做洞內(nèi)隧道內(nèi)壓風(fēng)自救系統(tǒng)供風(fēng)，壓風(fēng)自救管路同壓風(fēng)管路共用。（5）供水施救系統(tǒng)隧道供水施救系統(tǒng)與防塵灑水系統(tǒng)一體。在洞口建設(shè)有效容積為200m3水池,水經(jīng)凈化處理向地面、隧道供水，能夠滿足供水施救系統(tǒng)的需要。供水施救與壓風(fēng)自救系統(tǒng)配套設(shè)置，從隧道口開始每隔200米一處。圖4-10供水施救、壓風(fēng)自救系統(tǒng)（6）通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)選配1套HJK-120D型煤礦小型調(diào)度電話交換機(jī)，容量32門，使用23門，新建地面壓風(fēng)機(jī)房及風(fēng)機(jī)房安裝電話，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加電話門數(shù)。經(jīng)耦合器后通訊線路由主、副井引入平導(dǎo)和正洞，在開挖工作面安裝KT1017型本安電話機(jī)，在地面調(diào)度室、值班室、壓風(fēng)機(jī)房、主要通風(fēng)機(jī)房安裝普通話機(jī)，爆炸材料庫(kù)房、瓦斯抽放站安裝KT1017型本安電話機(jī)。圖4-11通信聯(lián)絡(luò)本安電話4.防止煤與瓦斯突出措施（1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)超前預(yù)報(bào)，防患于未然。天坪隧道橫洞高瓦斯工區(qū)煤系地層段采用物探（TSP203）、超前鉆孔、地質(zhì)素描、地質(zhì)調(diào)查等手段的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，物探（TSP203）每隔100m預(yù)報(bào)一次，搭接50m。準(zhǔn)確了解前方瓦斯、地質(zhì)情況，做到先知先覺，防患于未然，安全科學(xué)指導(dǎo)施工。圖4-12鉆孔現(xiàn)場(chǎng)及取芯照片（2）區(qū)域防突措施①穿層鉆孔煤層水力壓裂增透由于揭煤區(qū)域瓦斯壓力大、瓦斯含量高，加上橫洞工區(qū)任務(wù)重、工期短，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，并結(jié)合相鄰礦區(qū)的松藻煤電公司煤層透氣性較差的實(shí)際情況，采用穿層鉆孔煤層水力壓裂增透技術(shù)進(jìn)行區(qū)域防突。該方案設(shè)計(jì)煤層水力壓裂孔2個(gè)，利用平導(dǎo)在距C6煤層50m處施工的1#地質(zhì)孔作為煤層水力壓裂孔，在平導(dǎo)開挖面左側(cè)鉆場(chǎng)中增設(shè)2#水力壓裂孔，用高壓水泵向鉆孔內(nèi)煤層注高壓水、水壓裂煤體，以增強(qiáng)煤層透氣性，提高瓦斯抽采效果，縮短瓦斯抽采時(shí)間。②穿層網(wǎng)格鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯依據(jù)設(shè)計(jì)文件，平導(dǎo)與隧道正洞之間僅有約22m巖柱相間，小于兩者開挖輪廓線外14m最小控制范圍之和，且平導(dǎo)超前正洞開挖，經(jīng)綜合對(duì)比，從平導(dǎo)向正洞前方施工鉆孔與從正洞施工鉆孔進(jìn)行區(qū)域抽采，可減少正洞區(qū)域防突措施施工和瓦斯抽采環(huán)節(jié)，加快隧道施工進(jìn)度。圖4-13穿層鉆孔現(xiàn)場(chǎng)（3）支護(hù)措施①超前支護(hù)：煤系地層平導(dǎo)段采用加固圈3m超前預(yù)注漿；正洞采用加固圈5m超前預(yù)注漿，拱墻采用φ108mm的超前管棚。②二次襯砌：水氣排放系統(tǒng)完成后全環(huán)設(shè)置瓦斯隔離板，所在范圍內(nèi)一切輔助洞室，均設(shè)置全環(huán)瓦斯隔離板，瓦斯隔離板采用防水板+閉孔PE泡沫墊層（厚度≥4mm）。瓦斯隔離板接縫應(yīng)與隧道“三縫”錯(cuò)開；二次襯砌采用氣密性混凝土，集中混凝土攪拌站生產(chǎn)；防爆混凝土砼運(yùn)輸車運(yùn)輸砼；利用全液壓襯砌模板臺(tái)車、防爆混凝土輸送泵澆筑；拆模后襯砌內(nèi)表面騎縫涂刷專用材料，確保瓦斯封閉效果。5.風(fēng)電、瓦電閉鎖裝置

瓦斯自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有連續(xù)檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊墓δ埽跈z測(cè)到瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時(shí)，采用聲光形式報(bào)警，并切斷電源，實(shí)施瓦電閉鎖，洞內(nèi)作業(yè)人員在應(yīng)急照明或自帶礦燈的情況下撤離隧道。對(duì)移動(dòng)內(nèi)燃機(jī)械進(jìn)行瓦斯、油、電聯(lián)鎖改造后，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時(shí)，自動(dòng)切斷內(nèi)燃機(jī)械的油路和電路。對(duì)通風(fēng)機(jī)和送電電路進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，即風(fēng)電閉鎖。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)是向洞內(nèi)送電的前提條件，只有風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，通過瓦斯自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工檢測(cè)，達(dá)到向洞內(nèi)送電的條件后才能自動(dòng)向洞內(nèi)送電；風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，無論如何都無法向洞內(nèi)送電。五、安全質(zhì)量管控管理措施1.瓦斯監(jiān)測(cè)管理

要求聘請(qǐng)專業(yè)瓦斯監(jiān)控、檢測(cè)隊(duì)伍進(jìn)行管理。選用人工檢測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩種形式相結(jié)合的方式，兩種監(jiān)測(cè)結(jié)果相互印證，確保施工安全。

配置了專職的瓦檢員對(duì)工作面的CH4、CO、CO2、H2S等氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)作業(yè)面、開挖臺(tái)車、襯砌臺(tái)車處及洞內(nèi)其他部位跟班檢查。堅(jiān)持一炮三檢制度，作業(yè)前，作業(yè)時(shí)，下班前都須檢查到位，保證瓦檢數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)掌子面瓦斯?jié)舛?gt;或=0.5%時(shí)，瓦檢人員命令作業(yè)人員停止施工，并組織人員撤離掌子面至安全地點(diǎn)避險(xiǎn)。且選用了KJ70自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可全面監(jiān)控隧道內(nèi)各類安全、生產(chǎn)及電力參數(shù)，可匯接多個(gè)安全與生產(chǎn)環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。圖5-1瓦斯自動(dòng)檢測(cè)及人工孔口檢測(cè)2.進(jìn)洞及動(dòng)火管理

（1）對(duì)整個(gè)洞口進(jìn)行封閉式管理。距離洞口20m處采用10m自動(dòng)升降門滿足施工車輛出入，安裝金屬探測(cè)門滿足施工人員出入；嚴(yán)禁攜帶易燃、易爆、易產(chǎn)生火花和靜電的物品、手機(jī)以及未經(jīng)防爆改裝的設(shè)備進(jìn)入洞內(nèi)，嚴(yán)格執(zhí)行洞口檢身制度。安裝人員自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)洞人員信息自動(dòng)動(dòng)態(tài)顯視。嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)洞翻牌準(zhǔn)入制度，與自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)配合，動(dòng)態(tài)掌握進(jìn)洞人員信息。洞口為現(xiàn)場(chǎng)施工人員配備進(jìn)洞電瓶車以及個(gè)人安全防護(hù)用品。圖5-2洞口封閉管理，人員進(jìn)洞翻牌制度圖5-3洞口檢身、自動(dòng)監(jiān)控顯示、電瓶車出入

（2）嚴(yán)格執(zhí)行動(dòng)火管理制度，對(duì)高瓦斯隧道內(nèi)電焊、氣焊、切割等易產(chǎn)生火源的作業(yè)，每次務(wù)必由操作人員填報(bào)動(dòng)火申清單，經(jīng)過安全工程師對(duì)動(dòng)火的作業(yè)程序等安全防護(hù)措施認(rèn)可后，方可進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)。動(dòng)火時(shí)專職瓦檢員、安全員和監(jiān)理人員必須在場(chǎng)，確保作業(yè)地點(diǎn)附近20m范圍內(nèi)隧道頂部和支護(hù)背部無瓦斯積存超標(biāo)現(xiàn)象。動(dòng)火申清單只能單次使用，下次再需動(dòng)火，必須另外申請(qǐng)，以確保防護(hù)措施到位。3.嚴(yán)格質(zhì)量管理實(shí)名制

為嚴(yán)格工序管控，強(qiáng)化質(zhì)量問題追溯問責(zé)能力，項(xiàng)目制定了《隱蔽工程和關(guān)鍵部位作業(yè)實(shí)名制及責(zé)任追究辦法》，并嚴(yán)格按照管理辦法落實(shí)到位，嚴(yán)格獎(jiǎng)罰措施，并指定分管領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行主抓，確保瓦斯隧道施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。4.安全質(zhì)量培訓(xùn)

為提升現(xiàn)場(chǎng)施工人員的操作技能及應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)自救、互救能力，同時(shí)提高設(shè)備操作使用管理水平，規(guī)范操作人員持證上崗，確保安全生產(chǎn)。項(xiàng)目聯(lián)合桐梓縣安監(jiān)局、重慶市煤科院、重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院以及河南科技大學(xué)等相關(guān)單位舉辦安全知識(shí)培訓(xùn)班，從管理、技術(shù)、相關(guān)操作規(guī)程、案例分析等方面對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)。

通過理論與實(shí)際操作培訓(xùn)學(xué)習(xí)，參訓(xùn)人員充分掌握了煤系地層在現(xiàn)場(chǎng)施工管理中應(yīng)急處理的注意事項(xiàng)和日常檢查的重要內(nèi)容，在工作中真正地做到有的放矢，同時(shí)培訓(xùn)人員充分認(rèn)識(shí)到按章操作、遵規(guī)守紀(jì)的重要性，為全面杜絕違章指揮，杜絕違章作業(yè)，杜絕事故，做到警鐘長(zhǎng)鳴提供保障。圖5-4外聘專家講解礦井瓦斯知識(shí)及親自示范自救器使用圖5-5洞內(nèi)講解如何安全自糾及各類設(shè)施的使用5.應(yīng)急救援管理

根據(jù)天坪隧