隧道瓦斯灾害的特征及防治(2020版)

( 安全技术 )

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隧道瓦斯灾害的特征及防治

(2020版)

Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people

make mistakes

隧道瓦斯灾害的特征及防治(2020版)

一、概述

在瓦斯隧道的施工过程中，由于存在着瓦斯突出和爆炸的隐患，一些先进的隧道施工技术和成熟的施工方法的应用，受到一定的限制。据不完全统计，建国以来我国修建了13座铁路瓦斯隧道，总延长40km左右，积累了许多宝贵的经验。隧道选线时即应尽量避免不良地质和煤与瓦斯突出地带，只有在万不得已时才出现穿越煤层瓦斯的情况。因此，一般来说隧道勘测选线阶段的瓦斯预测比煤田矿井的瓦斯预测要难得多，预测精度也低得多。铁路隧道的开挖断面通常为50~120m?，而煤巷掘进断面通常为7~12m?，因此，总结瓦斯隧道施工技术已成为当务之急。

二、瓦斯灾害的特征

1．瓦斯的形成

瓦斯是无色、无味、无臭的一种混合气体，甲烷(CH4）与乙烯（C2H2)，遇明火容易发生爆炸。但有时可以闻到类似苹果的香味，以自由气体状态存在于煤层或围岩的裂缝、孔隙之中，其量的大小主要决定于贮存空间的体积、压力和温度。当压力、温度变化时，游离瓦斯转化为吸着瓦斯称为吸附，吸附瓦斯转化为游离瓦斯称解吸。

瓦斯极易燃烧，但不能自然，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸。当坑道中的瓦斯浓度小于5％或大于16％时，遇到火焰只是在火源附近燃烧而不会爆炸；瓦斯浓度在5％~6％到14％~16％时，遇到火源便会爆炸，9.5％左右时爆炸威力最大，但瓦斯浓度大于43％时，一般遇火也不能燃烧，瓦斯浓度爆炸界限见表1。

2．瓦斯的放出类型

瓦斯放出是地层中的瓦斯气体在地应力作用下沿岩体构造裂隙外漏的表现。归纳起来，发生瓦斯放出有二个主要因素：地应力、瓦斯和围岩结构，而地应力和围岩中瓦斯的存在是引起瓦斯放出的

主要因素。从岩层中放出瓦斯，可分为几种类型：

(1）瓦斯的渗出：它是缓慢的地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种“嘶嘶”的声音。

(2）瓦斯的喷出：比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂隙或孔洞中放出，喷出的时间有长有短，通常由较大的响声和压力。

(3）瓦斯的突出：在短时间内，从煤层或岩层中突然猛烈地喷出大量的瓦斯，喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大的轰响，并夹有煤块或岩块。

以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为最大。

三、地质因素对瓦斯赋存及分布的影响

煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素共同作用的结果，影响瓦斯赋存及分布的因素是多种多样的。大量研究成果表明：地质构造对瓦斯赋存具有控制作用，褶皱、断层等不同的构造是控制瓦斯赋存及分布的重要因素。

1．聚煤古环境对瓦斯赋存及分布的影响

适宜的成煤建造特征总体上控制煤与瓦斯形成条件，我国绝大多数聚煤古环境为二叠系煤层，少数为侏罗系，极少数为石炭系煤层。煤与瓦斯是地质作用的产物，它们的产生、赋存、富集均受地质条件的控制。而瓦斯主要赋存于煤层中而煤层赋存在含煤系中，因此，含煤系的建造特征是瓦斯形成和保存的基础条件。一般来讲，在三角洲、滨海平原等环境中形成的瓦斯涌出量趋势较大，突出较严重。

2．地质构造对瓦斯赋存及分布的影响

(l）煤层埋藏深度对瓦斯赋存的影响

煤层的埋藏深度越深煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难。同时，深度的增加也使煤层在压力的作用下降低了透气性，有利于保存瓦斯。在近代开采深度范围内，煤层的瓦斯含量随深度的增加而呈线性增加。

(2）构造体系与瓦斯赋存及分布的关系

巨型纬向构造带的活动对内生矿床的生成，不同地质时期建造都有控制作用。天山-阴山带和昆仑山-秦岭带明显控制了各含煤建