專利名稱：隧道瓦斯快速排放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道瓦斯的排放技術(shù)，具體為一種隧道瓦斯快速排放方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著工程技術(shù)和社會的發(fā)展，高速公路、高速鐵路、引水工程等隧道工程 建設(shè)項目越來越多，不可避免地遇到煤層、采空區(qū)等含瓦斯地質(zhì)。目前，瓦斯隧道施工主要 是借鑒煤礦應(yīng)對瓦斯的成熟技術(shù)，并已形成一套可行的方法。一般采用壓入式通風(fēng)稀釋法 (使其降低至非爆炸濃度以下和對人體有害濃度以下，并逐步擠排出洞外)。其中相應(yīng)安全 規(guī)程中強行規(guī)定，普通隧道要求洞內(nèi)風(fēng)速不小于0. 15m/s，煤礦巷道內(nèi)最小風(fēng)速要求不小于 1.0 m/s，參照執(zhí)行煤礦標(biāo)準(zhǔn)時，瓦斯隧道洞內(nèi)最小風(fēng)速亦不小于1.0 m/s。相比之下瓦斯隧 道通風(fēng)量是普通隧道通風(fēng)量的7倍以上。隧道工程開工前，必須根據(jù)地質(zhì)鉆探報告做出安全風(fēng)險評估，凡具有瓦斯出露風(fēng) 險的隧道，在施工通風(fēng)設(shè)計時，均按照有瓦斯隧道的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)進行計算、配置通風(fēng)設(shè)備。普通隧道施工時，通風(fēng)一般采用兩種方式，即連續(xù)小風(fēng)量的持續(xù)性通風(fēng)和短時大 風(fēng)量的強化通風(fēng)。持續(xù)性通風(fēng)的主要任務(wù)是維持施工人員、施工機械、施工爆破等耗氧的 即時補充，同時兼有稀釋有害空氣濃度的作用；強化通風(fēng)指高速、高壓、大風(fēng)量、短時通風(fēng)方 式，快速將高濃度的有害空氣稀釋到安全濃度以下，并在風(fēng)壓的作用下，將有害空氣推送出 隧道洞外。瓦斯隧道一般僅采用強化通風(fēng)一種形式。較長的隧道，具有瓦斯出露風(fēng)險的段落往往較短，僅占其中一部分，但為了保證施 工安全，必須按照瓦斯隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)配置通風(fēng)設(shè)備。同時，瓦斯出露并非都是高濃度的，有 時濃度很低，但只要檢測到有瓦斯存在，均必須按照瓦斯隧道標(biāo)準(zhǔn)進行強化式通風(fēng)。在尚未貫通的瓦斯隧道內(nèi)，瓦斯出露地段主要分布在掘進面至二次襯砌之間的 施工區(qū)域內(nèi)，當(dāng)施工通過瓦斯地段(煤層、采空區(qū)等)，若瓦斯出露量小、濃度低、持續(xù)時間長 時，長時間采用強化通風(fēng)方式通風(fēng)成本極高、同時通風(fēng)設(shè)備連續(xù)工作故障率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有隧道內(nèi)的瓦斯采用長時間強化通風(fēng)存在成本高且通風(fēng)設(shè)備 故障率高的問題，提供了一種隧道瓦斯快速排放方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的隧道瓦斯快速排放方法，采用如下步驟a、 隧道掘進面下部鉆孔探明煤層位置并檢測瓦斯出露量及濃度；b、掘進面下部孔內(nèi)插入外端 封口且與其密封的導(dǎo)氣管；C、掘進面噴射混凝土形成防漏墻；d、掘進面上部鉆孔并插入外 端封口且與上部孔密封的排氣管；e、導(dǎo)氣管外端通高壓氣體，將煤層內(nèi)的瓦斯壓至煤層上 部；f、打開排氣管外端封口排放瓦斯并通風(fēng)將瓦斯排出隧道。作業(yè)時，通過在掘進面上、下 部設(shè)置導(dǎo)氣管和排氣管，并利用瓦斯的質(zhì)量較輕的特點，通過高壓空氣將煤層內(nèi)的瓦斯向 上移動、聚集后經(jīng)排氣管排出，克服了隧道內(nèi)的瓦斯采用長時間強化通風(fēng)存在成本高且通 風(fēng)設(shè)備故障率高的問題。
打開排氣管外端封口時控制瓦斯的排放濃度在允許標(biāo)準(zhǔn)以下，并采用長時間小風(fēng) 量的持續(xù)性通風(fēng)方式將瓦斯排出隧道，當(dāng)瓦斯排放濃度較低時，能夠被小風(fēng)量持續(xù)性通風(fēng) 稀釋到安全濃度以下，節(jié)省大量的通風(fēng)能耗。打開排氣管外端封口時控制瓦斯一次性大量排放，并采用強化通風(fēng)方式將瓦斯快 速排出隧道，當(dāng)瓦斯大量排放、濃度較高時，通過強化式通風(fēng)風(fēng)速高、集中處理瓦斯的不利 影響，由于歷時較短，也能達到節(jié)省能耗的目的，當(dāng)大部分高濃度瓦斯被排出隧道后，即可 將強化通風(fēng)轉(zhuǎn)換為小風(fēng)量的持續(xù)性通風(fēng)。高壓氣體為氮氣或二氧化碳，保證對人體無害的情況下避免了高壓氣體與瓦斯混 合發(fā)生意外的問題。本發(fā)明利用提高含瓦斯地層壓力的手段，將瓦斯快速排出，通過強化通風(fēng)集中處 理，將長時間大風(fēng)量通風(fēng)改為短時間強化通風(fēng)，具有明顯的節(jié)能效應(yīng)；或?qū)⑼咚跪?qū)趕至隧道 施工區(qū)域之外的地層或排放至地表大氣中，達到降低通風(fēng)成本的目的；應(yīng)用于公路、鐵路、 水工隧道的施工，亦可用于其它類型的地下工程。
具體實施例方式隧道瓦斯快速排放方法，采用如下步驟a、隧道掘進面下部鉆孔探明煤層位置并 檢測瓦斯出露量及濃度；b、掘進面下部孔內(nèi)插入外端封口且與其密封的導(dǎo)氣管；C、掘進面 噴射混凝土形成防漏墻；d、掘進面上部鉆孔并插入外端封口且與上部孔密封的排氣管；e、 導(dǎo)氣管外端通高壓氣體，將煤層內(nèi)的瓦斯壓至煤層上部；f、打開排氣管外端封口排放瓦斯 并通風(fēng)將瓦斯排出隧道。打開排氣管外端封口時控制瓦斯的排放濃度在允許標(biāo)準(zhǔn)以下，并 采用長時間小風(fēng)量的持續(xù)性通風(fēng)將瓦斯排出隧道；打開排氣管外端封口時控制瓦斯一次性 大量排放，并采用強化通風(fēng)將瓦斯快速排出隧道；高壓氣體為氮氣或二氧化碳。具體實施過 程中，利用超前水平地質(zhì)鉆孔探明煤層位置，并利用瓦斯探測器在水平地質(zhì)鉆孔處進行檢 測；防漏墻是利用噴射混凝土快速封堵掘進面，向含瓦斯地層的隧道壓入高壓空氣，可迫使 瓦斯通過煤層空隙、地質(zhì)勘測遺留鉆孔等通道向外擴散或排除，從而大幅度降低了瓦斯地 層中瓦斯的含量和濃度，減輕了隧道施工通風(fēng)需求量，降低了通風(fēng)能耗。
權(quán)利要求
1.一種隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于采用如下步驟a、隧道掘進面下部鉆孔 探明煤層位置并檢測瓦斯出露量及濃度；b、掘進面下部孔內(nèi)插入外端封口且與其密封的導(dǎo) 氣管；C、掘進面噴射混凝土形成防漏墻；d、掘進面上部鉆孔并插入外端封口且與上部孔密 封的排氣管；e、導(dǎo)氣管外端通高壓氣體，將煤層內(nèi)的瓦斯壓至煤層上部；f、打開排氣管外 端封口排放瓦斯并通風(fēng)將瓦斯排出隧道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于打開排氣管外端封口 時控制瓦斯的排放濃度在允許標(biāo)準(zhǔn)以下，并采用長時間小風(fēng)量的持續(xù)性通風(fēng)將瓦斯排出隧 道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于打開排氣管外端封口 時控制瓦斯一次性大量排放，并采用強化通風(fēng)將瓦斯快速排出隧道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隧道瓦斯快速排放方法，其特征在于高壓氣體為氮氣或二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種隧道瓦斯快速排放方法，解決了現(xiàn)有隧道內(nèi)的瓦斯采用長時間強化通風(fēng)存在成本高且通風(fēng)設(shè)備故障率高的問題。采用如下步驟a、隧道掘進面下部鉆孔探明煤層位置并檢測瓦斯出露量及濃度；b、掘進面下部孔內(nèi)插入外端封口且與其密封的導(dǎo)氣管；c、掘進面噴射混凝土形成防漏墻；d、掘進面上部鉆孔并插入外端封口且與上部孔密封的排氣管；e、導(dǎo)氣管外端通高壓氣體，將煤層內(nèi)的瓦斯壓至煤層上部；f、打開排氣管外端封口排放瓦斯并通風(fēng)將瓦斯排出隧道。本發(fā)明利用提高含瓦斯地層壓力的手段，將瓦斯快速排出，通過強化通風(fēng)集中處理，具有明顯的節(jié)能效應(yīng)，達到降低通風(fēng)成本的目的；應(yīng)用于公路、鐵路、水工隧道的施工，亦可用于其它類型的地下工程。
文檔編號E21F7/00GK102116171SQ201110088220
公開日2011年7月6日 申請日期2011年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月9日
發(fā)明者衛(wèi)青元, 楊永宏, 王新民, 王樹成, 董琪 申請人:中鐵十七局集團第五工程有限公司