湘桂铁路复线石山岭隧道抗瓦斯设计.pdf

湘桂铁路复线石山岭隧道抗瓦斯设计 李 兵 (中铁建柳州勘察设计院，广西 柳州 545007) 摘 要 ：为确保隧道施工及运营安全 ，针对湘桂铁路复线石 山岭隧道出口段穿越含煤地层 ，属低瓦斯工区 二级瓦斯地段 的情况 ．提 出了特殊的抗瓦斯衬砌、超前支护、气水并防并排设计和工程安全措施 。 关键词 ：湘桂铁路复线 ；石山岭隧道 ；抗瓦斯设计 ；复合式衬砌 ；气水并防；水气并排 石 山岭隧道位于湘桂铁路复线 DKll4+320～ 支护及二次衬砌均采用气密性混凝土 ，即在初期支 DK1l4+813段 ，隧道穿越含煤地层 ，其 中出 口工 区 护喷混凝土掺加气密剂及钢纤维 ，在二次衬砌模筑 (DKll4+540～DKll4+8l3段)属于低瓦斯工 区。石 混凝土掺加气密剂。气密剂可降低混凝土结构内部 山岭隧道 中线左侧约 300m处为红旗煤矿 白鹤观 、 空隙率，改善混凝土结构密实状况，使混凝土具有无 黑 山口井 。隧道 DKll4+540～DK114+8l3段地层与 局部缺陷、均匀密实的特点，有效提高混凝土的抗 白鹤观 、黑山口井所在地层基本一致 ，隧道所穿越煤 渗、抗蚀 、气密性能。气密剂的掺量为水泥重量的 层与矿井开采煤层系同一煤层。根据 白鹤观 、黑山口 10％．要求掺用气密剂后的喷混凝土和模筑混凝土 井实测资料 ．瓦斯绝对涌 出量分别为 0．209m3／min 透 气 系数 分别 不 大 于 l0 cm／S和 10-ucn1／S。 和 0．452m in，吨煤瓦斯含量实测最大值分别为 DKl14+779～DK114+813段衬砌类 型采用一般地段 0．387m3，t和 0．773m3t／，实测瓦斯压力最大值分别 双线明洞衬砌 ，不另进行专门的抗瓦斯衬砌设计 。 为 0．37MPa和 0．64MPa。当地煤层 的挥发份均达 31．73％以上 ，由此计算煤尘爆炸性指数均大于 1_2 瓦斯地段超前支护 隧道瓦斯地段施工超前 l5％，隧道穿越煤层均可能具有煤尘爆炸的危险性 。 支护采用全环设置工字钢架 ，间距 0．8m。采用全环 瓦斯工区瓦斯涌出量 0．452m3／rI1in。吨煤瓦斯含量 设置超前注浆小导管代替一般地段超前锚杆，小导 0．773m3，t，瓦斯压力 0．64MPa，根据 《铁路瓦斯隧道 管长度 5m，纵 向间距 3．2m。环向间距 0．5m，外插 技术规范》判定本隧道瓦斯工区为低瓦斯工区，瓦斯 角 28。，注浆压力为 2MPa，浆液为水泥浆 ，水灰 比 地段等级为二级瓦斯地段 。为保证隧道在施工及运 l：l。工字钢架及超前小导管共 同作用的超前支护措 营期间的安全 ，需有效控制施工及运营期间隧道内 施可起到加 固岩体 、填充围岩裂隙、封 闭围岩 、防止 空气中瓦斯浓度 ．隧道DKll4+540～DKll4+813段 瓦斯气体外溢的作用 ，有效降低施工期间洞内瓦斯 需进行抗瓦斯设计 ，采取特殊的隧道工程措施 。 浓度 ，保障施工安全 。 1 抗瓦斯衬砌及超前支护 2 气水并防并排 1．1 抗瓦斯衬砌 DKll4+540～+779段采用抗 瓦 2．1 气水并防 在隧道初期支护与二次衬砌之间 斯复合式衬砌，衬砌各主要设计参数 ：衬砌形式、喷 设置防水板 ，与一般地段只在拱墙设置不同，瓦斯地 混凝土厚度 、二次衬砌厚度 、预留变形量 、钢筋网、系 段 防水板采用全断面封 闭的瓦斯 隔离层 (HPDE 统锚杆 ．与一般地段 同级别围岩衬砌取值相 同。为控 板)，防止仰拱处瓦斯气体渗出。隔离层外衬闭孔泡 制衬砌外瓦斯气体溢出量，保证运营安全，隧道初期 沫垫层 ．垫层厚度不小于 4mm。隧道环向施工缝采 用双层防水设置，中埋式止水带及遇水膨胀式橡胶 排放管；水流积聚在气水混合窒下部 ，经气水混合室 止水带各一道 ；