瓦斯（溢出）地层公路隧道安全施工工艺标准
1 适用范围
适用于瓦斯（溢出）地层公路隧道。对有可能发生瓦斯溢出的隧道，施工前必须确定瓦斯探测方法，瓦斯稀释措施、防爆措施、紧急救援措施。隧道内只要可能存在瓦斯，必须按瓦斯隧道的要求组织施工。
2 主要应用标准和规范
瓦斯隧道施工在满足本工艺标准的同时，尚应满足以下标准，当与以下标准不一致时，应以下面的标准为准。
2.0.1 中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）。
2.0.2 中华人民共和国行业标准《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB 10120-2002/ J163-2002） 2.0.3 中华人民共和国行业标准《煤矿安全规程》（2004版）。
2.0.4中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》（JTJ 076-95）。
3 施工准备
3.1 技术准备
3.1.1根据设计文件及现场勘测（包括地质超前预报）预测煤层的位置、产状、厚度、瓦斯的贮存状态以及采空区的分布情况，编制瓦斯隧道专项施工组织设计，制定瓦斯控制方案、采空区的处治方案、安全技术措施及应急预案等。
3.1.2 瓦斯隧道除应按一般隧道布置勘探工作外，尚应适当增加钻孔，采取煤样和气样进行成分分析，并在现场进行瓦斯及天然气含量、涌出量、压力等测试工作。
3.1.3 根据勘测获得煤体结构情况及有关参数，进行煤层突出危险性预测和瓦斯隧道的瓦斯工区、含瓦斯地段的等级划分。
3.1.4开工前必须对施工作业及管理人员进行安全技术培训。爆破、电工、瓦斯检测等特种作业人员必须持证上岗。组织施工技术人员、操作人员学习瓦斯方面知识，由项目总工程师、现场施工负责人组织安全、技术员进行二级交底，由安全、技术员向工人进行三级交底，由安全负责人组织应急预案演练。
3.2 机具准备
3.2.1 地质超前预报设备：地质雷达。
3.2.2 钻孔设备：风动凿岩机、水平钻机。
3.2.3 出渣运输设备（防爆型）：装渣机、电瓶车、梭式矿车、内燃机车（有轨运输）；挖掘机、装载机、自卸汽车（无轨运输）。
3.2.4 供风、供水、照明设备：防爆型轴流风机二套、阻燃型防静电通风管、抽水机、高压水箱、发电机、变压器、防爆灯、
3.2.5 瓦斯检测设备：瓦斯检测仪器、瓦斯自动检测报警断电装置。 3.3 材料准备
3.3.1 建筑原材料：钢材、水泥、砂石料、外加剂等。 3.3.2 爆破材料：煤矿安全炸药和煤矿许用雷管。 3.3.3 防水材料：按设计要求准备。 3.4 作业条件
3.4.1 通过地质勘察、物探、钻探及坑探等手段，查明隧道煤层分布、瓦斯情况和影响瓦斯赋存的地质条件；各煤层特征、瓦斯成分、瓦斯涌出量预测和煤尘预测；做出本隧道煤与瓦斯突出危险性的评述。
3.4.2 配备专职工程地质技术人员，做好煤层对比、控制见煤距离，配合开展施工中的瓦斯突出日常预测工作；并根据揭煤的实际情况，重新验证煤与瓦斯的突出危险性。
3.4.3 建立可靠的通风系统，选择合理的通风方式，保持良好的通风状态，提供足够的风量；依靠通风系统，将瓦斯稀释至安全浓度范围之内。
3.4.4 建立和配备一套瓦斯检测仪表和控制装备，随时掌握瓦斯涌出变化和分布的动态，出现问题，及时处理。
3.4.5 瓦斯工区采用的各类机电设备、器材均采用防爆型。 3.4.6 制定瓦斯突发事件的预警措施方案，标牌设置在工地醒目处。
3.4.7 高瓦斯作业区设置二套供电电源。
4 施工操作工艺 4.1工艺流程（图4.1） 4.2 操作步骤及方法
瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共4类。低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3／min时，为低瓦
图4.1 工艺流程防水层、二次衬砌 下一循环 低瓦斯工区 施工掘进 初期支护 超前钻孔探测 高瓦斯或瓦斯突出工区 上半断面瓦斯排放 超前支护 上半断面开挖 上半断面初期支护 下半断面瓦斯排放 下半断面开挖 下半断面初期支护
斯工区；大于或等于0.5m3／min，为高瓦斯工区。瓦斯隧道只要有一处有突出危险，该处所在的工区即为瓦斯突出工区。
在非瓦斯工区及低瓦斯工区，仍可按照一般隧道的施工方法进行开挖、支护衬砌等作业，但要定时检测，加强通风，严格操作和安全规定；在有煤层和高瓦斯、瓦斯突出的区段的施工作业则应按照专门设计进行施工。
4.2.1 超前钻孔探测
超前探孔施工应符合下列规定：
1）接近突出煤层前，应在距设计煤层位置15~20m（垂距）处的开挖工作面打超前探孔1个，初探煤层位置。
2）在距初探煤层位置10m（垂距）处的开挖工作面上打3个超前探孔，并取岩（煤）芯，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置。
3）按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的关系，并分析煤层顶、底板岩性。
4）掌握并收集探孔施工过程中的瓦斯动力现象。 5）各探孔施工应满足下列条件：
（1） 每个探孔应穿透煤层并进入顶（底）板不小于0.5m。 （2） 正式探测孔应取完整的岩(煤)芯，进入煤层后宜用干钻取样。 （3） 各探孔直径不宜小于76mm。
（4） 钻孔过程中应观察孔内排出的浆液、煤屑变化情况，并做好记录。 4.2.2 上半断面瓦斯排放
采用钻孔排放作为防突的主要手段，钻孔排放瓦斯应按下列要求进行：
1）钻孔排放应先进行设计。设计内容应包括：煤层赋存状况、煤层参数、预测时的各项指标、排放范围、钻孔排放半径、排放时间、排放孔个数。每孔长度和角度。排放孔施工及排放期间的安全措施等。
2）排放时间、排放半径及排放孔个数，应根据排放范围及隧道总工期综合分析确定，其排放范围及排放孔角度可参照表4.2.2取值。
表4.2.2 钻孔排放参数值
排放范围（m） 左 ≥5 右 ≥5 上 ≥5~7 下 ≥3 排放半径（m） 0.3~1.0 排放时间(d) 15~30 水平角 0~90 排放孔角(0) 仰角 0~45 倾角 0~20 3）钻孔排放位置应设在距煤层垂距不小于3m的开挖工作面上，施钻时各孔应穿透煤层，并进入顶（底）板岩层不小于0.5m。
4）钻孔排放布孔时，在煤层厚度1／2处的孔距不应大于2倍排放半径，一般孔底间距不大于2m，并以此计算各孔的角度和长度。
5）当煤层倾角小、煤层厚、一次排放钻孔过长、俯角过大时，可采用分段分部多次排放，但首次排放钻孔的穿煤深度不得小于1.0m。
6）排放孔施工前应加强排放工作面及已开挖段的支护，防止坍塌造成突出。 7）排放孔施工必须严格按设计施钻，钻孔过程中应有专人检查其角度和长度。 8）排放孔施工过程中应注意观察各种异常情况及动力现象，当某孔施工中动力现象严重，可暂停该孔施工，待其他孔施工完后再补钻该孔。
9）每钻完一个孔应检测该孔瓦斯浓度，以后每天进行两次，掌握排放效果和修正排放时间。
4.2.3 超前支护
为防止煤层坍塌、岩体变形，结合防突需要，经过瓦斯排放，应及时按设计要求进行超前支护，加固岩体并封闭煤层裂痕，减少瓦斯溢出。
4.2.4 上半断面开挖
开挖前，应检验工作面前方10m的上中下左右部位的瓦斯突出危险性。每次进尺0.6~0.8m，预留变形量为15cm，防止大变形。采用以下方式进行弱爆破：周边眼不装药；加密炮眼，减少单孔装药量；煤层在导坑上部时，只打岩石眼，在煤层中不打眼、不装药；采用矿用安全炸药及五段电雷管。
1）钻孔
瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：
（1）开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1%，二氧化碳浓度小于1.5%。 （2）必须采用湿式钻孔。 （3）炮眼深度不应小于0.6m。 2）装药
瓦斯工区采用电雷管起爆时，严禁反向装药。采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。
在岩层内爆破，炮眼深度不足0.9m时，装药长度不得大于炮眼深度的1／2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2／3。在煤层中爆破，装药长度不得大于炮眼深度的1／2。
所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵。炮泥应用水炮泥或黏土炮泥。水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥填满封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮泥。
3）连线、爆破
爆破网路和连线，必须符合下列要求：
（1）必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空。
（2）母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧，若必须在同一侧时，母线必
须挂在电缆下方，并应保持0.3m以上间距。
（3）母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，并随用随挂，严禁将其固定。母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。
（4）必须采用绝缘母线单回路爆破。
（5）严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一串联网路中使用。
瓦斯工区必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒或半秒级电雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得大于130ms。
4）出渣运输
采用防爆装渣机装渣，有轨运输，防爆电瓶车牵引，矿车出渣，或采用装载机配合自卸汽车进行，无轨运输。
4.2.5 上半断面初期支护
上半断面开挖后，应按设计要求及时进行初期支护，并做好监控量测。初期支护应紧跟工作面，及时封闭岩面，防止瓦斯向隧道泄露，有利于施工安全，但由于放炮距离近，使拱部受到扰动。由于煤系地层岩石松软，强度低，凿眼容易，故只要多用风枪，及时凿眼放炮，在支护2h内大多能做到打眼放炮完成，此时混凝土尚未初凝，不致使混凝土质量受到影响。初期支护要求平整、光滑，不能有造成瓦斯聚集的死角。
4.2.6 下半断面瓦斯排放、开挖与支护 下部台阶瓦斯排放应采取下列措施： 1）可在上部台阶底部打俯角孔排放。 2）孔距与排距宜为1.0m。
3）每排排放钻孔连线应与煤层走向平行。 其余要求与上半断面施工的要求相同。 4.2.7 施作防水层与二次衬砌
初期支护完成后，应按设计及时铺设防水层，施作二衬混凝土。瓦斯地段的二衬混凝土一般采用气密性混凝土，全封闭复合式衬砌。气密性混凝土分初次衬砌和二次衬砌两次进行，在两层混凝土之间设置一道高密度的HDPE板作为瓦斯隔离层，以防止瓦斯泄漏，保证隧道运营安全。掺气密剂的混凝土施工应符合下列要求：
1）按设计强度要求的混凝土配合比通过试验确定。
2）原材料应按以上配合比进行称量，水的允许偏差为±1%，水泥及气密剂的允许偏差为±1%，砂石允许偏差为±2%。
3）原材料应按采用强制式搅拌机搅拌，不得采用人工拌和；水泥、气密剂及砂应先干拌1~1.5min，达到颜色均匀后，再加入石子及水搅拌1.5~2.0min，形成均匀的拌和物。 4）混凝土拌和物从搅拌机卸出至灌注完毕所需时间宜为40~60min。 5）应采用机械振捣，不得用人工振捣。
6）连续养护时间不得少于14d，并应避免在50C以下施工。 4.2.8 施工通风
低瓦斯工区的施工通风方式应采用压入式，也可采用巷道式。高瓦斯工区和瓦斯突出工区，施工通风方式宜采用巷道式。瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风，各开挖工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。
瓦斯隧道需要的风量，必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，且每人每分钟不得少于4m3，采用其中的最大值。按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；平行导坑仅作巷道式通风的回风道时，其瓦斯浓度应小于0.75%。
瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m／s。
瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于积聚的空间和衬砌模板台车附近区域，应采用空气引射器、气动风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。
4.2..9瓦斯检测
采用人工巡检和瓦斯遥测仪连续自动监测相结合的方式，两种方式相互印证。 1)人工巡检
配备专职瓦斯检查员，利用光学瓦检仪、便携式自动报警仪及迷你型四合一气体检测仪对巷道及工作面的CH4 、CO、CO2、H2S等有害气体进行监测。加强凿眼过程中及装药前和放炮后的瓦斯检测，重点检查电器设备集中的地点、二次衬砌作业面、开挖工作面等。
瓦斯检测地点为：
（１）开挖工作面和回风流中，爆破地点附近20m内的风流及局部垮帮冒顶处。 （２）坑道总回风中。
（３）局扇前、后10m内的风流中。
（４）各种作业平台和机械附近20m内的风流中。 （５）电动机及其开关附近20m内的风流中。 （６）避车洞及其他洞室中。
（７）煤层或接近地质构造破坏带，裂隙瓦斯、硫化氢及油气异常涌出地点。 ２）瓦斯自动连续监测系统
自动监测采用瓦斯遥测仪和遥测警报断电仪进行自动测试和手动报警，并建立风、瓦、电连锁系统和声光报警系统。在正洞开挖工作面、机电设备集中处、总回风巷、衬砌台车处各设一个甲烷传感器探头
。瓦斯浓度达到报警值时传感器探头发出声、光报警信号、断电仪发出光报警信号，计算机发出声音报警信号。瓦斯浓度超过断电值时，断电仪可自动切断超限区的电源，自
动检测系统仍正常工作。 5质量标准
5.0.1隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施应符合表5.0.1的规定。
表5.0.1隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施 序号 1 2 地点 低瓦斯工区任意处 局部瓦斯积聚（体积大于0.5m3） 开挖工作面风流中 回风巷或工作面回风流中 放炮地点附近20m风流中 煤层放炮后工作面风流中 局扇及电气开关10m范围内 电动机及开关附近20m范围内 竣工后洞内任何处 限值 0.5% 2.0% 1.0% 3 4 5 6 7 8 9 1.5% 1.0% 1.0% 1.0% 0.5% 1.5% 0.5% 超限处理措施 超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测 超限处附近20m停工，断电，撤人，进行处理，加强通风 停止电钻钻孔 超限处停工，撤人，切断电源，查明原因，加强通风等 停工，撤人，处理 严禁装药放炮 继续通风，不得进入 停机，通风，处理 停止运转，撤出人员，切断电源，进行处理 查明渗漏点，进行整治 5.0.2隧道通过的煤系地层，一般为IV、V级围岩，且地应力较高，初期支护要求平整、光滑，不能有造成瓦期聚集的死角。
5.0.3瓦期隧道施工过程中，穿过煤系层，隧道揭煤层对瓦期涌出量最大，危害最严重，准确计算瓦斯涌出量，配备相应的通风设备至关重要，揭煤前预探、预测、预钻，排放瓦斯，检验开挖支护，安全防护均进行严格控制。
6成品保护
6.0.1加强施工通风，降低瓦斯浓度，做好瓦斯排放工作。 6.0.2加强瓦斯的检查和量测工作。
6.0.3各工序作业应各个遵守安全规程，规范化作业。
6.0.4无论正洞或其他捕助坑道，必须随掘进随衬砌，迅速缩小围岩暴露面，尽快封闭瓦斯地段，以免瓦斯积滞。
6.0.5隧道竣工后，应继续对瓦斯渗入及含量进行观测，当封堵等措施仍无法隔绝时，应考虑增设运营期间机械通风。
7质量记录
7.0.1钻孔岩芯取样试验记录。 7.0.2瓦期检测记录。 7.0.3围岩监控量测记录。 7.0.4原材料进场复验记录。 7.0.5各工序施工原始记录。 7.0.6混凝土配合比试验报告。 7.0.7混凝土试件强度报告。 7.0.8锚杆、砂浆施工记录。 7.0.9锚杆拉拔试验记录。 7.0.10钢筋施工记录。
8.安全与环保措施
8.1安全措施 8.1.1施工安全措施
１）严格执行“一炮三检制”和“三人连锁爆破制”。
２）瓦斯工区爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用瞬发电雷管。
３）洞内爆破时，人员应撤至洞外。当隧道太长时，单线必须撤至300m以外，双线上半断面必须撤至400m以外，双线全断面必须撤至500m以外。
４）钻孔、装药、封泥和放炮都必须符合瓦斯防爆的有关规定，严禁采用明火放炮。 ５）高瓦斯工区及瓦斯突出工区，不应进行电焊、气焊、喷灯焊接、切割等工作。当情况特殊不可避免时，在焊接、切割等工作地点前后各20m范围内，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%，并不得有可燃物，两端应各设一个供水阀门和灾火器，并在作业完成前由专人检查，确认无残火后方可结束作业。
8.1.2施工通风安全措施
１）要选用防爆型风机、阻燃型防静电风管，风机距洞口20m布设。
２）施工过程中加强瓦斯隧道施工通风管理，对通风机械设备、通风管路要做到经常性维护保养和检查，降低通风系统的故障率、减少通风管路的漏风量，确保施工通风系统正常和通风效果。
３）瓦斯隧道施工通风机必须设两路供电系统，并装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路电源应有15min启动，保证风机的运转。注意保证施工通风供电线路的维护、管理和检修，必须配置自发电及备用供电系统，避免因停电或供电线路故障时造成洞内瓦斯积聚或超限。
４）因工序衔接、施工组织等临时停工的施工地点不得停风，不得在停风或瓦斯超限的区域进行机械施工作业。
５）发生瓦斯涌出、喷出的异常状况时，必须及时采取措施，首先考虑杜绝一切可能产生火源、断电、加强通风，同时尽快撤出施工人员，对隧道进行警戒，进一步研究考虑采取抽排瓦斯的具体安全措施。
8.1.3瓦斯检测安全措施
１）要设专职瓦斯检测员，实行“三班制”24h不间断巡查检测。检测频率每小时检查一次，瓦斯浓度的测定应在隧道风流的上部。
２）对瓦斯检测仪器、装置要经常性检查和校准，确保其精度和有效性。
３）加强对洞内死角，尤其是隧道上部、坍塌洞穴、避人（车）洞等各个凹陷处通风不良、瓦斯易积聚的地点，严格进行浓度检测。
４）瓦斯检测人员工作时应有安全防护装备。 8.1.4机电设备管理安全措施
１）瓦斯工区使用的光电测距仪及其他有电源的仪器设备，均应采用防爆型。 ２）安装后的机电设备，必须经过外观、防爆性能、操作性能的检查，合格后方可投入使用。
３）机电设备重点检查专用供电线、专用变压器、专用开关、瓦斯浓度超限与供电的闭锁情况。供电线路应无明接头，接头连接应牢固、紧密不松散，有漏电保护及接地装置，电缆悬挂整齐，防护装置齐全等。
４）电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3m。
５）所有洞内照明一律采用防爆型照明灯具。
６）防止洞内施工机械摩擦火花和机械磨擦、冲击热源引起的瓦斯隐患。 8.1.5消防（防火）安全措施
１）消防（防火）设施：必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中经常保持不小于200m3储水量，保持一定的水压；设置灭火器等灭火设备或设施，并经常保持良好状态。 ２）洞内火源管理：必须严格执行“严禁烟火进入隧道”的安全规定，作业人员进洞前，必须经洞口值班人员检查，严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入洞；洞内严禁使用灯炮和电炉等，不得从事电、气焊等工作；洞口值班房、通风机房等洞口附近20m范围内不得有火源；出渣运输车辆要安装尾气排放净化器，防止排放尾气带有火花。
３）易燃品管理：瓦斯隧道洞内及洞口附近不得存放各种油类，废油及时运出洞外；加强油料运输管理，严禁在瓦斯隧道洞内及洞口附近发生油料的“滴、漏、跑、冒”现象，留下安全隐患。 8.2环境保护措施
8.2.1注意防尘、防有害气体，经常喷雾洒水，以降低粉尘含量，同时溶解少量有害气体，使空气保持清新，隧道作业环境应符合卫生标准。
8.2.2钻孔时采取湿式凿岩，严禁干式凿岩。 8.2.3施工废弃水应控制排放。
8.2.4出渣应运至指定地点，对煤系地层炮渣应按设计指定地点进行堆弃，并做出妥善处理，以免污染附近水源。
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