华蓥山隧道煤层瓦斯的预测预报.doc

华蓥山隧道煤层瓦斯的预测预报 隧一处九公司 屈天祥 摘要：本文以华蓥山隧道为工程实例，对隧道穿越煤层、瓦斯时，煤层瓦斯的层位、产状、突出危险性、瓦斯的预测预报方法进行简要阐述，以供类似工程参考。 1.前言 华蓥山隧道为全长4705.95m，上下行分离式单洞双车道高速公路隧道，地处川东地区华蓥山山脉，煤炭资源丰富，同时，又是川东煤气层的尾部，工程地质提别特别复杂。 华蓥山公路隧道东段穿越K1煤层起点为：左线ZK35+750（距洞口1694cm）；右线YK35+680（距洞口1726m），该地段为二叠系龙潭组（BL）煤系地层，围岩为中薄层泥岩，粉砂岩，炭质页岩，铝土质粘土岩和煤线，岩体中节理发育4组，间距0.13~1.0m，产状为125°∠35°。煤层变化较大，厚度为1.4~4.0m，隧道轴线穿越处为1.97m，倾角35°，隧道轴线方位为S129°9′46″E与K1煤层揭煤点基本正交。揭煤点K1煤层瓦斯压力1.44MPa（梯度计算值），煤层瓦斯含量为9.19m3/t（间接测定值）。揭煤点瓦斯最大涌出量预计在11.04m3/min（全断面揭开），炮后正常涌出量为4.01m3/min。半断面揭煤最大涌出量为4.58m3/min，炮后正常涌出量为1.69m3/min。揭煤时，具有煤层与瓦斯突出危险。该段围岩类别为Ⅱ类围岩，施工时稳定性较差，有坍塌危险。 准确预测预报K1煤层的位置、厚度、瓦斯含量、瓦斯的压力、突出危险性、围岩稳定性、地下水情况，对制定有效的施工措施和安全措施，防止安全事故有非同小可的意义。 2.煤层瓦斯的预测预报 2.1.K1煤层层位及产状预测 根据设计图，提前30m进行地质雷达探测，初步确定煤层位置，距煤层10m时，停止推进，布置探测孔，采用钻孔方法准确探测。共布置4个孔，（如图4.2.3-1左线，4.2.3-2右线）。主要掌握煤层实际产状及厚度，瓦斯储存状态，为留足揭煤时安全岩柱提供依据。孔径为75mm，孔深进入煤层底板0.5m。布置探孔时，本着一孔多用的原则，既作取样分析用，又作为瓦斯排放及测压用。所有钻孔详细记录岩芯资料，钻进深度，孔位角度，起钻桩号以及观察、记录是否有喷孔、卡钻、顶钻现象。经过钻探和测定，K1煤层东翼倾角α=32°；煤层走向与隧道轴线夹角为82°，即产状为：122°∠32°。煤层真厚m=2.86米。 2.2.突出危险性预测 ⑴.预测位置及参数 在隧道掘进面距煤层5m垂距时，停止掘进，进行煤层瓦斯压力测定（P），并取出样芯测定其它参数，如：煤的瓦斯放散初速度（ΔP），煤的坚固性系数（F），钻屑瓦斯解收指标（Δ h2或k1值），瓦斯涌出初速度（qm），并观察是否有卡钻、顶钻、喷孔现象，为综合评定煤层危险程度提供依据。 ⑵钻孔及预测方法 左线设在上导坑ZK35+691.6处进行。B1、B2、B3、B4为预测孔，开孔孔径为60mm，见煤层后换为42mm，在孔口接煤粉，测定预测参数值。右线设在下半断面，YK35+706.8 处进行。 钻孔在见煤时分段取样进行有关煤层瓦斯预测参数的测定。钻孔完毕后，立即在孔口用黄泥堵孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度的大小及衰减状态，作为判别突出危险性的参数之一。 ⑶.预测参数临界值的参考值及预测结果 按照防突《细则》规定相关预测参数临界值作为本次衡量K1煤层突出危险程度的主要依据，同时也参考国内外有效判断煤层突出危险性的经验评价突出危险性。 2.2.2.钻孔及预测方法 左线设在上导坑ZK35+691.6处进行。B1、B2、B3、B4为预测孔，开孔孔径为60mm，见煤层后换为42mm，在孔口接煤粉，测定预测参数值。右线设在下半断面，YK35+706.8 处进行。 钻孔在见煤时分段取样进行有关煤层瓦斯预测参数的测定。钻孔完毕后，立即在孔口用黄泥堵孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度的大小及衰减状态，作为判别突出危险性的参数之一。 2.2.3.预测差数临界值的参考值及量侧结果 按照防突《细则》规定相关预测参数临界值作为本次衡量K1煤层突出危险程度的主要依据，同时也参考国内外有效判断煤层突出危险性的经验评价突出危险性。 预测K1煤层突出危险性单项指标临界参考值见表1 表1 煤层突出危险性 煤层破坏类型 ΔP F P（MPa） qm（L/min） △h2（Pa） K1（ml/g min1/2 突出危险 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 10 0.5 0.74 ≥160 ≥0.4 4~5 K1煤层实际预测指标值见表4.2.3-2 表2 线别 煤层破坏类型 △P F P(MPa) K1(ml/g .min1/2) Q(l/min) 说明 左线 Ⅱ 10.25 0.46 0.7 0.343 0~7 1、8个见煤钻孔中只有一个轻微喷孔 ；2.、P值为试验室测定。 右线 Ⅱ 13 0.3 0.7 0.3