南吕梁山隧道揭煤突出危险性评价及施工验证.doc

1、南吕梁山隧道揭煤突出危险性评价及施工验证摘要：根据对山西中南铁路南吕梁山隧道煤系地层地质勘察实测得到的各项煤层瓦斯基础参数，依据煤与瓦斯的突出危险性评价指标进行了评价，科学地指导了揭煤的设计与施工，保证工程安全实施。 关键词：地质勘察，煤层瓦斯基础参数，突出危险性评价 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 南吕梁山隧道位于山西省临汾市境内，隧道线路贯穿南吕梁山山脉以东及临汾盆地边缘丘陵区。隧道通过的吕梁山地区是以吕梁山脉为主干的构造侵蚀剥蚀基岩山区地貌。以侵蚀作用为主，剥蚀作用次之，是构造运动上升区，最高海拔为 1946m，一般谷岭高差 300500m。隧道最大埋

2、深约 550m。其中隧道正洞在 DK300+180Dk300+900 之间为高瓦斯工区，且根据隧区地勘期间实测的煤层瓦斯基础参数，隧区内的煤层具备发生煤与瓦斯突出危险的条件，因此，在隧道设计前对煤与瓦斯的突出危险性作出正确的评价，对保证安全高效施工具有重大现实意义。 2 煤系地层的地质勘测 2.1 隧道区内主要地层及岩性 南吕梁山隧道区内主要地层有古生界、中生界及新生界均有出露，但是缺失古生界奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统及中生界的侏罗系、白垩系、新生界下第三系中新统，其中新生界分布面积占总面积的三分之一，古生界及中生界为隧道区的主要地层。 隧道通过区域地层岩性主要有砂岩、页岩、泥岩、

3、灰岩、角砾 状白云质泥灰岩及白云质泥灰岩、膏溶角砾岩、页岩夹灰岩、页岩夹砂岩、白云岩与泥灰岩互层、含石膏角砾状泥灰岩、煤层等，围岩坚硬程度及完整性变化较大。 2.2 隧道区内主要地质构造 （1）断裂 隧址区西侧以吕梁山坡的紫荆山断裂与鄂尔多斯盆地相接，东侧以霍山断裂与太岳山地相接，东北为太原盆地，东南为临汾盆地。区内地质构造复杂，经历过多次构造运动，生成了一系列及其复杂的褶皱和断裂构造。 隧道通过地段受近东西向构造应力影响，褶皱、断层发育，主要为吕梁山复式向斜、紫荆山断裂带、罗云山断裂带及其次生构造。隧址区发育数条大断裂及次生断裂，与隧道相交对隧道有影响的断层主要有F1、F3、F5、F8、F1

4、0、F34、F35、F36 断层，断层带内岩体破碎，稳定性差。 （2）褶皱 隧道通过的地段褶皱发育，隧道穿越影响较大的褶皱有刘家庄向斜、金山沟向斜、马峪沟向斜、后沟向斜、杨家坡向斜等褶皱构造，褶皱内岩体变形扭曲，次生小构造及节理裂隙、节理密集带发育，隧道围岩整体性较差。 （3）节理 隧址内岩体大部分受挤压影响形成密闭-微张的剪节理，少部分岩体受正断层错动影响形成宽张的不规则节理。 2.3 隧址内煤层及瓦斯赋存概况 隧道穿越二叠系下统下石盒子组、山西组、石炭系太原组、本溪组煤系地层。隧址区内煤系地层厚度约 236m，含煤 13 层，煤层总厚9.66m，含煤系数 8.4%，主要含煤地层是二叠系下统

5、山西组和石炭系上统太原组，其中二叠系下统山西组含煤 4 层，从上到下依次为 1#、2#、2#下、3#，稳定可采煤层为 2#煤层；石炭系上统太原组含煤 9 层，从上到下依次为 4#、5#、6#、7#、7#下、8#、9#、10#和 11#，稳定可采煤层为9#、10#和 11#。 依据本次勘探的 DZK-6、DZK-13、DZK3-2、以及 DZK4-2 等钻孔资料，预测隧道正洞揭煤里程及煤层情况见表 2-1 所示。 表 2-1 预测隧道正洞揭煤里程及煤层情况表 隧区地勘期间对部分钻孔测定煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力，测定结果见表 2-2。 表 2-2 隧区内煤的坚固性系数及瓦斯压力测定结果 2.4

6、 隧址邻近矿井瓦斯概况 隧址高瓦斯工区邻近的各矿井在整合前后均为低瓦斯矿井，所采各煤层均位于瓦斯风化带内，煤层瓦斯甲烷成分较低，各煤层瓦斯含量较低，但隧址区内各煤层具有较强的生烃能力，易产生 CH4、CO2、SO2 等有害气体。据资料记载，在各矿井开采期间，所采各煤层均未发生过任何煤与瓦斯突出动力现象和突出事故；但据调研在开采初期，由于采用非正规开采方式和通风管理不善等原因，曾导致多起因瓦斯积聚而发生的瓦斯爆炸事故。 3 煤与瓦斯突出危险性评价 按照防治煤与瓦斯突出规定的相关要求，井巷在揭露厚度在0.3m 以上的煤层时必须对煤层的突出危险性进行评估，并将评估结果作为指导揭煤作业时的依据。 南吕

7、梁山隧道正洞方向在 DK300+180Dk300+900 之间为高瓦斯工区，在高瓦斯工区内根据地勘资料推测，隧道正洞将分别揭穿1#、2#、8#、9#、11#煤层，5 层煤层厚度分别为0.45m、3.80m、1.30m、0.65m、5.60m，因此，根据南吕梁山隧道高瓦斯工区揭露煤层的情况，应对所揭露煤层的突出危险进行评价。 3.1 突出危险评价的指标及其临界值 根据煤矿煤矿安全规程及防治煤与瓦斯突出规定的要求，本次采用综合分析的方法，对南吕梁山隧道高瓦斯工区揭露煤层的突出危险性进行评价。 根据防治煤与瓦斯突出规定的要求，本次对南吕梁山隧道高瓦斯工区揭露煤层突出危险性的评价主要采用单项指标法。预

8、测（评估）煤层突出危险性四个单项指标及其临界值见表 3-1 所示。 表 3-1 判定煤层突出危险性单项指标及其临界值 3.2 揭露煤层突出危险性评价 根据地质勘探期间测定的煤层瓦斯基础参数，见表 2-2、表 3-2 所示，依据表 2-1 中的单项指标及其临界值，可以判定隧道揭露的 2#、11#煤层具备发生煤与瓦斯突出危险的条件，2#、11#煤层为煤与瓦斯突出煤层。 表 3-22#、11#煤层瓦斯基础参数测定分析汇总表 隧道揭露的 9#煤层勘探期间随未进行煤层瓦斯压力的测定，但实测煤的坚固性系数在 0.410.5 之间，但由于邻近煤层实测煤层瓦斯压力超过 0.74MPa，因此也不排除 9#煤层发

9、生煤与瓦斯突出的可能。 隧道揭露的 1#、8#煤层勘探期间随未进行煤层瓦斯基础参数的测定，但根据邻近煤层的情况也不排除 1#、8#煤层发生煤与瓦斯突出的可能。 4 施工验证 依据地勘期间实测的瓦斯基础参数，对南吕梁山隧道进行了煤与瓦斯的突出危险性评价，并以此设计了隧道的揭煤施工方案。全隧按瓦斯隧道处理，实际施工至各煤层之前，按设计要求进行超前地质钻探与施工预测孔，获得了详实准确的煤层瓦斯基础参数，各项指标与地质勘察资料基本相符。根据煤矿安全规程 、 防治煤与瓦斯突出规定以及铁路工程相关技术规范的相关要求，施工单位按设计揭煤措施进行了揭煤施工，安全通过了各个煤层。 5 结论 （1）南吕梁山隧道依

10、据实测的瓦斯基础参数，作出了准确的煤与瓦斯的突出危险性评价，并以此设计了隧道的揭煤施工方案，保证工程顺利实施，具有现实和借鉴意义。 （2）隧道在高瓦斯工区施工，要结合煤系地层地质勘测及实测数据作出准确的煤与瓦斯突出危险性评价，设计合理的施工措施，保证工程安全高效进行。 参考文献 1 TB10120-2002 .铁路瓦斯隧道技术规范S. 2 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程M.北京:煤炭工业出版社，2011. 3 国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定M.北京:煤炭工业出版社，2010. 4 焦岩,袁真秀. 某铁路长大隧道煤与瓦斯突出危险性评价及施工验证J. 西部探矿工程,2006. 18（4）:167-168. 5 袁真秀,张羽军等. 新寨隧道煤与瓦斯突出危险性评价及揭煤施工设计J. 四川工业学院学报,2003. 22（3）:88-91.