一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法

一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法
【技术领域】
1.本技术涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法。


背景技术：

2.随着我国隧道与地下工程修建规模和技术的不断提高,长大公路隧道不断涌现，尤其是有着高含量瓦斯的隧道，给隧道施工带来了潜在的瓦斯灾害风险，现有技术的瓦斯抽放方法通过对高含量煤层钻构了多个用于瓦斯抽放的井段，但是在隧道作业施工时，施工人员是遇到煤层之后才会开始对煤层进行钻构用于抽放瓦斯的井段，而此时施工人员会停止隧道的施工去进行煤层钻构和瓦斯抽放，从而严重的影响了施工工期，而工期每延误一天，施工成本都会成倍增长。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，以解决现有技术的瓦斯抽放方法影响施工工期的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，该方法包括如下步骤：
5.步骤s1：隧道开挖前，进行地质勘探，确定煤系地层位置，选取好瓦斯含量满足预定量的煤层，并根据地勘资料，确定与所述煤层相通的造斜井段的内径，以及确定所述造斜井段与所述隧道延伸方向的夹角θ；
6.步骤s2:根据步骤s1所确定的内径和夹角θ，从山腰地层往靠近所述煤层的方向钻进，直到抵达与所述煤层相通的相通面，形成所述造斜井段，并且隧道掘进作业同步按工期进行；
7.步骤s3：从相通面开始向所述煤层钻进，形成多个延伸到所述煤层内部的斜井抽放孔；
8.步骤s4：自斜井抽放孔抽放瓦斯并通过所述造斜井段排出至所述山腰地层外。
9.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，在步骤s3之前，以所述隧道为基点，沿其周侧方向计算并确定瓦斯抽放控制区，其位置和体积至少覆盖所述隧道和所述煤层，所述斜井抽放孔位于所述瓦斯抽放控制区内。
10.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，在步骤s3当中，所述斜井抽放孔的终点位于所述煤层边缘上或者位于所述瓦斯抽放控制区边缘上。
11.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，在步骤s1当中，所述斜井抽放孔不小于4个。
12.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，在步骤s1当中，所述夹角θ不超过90
°
。
13.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，在步骤s4中，抽放瓦
斯后需监测瓦斯的抽放量、浓度、压差、温度和气压。
14.如上所述一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，步骤s4之后，还包括如下步骤：
15.步骤s5,采用由马丽散注浆材料形成的马丽散封孔袋对所述斜井抽放孔进行封孔。
16.与现有技术相比，本技术有如下优点：
17.1、本发明通过隧道与造斜井段同步钻进，一般而言对于特长公路隧道的作业中，造斜井段到煤层的距离小于隧道到煤层的距离，所以施工人员会早一步到达相通面进行抽放瓦斯，实现隧道穿越煤层前能对煤层上的瓦斯超前抽放，工序衔接紧凑，可操作性强，节省工程投资，为快速安全揭煤提供良好条件，解决了现有技术的瓦斯抽放方法影响施工工期的问题。
18.2、本发明通过从山腰地层钻进，并且延伸至煤层，当需要对瓦斯进行抽放时，瓦斯在山腰地层外排出，能在瓦斯进入施工环境前将大部分瓦斯直接排放到山体高处，避免了传统揭煤钻孔排放法将瓦斯排放到隧道施工环境内的问题，减小了施工环境的瓦斯浓度，减小了瓦斯带来的风险灾害。
19.3、本发明通过多个发散状的斜井抽防孔实现了煤系地层区段内多套煤层的集中一次性预先瓦斯抽放，基本实现了煤系地层的区段消突，与传统揭煤需逐一煤层排放相比，减少施工工期，并可减小钻孔施工量。
【附图说明】
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
21.图1是本发明的一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法；
22.图2是图1所示方法中的钻井结构示意图；
23.图3是图2中a的放大图。
【具体实施方式】
24.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1-3所示，一种用于特长公路隧道的斜井抽放瓦斯施工方法，该方法包括如下步骤：
28.步骤s1：隧道1开挖前，进行地质勘探，确定煤系地层位置，选取好瓦斯含量满足预定量的煤层3，并根据地勘资料，确定与所述煤层3相通的造斜井段2的内径，以及确定所述造斜井段2与所述隧道1延伸方向的夹角θ；
29.步骤s2:根据步骤s1所确定的内径和夹角θ，从山腰地层7往靠近所述煤层3的方向钻进，直到抵达与所述煤层3相通的相通面5，形成所述造斜井段2，并且所述隧道1掘进作业同步按工期进行；
30.步骤s3：从相通面5开始向所述煤层3钻进，形成多个延伸到所述煤层3内部的斜井抽放孔4；
31.步骤s4：自斜井抽放孔4抽放瓦斯并通过所述造斜井段2排出至所述山腰地层7外。
32.在本实施例中，相较于特长所述隧道1传统揭煤施工均为所述隧道1主洞掘进进入煤层区域后，需停工进行煤层瓦斯治理，治理达标后方可继续掘进，本发明通过隧道与造斜井段同步钻进，一般而言对于特长公路隧道的作业中，造斜井段到煤层的距离小于隧道到煤层的距离，所以施工人员会早一步到达相通面进行抽放瓦斯，实现隧道穿越煤层前能对煤层上的瓦斯超前抽放，工序衔接紧凑，可操作性强，节省工程投资，为快速安全揭煤提供良好条件，解决了现有技术的瓦斯抽放方法影响施工工期的问题。
33.在本实施例中，同时相较于传统揭煤钻孔排放将瓦斯排放到隧道施工环境，容易造成施工环境瓦斯浓度超限。本发明将瓦斯直接抽放到洞外高处排放，降低所述隧道1通风时间，设备能耗大幅降低，可有效降低所述隧道1内瓦斯超限带来的施工安全风险。
34.在本实施例中，在准确地质勘探下，确定斜井参数，造斜钻井预先进行瓦斯抽放，并在瓦斯抽放过程中实时监测瓦斯参数，进一步保障瓦斯抽放过程安全。另外，选择特定所述煤层3时，除了考虑煤层瓦斯参数，还需选择顶板或者底板含水量较小的煤层，避免抽放瓦斯时，抽出的只是水。
35.进一步地，在步骤s3之前，以所述隧道1为基点，沿其周侧方向计算并确定瓦斯抽放控制区6，其位置和体积至少覆盖所述隧道1和所述煤层3，所述斜井抽放孔4位于所述瓦斯抽放控制区6内。
36.在本实施例中，选取所述瓦斯抽放控制区6时需注意选取的范围，范围需满足不影响抽放瓦斯后瓦斯在所述隧道1内残留的含量，所述瓦斯抽放控制区6相当于是一个横向放置的柱体，其底面可为圆形、椭圆形或者不规则面形，但是选取所述瓦斯抽放控制区6时要以所述隧道1的轮廓线为轴，控制所述瓦斯抽放控制区6的左、右两边与所述隧道1的轮廓线的左、右两边的距离不小于12m，控制所述瓦斯抽放控制区6的底部与所述隧道1的轮廓线的底部的距离不小于12m，控制所述瓦斯抽放控制区6的拱顶与所述隧道1的轮廓线的拱顶的距离不小于12m，且所述瓦斯抽放控制区6到隧道轮廓线的最小法向距离不小于5m，根据上述数据规划所述瓦斯抽放控制区6，当所述瓦斯抽放控制区6越大，抽放瓦斯的范围也就会越大，所述瓦斯在所述隧道1内残留的含量也就会越低，但是同时施工成本和施工工期也会有所影响。
37.进一步地，在步骤s3当中，所述斜井抽放孔4的终点位于所述煤层3边缘上或者位于所述瓦斯抽放控制区6边缘上。
38.在本实施例中，所述斜井抽放孔4是井喷发散式的，每两个所述斜井抽防孔4的起点会相隔着一定距离，并且所述斜井抽防孔4的起点其实是一个面积较小的面孔，但对于所
述相通面5来说可忽略此面积，以一点来定义，所述所述斜井抽防孔4的终点只需要到达所述煤层3边缘上的一点或者为所述瓦斯抽放控制区6边缘上的一点即可，不然则会影响施工工期，提高施工成本。
39.在本实施例中，当所述隧道1即将钻进到所述煤层3时，需严格按照四位一体步骤执行施工，这样是为了有效防止瓦斯抽放不充分而使隧道可能遗留的瓦斯含量产生不小的危害风险，保障了施工人员的安全性。
40.进一步地，在步骤s3当中，所述斜井抽放孔4不小于4个。
41.在本实施例中，所述斜井抽防孔4的数量也会影响着施工工期，过多会提高施工成本，过低也会抽放瓦斯不充分，经过反复计算实践后，所述斜井抽防孔4能小于4个，这样既不影响施工工期，也不会使抽放瓦斯不充分。
42.进一步地，在步骤s1当中，所述夹角θ不超过90
°
。
43.在本实施例中，大多数所述煤层3都以斜层的方式存在，而垂直到达斜层的距离是最短的，所述造斜井段2越早到达所述煤层3，就越早进行瓦斯抽放，才不影响隧道施工的进程，同时垂直到达斜层的距离也会使所述斜层抽放孔更加充分的在所述煤层3内延伸，经过反复计算实践后，夹角θ超过90
°
就会影响施工进程和不能使所述斜层抽放孔更加充分的在所述煤层3内延伸。
44.进一步地，在所述步骤s4中，抽放瓦斯后需监测瓦斯的抽放量、浓度、压差、温度和气压。
45.在本实施例中，监测瓦斯各参数是为了确认隧道内的瓦斯含量不高，保障了施工人员的安全。
46.进一步地，所述步骤s4之后，还包括如下步骤：
47.步骤s5,采用由马丽散注浆材料形成的马丽散封孔袋对所述斜井抽放孔4进行封孔。
48.在本实施例中，在确保瓦斯含量不高且产生的危害性不大时，对所述斜井抽防孔4进行封孔，稳固所述隧道1。
49.更优选地，只将所述隧道1下方的所述斜井抽放孔进行封孔，位于所述隧道1上方的所述斜井抽放孔可用于隧道通风。
50.本发明的工作原理如下：
51.相较于特长所述隧道1传统揭煤施工均为所述隧道1主洞掘进进入煤层区域后，需停工进行煤层瓦斯治理，治理达标后方可继续掘进，本发明通过隧道与造斜井段同步钻进，一般而言对于特长公路隧道的作业来说，所述造斜井段2到所述煤层3的距离小于所述隧道1到所述煤层3的距离，所以施工人员会早一步到达所述相通面5进行钻构用于抽放瓦斯的斜井抽防孔4，实现隧道穿越煤层前能对所述煤层3上的瓦斯超前抽放，当所述隧道1掘进作业即将到达煤层时，可以不再需要瓦斯监测即可继续向靠近煤层的方向掘进。
52.如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本技术的具体实施只局限于这些说明。凡与本技术的方法、结构等近似、雷同，或是对于本技术构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本技术的保护范围。