大断面公路隧道穿越构造煤层瓦斯抽放技术研究

为有效降低隧道煤层的瓦斯含量，消除隧道揭煤施工的突出危险，以兰海国家高速公路重庆至遵义段某公路隧道为工程依托，采用超前钻探的方法准确探测煤层的赋存情况与隧道揭煤掌子面前方的局部地质构造特征； 在此基础上确定钻孔的有效抽放半径与瓦斯抽放控制范围，并对局部构造煤层抽放钻孔进行加密布置； 最后采用顶板穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术进行瓦斯抽放，并对抽放效果和区域防突措施进行检验。结果表明： 该隧道瓦斯抽放效果良好，区域防突措施效果显著。     

复杂煤系地层隧道超前地质钻探法应用研究

超前地质钻探法在复杂煤系地层隧道施工中发挥着重要作用,能直接、有效、快速地探明掌子面前方煤层赋存情况和瓦斯基本参数。文中以天城坝隧道为工程实例,参照公路、铁路隧道有关瓦斯技术规范,制定了地质调查与超前地质钻探相结合的复杂煤系地层探测方法,总结了钻探流程、钻孔设计、施工技术及安全防护等系统的超前地质钻探工艺,分析了隧道瓦斯基本参数的检测方法和评价指标。结果表明:所有煤层真厚除C_(8-2)煤层达到11.2m,与前期地勘有较大出入外,其他煤层真厚与前期地勘的结果接近;C_7煤层瓦斯压力为7.49 MPa,C_8煤层瓦斯压力为7.35MPa,瓦斯放散初速度大于14,煤的坚固性系数为0.4～0.5,煤的破坏类型为Ⅳ类,有突出危险。该方法有效探测了天城坝隧道复杂煤系地层情况,为隧道揭煤防突提供了基础参数。     

高速公路瓦斯隧道煤层超前探测与瓦斯检测方法

高速公路瓦斯隧道揭煤时有较大煤与瓦斯突出危险,然而国家目前未出台相关技术标准。为了防止瓦斯事故的发生,加强对高速公路瓦斯隧道煤层的探测和瓦斯的检测是至关重要的。以鱼塘梁子隧道为工程实例,参照煤矿和铁路隧道的相关瓦斯技术规范,结合高速公路隧道煤岩层赋存与施工工艺等特点,制定了地质编录与超前钻孔相结合的煤层探测方法,并准确探测出了鱼塘梁子隧道内的煤层分布状况;采用瓦检仪现场测试与实验室色谱分析测定相结合的方法来检测隧道瓦斯浓度,现场测试获得隧道回风流中CH_4浓度为0%,实验室色谱分析结果获得CO_2浓度为0. 080 4%～0. 118 1%,CH_4浓度为0. 004 7%～0. 035 8%,有害气体CO浓度为0. 000 3%～0. 000 7%,现场测试与实验室测定的结果表明:CH_4成分远小于报警浓度1%,且CO_2和CO浓度远小于规程的最高允许浓度,表明这些少量的气体对隧道的施工安全不影响。     

白杨林隧道瓦斯突出预测与过煤层施工技术研究

白杨林隧道工程为煤系地层高瓦斯隧道，设计图提示隧道穿越两道50 cm以上厚度煤层与煤线，施工安全风险等级Ⅰ级。为此，对煤层结构特性及其与隧道空间位置开展了探测研究，对煤与瓦斯的突出风险进行了预测，并制定了防突措施与效果验证，在工作面煤层突出危险解除后，根据煤层与隧道空间关系，结合隧道施工安全步距要求，制定了石门局部揭穿煤层，半煤半岩过煤层采用管棚超前支护等技术措施。结合该项目的工程实践，对《铁路瓦斯隧道技术规范》、《煤矿安全规范》规定进行了讨论。     

天坪铁路隧道瓦斯抽放防突技术

渝黔铁路天坪隧道横洞工区为瓦斯突出工区,施工中为防治瓦斯突出必须进行瓦斯抽放,分析瓦斯抽放已有经验,确定了采用穿层网格预抽煤层瓦斯施工技术;结合隧道大断面及天坪隧道煤层赋存条件,确定了该技术的瓦斯抽放参数,在材料设备选型、钻孔布设、封孔施工、管路连接和瓦斯抽放监测等关键环节严格把关,并对抽放效果进行了检验。总结采用该项技术在经济、技术和安全生产等方面所取得的主要成果,以期为该项技术在类似隧道施工中的推广应用提供参考。     

铁路隧道穿越瓦斯煤系地层的旋喷围桩防突工法探析

为确保铁路隧道能够快速安全地穿越瓦斯突出煤系地层，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的防突规定及旋喷桩工艺特点，从“堵”“排”结合的角度，提出一种旋喷围桩快速防突的新型施工方法。首先，依据防突原理，针对超前综合防突和工作面综合防突，开展了“堵”“排”结合的旋喷围桩防突工艺研究； 然后，以叙毕铁路欧家湾高瓦斯隧道防突为例，进行了旋喷围桩防突工法中关于围桩桩径与瓦斯释放孔数量的多方案设计；最后，依据施工定额，结合工程量统计数据，从施工成本和施工时间方面将旋喷围桩防突工法与传统抽排防突措施进行比较。研究结果表明： 1)封闭的高强度旋喷桩加固了防突区域轮廓周线上煤层的地质结构，隔离了围桩内外的煤体，截断了煤与瓦斯突出向围桩外扩展的途径； 2)仅对围桩内突出煤层实施地质钻钻孔和瓦斯排放，使消突范围大大减小； 3)与传统抽排消突方案相比，旋喷围桩防突工法桩内释放孔数量减少为原设计的1/5～1/3时，地质钻钻孔总工程量可减少13%～22%，施工成本按基价计仅增加1.7%～10.5%，既安全高效，又简单易行。     

特长隧道横穿古煤窑及煤层采空区安全施工技术

结合襄渝线安康至重庆段增建二线第一长隧新大巴山隧道施工实际,总结了隧道开挖安全快速通过煤层瓦斯及旧煤窑采空区的施工方法。在制定合理的施工方案后,施工过程中主要采用了超前地质预报、通风、瓦斯检测、超前支护、周壁注浆、实施揭煤工艺等措施,使隧道施工快速安全通过了煤层瓦斯及旧煤窑采空区,达到了预期的目的,为类似的工程积累了经验。     

坪子上隧道瓦斯特征分析

隧道瓦斯突出风险是瓦斯隧道勘察的一个关键问题。针对坪子上瓦斯隧道勘察阶段与施工阶段对瓦斯特征测试的差异，从地层岩性、地质构造和煤层分布等方面对其差异性进行综合分析，得到以下结论:①隧道开挖后地层与勘察资料基本相符，勘察阶段对坪子上隧道瓦斯储藏特征进行的分析基本有效。②由于隧址区地质条件复杂，导致煤层推算位置与实际位置有差异。③瓦斯隧道施工过程中定期验证地质资料，实施动态施工，结合超前地质预报可有效规避隧道瓦斯突出风险。     

瞬变电磁法三维可视化技术在隧道超前探测水害中的应用研究

随着我国隧道技术的进步,长大隧道的施工非常普遍,复杂的地质情况及水害的频发已成为长大隧道施工中影响安全的难题。现有瞬变电磁超前探测技术主要反映隧道掘进正前方的地质情况,无法对掌子面前方周围的信息进行反馈,故已很难满足施工现场的安全要求。以汕昆高速公路某隧道掌子面超前探测为例,对三维可视化技术进行介绍。该技术通过定点转角度布置测点的方式获取多个二维数据,并将二维数据反演后的深度数据组合成三维数据体,且通过三维可视化软件成图来实现含水体位置及形态的立体呈现。     

超前钻探预测预报技术在瓦斯隧道中的应用

都汶高速公路董家山隧道施工中发生特大瓦斯爆炸事故后,相关单位对董家山和龙溪两座高瓦斯隧道赋存的瓦斯情况实施了超前钻探预测预报,确保了两座高瓦斯隧道后期施工的安全贯通。文中分析了超前钻探技术在实际工程不同地段的应用效果,证明其超前钻探预测预报技术,能准确预报掌子面前方煤岩体等地质情况,还可预排掌子面前方煤岩体瓦斯,为瓦斯隧道探索预测预报方法提供了借鉴和经验。     

渝黔铁路天坪隧道有害气体预测预报方法

天坪隧道穿越含有害气体非煤地层,为解决采用大量地质钻探预报成本高且严重影响施工进度的问题,根据前期有害气体的出现位置以及岩层厚度、产状等信息,利用隧道与岩层走向间的已知条件,采用区域地层厚度和产状测量、隧道与岩层关系投影计算、斜井预报正洞等综合预报方法,计算出有害气体在某一岩层的赋存范围,进而推测出下一阶段有害气体在隧道内出现的位置,然后通过少量钻探进行验证,使超前地质钻孔更有针对性,可大大缩减钻孔数量,节约施工时间。天坪隧道采用该方法取得了较好的应用效果,能准确预测有害气体的位置,为提前进行设计优化和施工组织提供依据。     

南山隧道瓦斯设防段施工技术

本文主要介绍了南山隧道瓦斯设防段施工的技术方法，运用了煤层与瓦斯的超前预报、瓦斯排放、瓦斯段电力爆破以及瓦斯监测等技术，成功穿过390m的瓦斯设防段。     

综合超前地质预报在岩溶隧道中的应用

为了提高岩溶地区隧道的超前地质预报的准确性,有效探测不良地质的位置、性质和规模,通过采用钻孔雷达和高精度孔内成像相结合的方法,以贵广高速铁路胡家寨和油竹山隧道为工程依托,对钻孔地质雷达和高精度孔内成像的基本原理、探测方法、观测系统、数据处理与成果解释进行了深入研究。结果表明:钻孔内雷达可以有效探测掌子面前方的富水构造和不连续体,判断含水、破碎带情况,并且可以减少超前钻孔的数量;高精度孔内成像可以直接观测到钻孔中地质体的各种特征及细微构造,编录地质柱状图。弥补了超前钻孔难以在钻孔取芯困难部位获取地质信息的不足,尤其适用于岩溶地区地质预报。     

软岩隧道超前预加固布置优化与地层力学响应

掌子面超前预加固是软弱围岩隧道施工的关键环节，以既有隧道为工程依托，采用有限元三维数值模拟对软弱围岩隧道不同超前玻璃纤维锚杆支护形式进行研究，对锚杆的空间布置及其与地层的力学响应进行分析。研究结果显示：综合加固效果与工程材料用量，0.4 bolts/m²是掌子面超前锚杆布置的最佳密度；对于掌子面超前锚杆的局部加密效果，开挖面下部加密能够有效控制后方岩土体变形，但结合地层力学响应，掌子面中部加密的效果最佳。     

基于钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算

为推动盾构隧道工程数字化设计的发展，提升结构计算效率，提出一种基于地质钻孔数据的盾构隧道纵向结构参数化计算方法。本方法考虑了三维地质空间的不确定性以及隧道纵向结构的三维空间线型特点，利用K最近邻与普通克里金算法建立地层数据库； 然后，与隧道轴线的空间信息建立引用关系，并输出结构约束条件与荷载大小； 最后，利用等效刚度梁模型进行隧道纵向结构计算。以武汉市两湖隧道东湖段QXK6+300~+400区间为对象，将本方法与现有方法进行对比，结果表明： 本方法的约束条件可以不依赖人工经验保守取值，而通过预编译的程序自动计算得出； 同时，参数化计算流程有利于满足后续多区间核算需求，并且可以把内力分析结果精确地反映在三维应力云图上。因此，本方法能有效提升设计效率。     

地质雷达技术在公路隧道工程中的应用

通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析方法；在隧道工程超前地质探测预报与隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。     

武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模

为实现大瑶山隧道地表及地层的三维可视化,重点研究了工程中常用的AutoCAD格式的原始图形文件到地质建模软件所需的高效格式转换方法;以地表等高线和隧道地质剖面原始AutoCAD格式数据为基础,利用三维地质建模软件,建立了武广客运专线大瑶山隧道三维地表、地层和隧道模型。为今后隧道三维地层可视化的进一步研究与开发,奠定了良好的工作基础。     

断面尺寸对高瓦斯隧道围岩稳定性的影响分析

随着科技的进步和施工技术的不断革新,在复杂地质条件下建设隧道工程便成为可能,且公路隧道或铁路隧道穿过煤层的情况也越来越多。由于煤层中可能存在高瓦斯压力,故隧道施工可能诱发瓦斯灾害,其严重威胁隧道施工安全。以某铁路隧道为依托,利用FLAC3D软件建立模型,研究断面尺寸对高瓦斯隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:随着隧道开挖断面尺寸的增加,瓦斯气体的渗流速度越大,掌子面前方围岩中塑性区就越接近煤层,发生瓦斯突出的风险也就越高。     

基于地质雷达探测地铁富水地层处理研究

依托徐州市城市轨道交通1号线某隧道，采用地质雷达对富水地层地下水及围岩裂隙发育情况进行超前探测分析，并根据探测结果对富水地层进行超前注浆。现场开挖与监测分析结果表明:通过地质雷达在隧道富水地层开挖过程中的有效地质预报，可以提前采取处理不良地质工程措施，为隧道顺利掘进创造有利条件。     

基于地质横剖面的隧道工程三维地质建模方法研究

为直观准确地表达地质与隧道工程之间的相互关系,对三维地质与隧道的建模方法进行研究。首先,提出一种基于地质横 剖面轮廓线的归一化三维地质体模型重构方法; 然后,以已建立的三维地质模型为基础,对基于隧道横断面的三维建模及隧道与 地质模型合并过程中的模型切割、分层进行研究; 最后,开发基于断面的三维隧道地质建模及可视化系统。通过建模实例显示: 采 用本文的方法能够取得良好的三维地质及隧道建模效果,直观展示隧道与地层间的相互关系,较为丰富地展现隧道的内部细节。