7.贵州省高速公路瓦斯隧道设计技术指南

贵州省高速公路瓦斯隧道设计技术指南Design Guidelines for Freeway Gas Tunnel of Guizhou贵州省交通运输厅2014年2月贵州省高速公路瓦斯隧道设计技术指南Design Guidelines for Freeway Gas Tunnel of Guizhou审批单位：贵州省交通运输厅主编单位：贵州省公路工程集团有限公司参编单位：招商局重庆交通科研设计院有限公司贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵州高速公路集团有限公司贵州省交通建设工程质量监督局中煤科工集团重庆研究院贵州省交通建设工程造价管理站中南大学主要起草人：母进伟许湘华郭军张晓忠陈健蕾周森胡涛王瑞甫徐文平肖勇罗亨文张胜林林志管桂平任达成张学民计中彦陈雷彭夔李科谭捍华王天宇龙万学李克伟陈勇安航汤怀周争菊何文勇李东石磊束懿刘彦主要审查人：潘海周子成王联向龙熊世龙高世军高峰本指南是根据贵州省交通运输厅黔交科教[2013]6号文的要求，总结提炼贵州省近十年瓦斯隧道建设的经验，以及公路、铁路系统的相关科技成果编制而成。

本指南共分为8章，另有9个附录，主要内容包括：总则、术语、勘察、瓦斯超前预报与预测、瓦斯隧道等级、结构设计、揭煤防突设计、附属系统设计等。

与铁路与煤矿系统的有关规范和标准相比，本指南的特点在于：（1）对公路瓦斯隧道进行了科学分类。

根据公路隧道断面大小与施工特点，制订了瓦斯工区等级划分的标准与衬砌结构设防标准。

（2）结合建设项目审批过程，对工程可行性、初步设计、施工图设计三个阶段相应的瓦斯隧道地质勘察工作作了详细规定。

（3）规定了公路瓦斯隧道专项设计的内容及技术要求。

（4）规定了揭煤防突设计的内容与方法。

除本指南外，贵州省高速公路瓦斯隧道尚应执行同步发布的《高速公路瓦斯隧道施工技术指南》。

希望各单位在执行过程中，结合工程实践认真总结经验，积累资料。

如发现需要修改和补充之处，请及时将意见及有关资料寄交贵州省公路工程集团有限公司(贵阳市三桥白云大道南段305号，邮编：550008)，供今后修订时参考。

本指南由贵州省公路工程集团有限公司负责解释。

1 总则 (1)2 术语 (2)3 瓦斯地层勘察 (5)3.1 一般规定 (5)3.2 工程可行性勘察 (5)3.3 初步勘察 (6)3.4 详细勘察 (8)4 瓦斯地层超前预报 (10)4.1 一般规定 (10)4.2 超前预报与预测 (10)5 瓦斯隧道等级 (13)5.1 瓦斯隧道工区等级 (13)5.2 瓦斯隧道防护等级 (14)6 结构设计 (15)6.1 一般规定 (15)6.2 支护设计 (15)6.3 防气与排气 (16)7 揭煤防突设计 (19)7.1 一般规定 (19)7.2 突出危险性预测 (19)7.3 防突措施设计 (20)7.4 防突措施效果检验 (23)7.5 揭煤支护与开挖 (24)8 安全防护系统设计 (25)8.1 一般规定 (25)8.2 通风设计 (25)8.3 监测系统 (26)8.4 电气设备 (26)8.5 消防与安全防护 (27)附录A 煤岩破坏类型 (28)附录B 煤层瓦斯压力测定方法 (29)附录C 钻屑指标法 (31)附录D 综合指标法 (32)附录E 瓦斯放散初速度指标测定方法 (33)附录F “R”指标法 (34)附录G 煤的坚固性系数测定方法 (35)附录H 瓦斯隧道施工通风方案设计 (37)附录I 瓦斯涌出量的计算方法 (41)附录J 钻孔瓦斯涌出初速度、瞬间解吸压力、钻粉量测定方法 (43)1 总则1.1为规范贵州省高速公路瓦斯隧道勘察设计，使瓦斯隧道建设符合“安全实用、经济合理、技术先进、质量可靠”的要求，制定本指南。

1.2本指南是对《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）的完善和补充，适用于两车道高速公路瓦斯隧道勘察设计、施工与运营管理，其它类型的公路隧道可参照执行。

1.3在勘察或施工中，只要发现隧道内存在瓦斯，该隧道应定为瓦斯隧道。

1.4瓦斯隧道应依据勘察阶段瓦斯工区等级及设防等级进行专项设计。

该设计应涵盖瓦斯超前探测、揭煤、开挖方式、支护结构、防排瓦斯、监控检测等主要方面，并提出对施工通风、照明与供配电、钻爆作业、安全管理的专项技术要求，形成合理的瓦斯防治综合设计。

1.5瓦斯隧道应在工可勘察、初步勘察、详细勘察三个阶段进行煤与瓦斯地质分析工作。

1.6瓦斯隧道施工期间应由业主委托具有相关资质的机构进行瓦斯超前预报与检测，设计单位据此进行动态设计。

当发现煤层地质与瓦斯赋存与原设计不符时，应根据实际揭露的煤层与瓦斯条件，及时修正瓦斯防治专项设计方案。

1.7瓦斯隧道设计采用的新技术、新工艺、新材料与新设备，应经过论证、安全性能检验或鉴定，并制定安全措施。

1.8贵州省高速公路瓦斯隧道勘察、设计、施工、运营管理除应符合本指南外，尚应符合国家现行的法律、法规及行业有关标准与规范。

2 术语2.1 瓦斯gas各种有毒、有害气体的总称，本指南主要指甲烷(CH4)。

2.2 瓦斯地层gas formation含有瓦斯的地层。

根据瓦斯成因，瓦斯地层可分为煤系瓦斯地层和非煤系瓦斯地层（油页岩及含天然气、石油地层）。

与瓦斯地层相对应，不含瓦斯的地层，称之为非瓦斯地层。

2.3瓦斯工区work area with gas隧道施工区段穿越含瓦斯地层时，该施工工区为瓦斯工区。

2.4 绝对瓦斯涌出量absolute gas emission rate单位时间涌出的瓦斯量称为绝对瓦斯涌出量，单位：m3/min。

2.5 相对瓦斯涌出量relative gas emission rate隧道穿越含瓦斯地层时，平均每吨煤（岩）所涌出的瓦斯量，单位：m3/t。

2.6 煤的工业分析proximate analysis of coal煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固定碳（Fc）四个分析指标的测定的总称。

2.7 局部瓦斯积聚local gas accumulation隧道内任一体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%的现象。

2.8煤（岩）与瓦斯突出coal（rock）and gas out-burst在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，简称“突出”。

2.9瓦斯浓度gas concentration空气中瓦斯占有量与空气体积之比，以百分数表示。

2.10瓦斯压力gas pressure瓦斯在煤岩体中所呈现的压力，单位：MPa。

2.11瓦斯排放degas对于围岩内所含瓦斯实施的安全排除措施。

2.12瓦斯放散初速度initial velocity of diffusion of coal gas在特定条件下，标准煤样在一定时间内解吸出的瓦斯量，单位：Pa。

2.13突出预测预报out burst forecast根据煤（岩）结构、瓦斯物理力学性质、地应力等特征参数及其变化，或利用工作面的某些特征、突出前的预兆，预测开挖工作面突出可能性的工作。

2.14超前探孔probing hole为探明开挖工作面前方煤层位置及赋存条件和瓦斯情况的钻孔。

2.15 倾斜煤层declined coal bed倾角为8°~25°时，称为缓倾斜煤层；倾角为25°~45°时，称为倾斜煤层；倾角大于45°时，称急倾斜煤层。

2.16揭煤exposing outburst seam by crosscut隧道自底(顶)板岩层与煤层法线距离5m外开始，进入或穿过突出煤层顶(底)板(法线距离大于2m)的全部作业过程2.17震动爆破concussion blasting; shock blasting在隧道揭穿突出煤层或在突出煤层中推进时，在采取严格安全管理及防护措施的条件下，用增加炮眼数、加大装药量等方式诱导煤(岩)与瓦斯突出，以保障现场施工人员安全的一种爆破作业。

2.18 混凝土透气系数concrete air permeability在规定压力下，单位时间、单位面积内混凝土的透气量，单位：cm/s。

2.19 气密性混凝土air-tight concrete透气系数不大于10-11cm/s的混凝土。

2.20 煤的坚固性系数firmness coefficient表征煤岩强度、坚硬与致密程度的物理指标。

2.21 吨煤（岩）瓦斯含量gas content of each ton of coal煤（岩）层在自然条件下，每吨煤（岩）所含有的瓦斯数量，是游离瓦斯与吸附瓦斯量之总和，单位：m3/t。

瓦斯地层勘察3 瓦斯地层勘察3.1 一般规定3.1.1确定公路隧道位置时，应结合路线总体设计，并经技术经济比较，尽量绕避含瓦斯地层。

绕避困难时，宜短距离或垂直通过。

3.1.2隧道穿越煤层或邻近含瓦斯地层时，应开展瓦斯地质勘察工作。

勘察范围应较一般隧道适当扩大，精度适当提高，满足瓦斯防治设计和施工要求。

3.1.3瓦斯隧道的勘察应在周边煤田矿井资料收集、地质调绘、勘探和取样试验的基础上，提供隧道周边煤与瓦斯的基本参数，进行综合分析与评价。

3.1.4瓦斯隧道勘察应根据煤岩岩体基本质量指标BQ值，考虑主要结构面、地应力、地下水、瓦斯气体压力等修正指标，并结合煤岩结构破坏类型（附录A），按照《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）的分级方法进行围岩综合分级。

3.2 工程可行性勘察3.2.1工程可行性勘察应初步查明公路沿线煤田地质条件，以及煤层的类型、性质、分布范围及其总体发育规律，为隧道路线比选以及编制工程可行性研究报告提供基础资料。

3.2.2工程可行性勘察的内容包括：（1）收集航摄遥感资料、区域地质报告及邻近的煤（气）田、矿井、铁路等部门的煤与瓦斯地质资料与有毒有害气体实测资料，初步了解与掌握隧道线路走向穿越的煤系地层及其它含瓦斯地层。

（2）了解隧址区煤层及瓦斯赋存条件与特征，必要时进行瓦斯、采空区不良影响专项评价。

3.2.3工程可行性勘察的方法以收集区域地质资料、遥感地质、调查、测绘为主，对于可能的高瓦斯及煤与瓦斯突出隧道，可进行钻探和现场测试。

3.2.4工程可行性勘察的资料编制深度应符合以下规定：（1）工程地质说明中应有专门章节，阐述隧道穿越的煤系地层及其它含瓦斯地层的工程地质条件；分析隧道工程是否是瓦斯隧道；类比既有矿井或邻近其它地下工程，确定瓦斯隧道级别；进行隧道方案比选，提出下阶段煤系地层地质勘察工作建议。

（2）在全线工程地质图（1:10 000～1:50 000）中应标明煤系地层带及其它含瓦斯地层带的分布位置。

（3）在隧道工程地质图（含工程地质平面图和纵断面图）（1:2 000~1:10 000）中，地层划分至组或段，并标明煤层位置。