瓦斯隧道施工、监控、管理(技术措施)及办法内容介绍
第一节 煤田、瓦斯地质学基础知识
一、本项目瓦斯隧道施工监控应掌握的瓦斯地质学基础知识:
1、XX高速公路最主要的两大瓦斯隧道(XX山隧道和XX隧道)主要穿越白垩系、侏罗系和三叠系地层,岩性以炭质泥岩、粉砂岩、砂岩为主,裂隙发育,属内陆盆地型含煤地层。
煤系地层中含有瓦斯,是其最突出的特点之一。
2、瓦斯的物理性质:
(1)瓦斯是一种无色、无味、无臭、无毒的气体,也称沼气,它的主要成份是甲烷(CH4),比重为0.554,不易溶于水。
(2)瓦斯本身并不助燃,但在空气中混合一定浓度的瓦斯时,遇火能燃烧也能爆炸。
(3)瓦斯虽本身无毒,但空气中瓦斯含量>40%时,可使人严重缺氧而窒息。
3、煤系地层中瓦斯的赋存状态:归结起来,瓦斯在煤系地层中的赋存状态主要有:有游离、吸附和吸收三种形式。
4、煤系地层中瓦斯的解吸:
瓦斯解吸是由于外界压力或温度升高或给予冲击或振荡时,由吸附瓦斯转变为游离瓦斯的现象。吸附状态不能形成瓦斯内能,只有通过解吸变为游离瓦斯,方可形成瓦斯内能。
5、煤系地层中瓦斯的迁移方式:
有渗滤和扩散两种方式,此两种方式是相互兼容和同时进行的。
迁移动力主要是岩层静压力和构造运动的动力,也有地下水对瓦斯的浮力和拖力等。
6、煤系地层含瓦斯的特点:
影响瓦斯含量的地质因素主要有煤的变质程度、围岩和煤层本身的渗透性、地质构造、地下水活动。在通常情况下,煤变质程度高、围岩透气差、压冲逆断层下盘和地下水活动差是有利于瓦斯含量增高的地质因素;反之,则瓦斯含量低。一般规律是:
瓦斯含量及压力基本上随埋深成正比增加;
煤层厚、倾角缓,其瓦斯含量大;
煤层本身及围岩透气性大时,瓦斯不易保存,则含量小;
地下水活跃地区,瓦斯含量小;
如断层、褶皱是受张力作用产生的,该区域内瓦斯含量小,反之,其受压区瓦斯含量大。
7、瓦斯涌出:
(1)瓦斯涌出量:是指洞内在施工过程中,单位时间内涌入坑道的瓦斯量,其表示方法可分为绝对涌出量和相对涌出量两种。
①瓦斯绝对涌出量——单位为m3/d或m3/min,即在一定时间内所涌出的瓦斯量。
②瓦斯相对涌出量——单位用m3/t,它是以产量为基础的。
(2)瓦斯的涌出形式:
①普通涌出:在掌子面或其他暴露面上缓慢、均匀、经常性的涌出。围岩暴露的时间越长,煤岩越破碎,瓦斯涌出量越大;反之越小。
②瓦斯喷出:高量、高压瓦斯从煤或岩层空洞、裂隙、破碎带中大量、突然涌出的现象。涌出量自几万m3~几十万m3,持续时间短则几天,多则几年。常伴有嘶嘶声,有时还喷出水柱。
③煤与瓦斯突出:煤与高量、高瓦斯在很短时间内(几分钟~几秒钟)突然大量喷出,伴随巨大声响和强大的冲击波。喷出的粉煤、碎煤可由几吨到几千吨。这是一种特殊的、危害性极大的瓦斯涌出形式,其危害性巨大。