发布时间 : 星期二 文章重庆绕城公路隧道报告 - 图文更新完毕开始阅读
一般在0.30～0.50m，独连煤层厚度一般在0.20～0.30m，外大连煤层厚度一般在0.20～0.40m，雪花炭煤层厚度一般在0.05～0.10m，因此，煤层及其它烃源岩所生成的瓦斯总量有限。一般瓦斯以吸附方式赋存于煤层中，少量瓦斯以游离状态赋存于煤层节理及其顶底板裂隙、孔隙中。煤层的顶、底板为泥岩、粘土岩，孔隙率、渗透率极低，是良好的盖层。
主要煤窑及其采空区调查表
洞口距拟建隧道距离（m） 构造 煤窑 井口标高 尺寸部位 名称 （m） （m3开采范围 煤层厚度 （m） 里程 水平垂直备注 m） 桩号 距离 距离 天堡 窑 +323.50m 231.8 开采水平+323.50m，走向采0.15～K12+610 50年代开办，现卖 煤矿 长：南700.00m，北1300m 0.25 400左侧 给私人矿主李忠 建国 走向采长：南150.00m，北80m 0.15～K12+背斜 煤厂 +510 m 1.831.5 0.20 550左410 80年代开办因资源不好而停产 南东 侧 翼 风箱 沟 +465 m 1.83走向采长：南200.00m，北0.15～K12+70年代开办因资源煤厂 1.5 120m 0.20 600右610 侧 不好而停产 水口 1.83走向采长：南400.00m，北0.15～K12+70年代开办1988年煤厂 1.6 350m 0.25 700右590 侧 因资源不好而停产 开采水平：+180m（-139m）、 +102+329m（+9.00m）、+425m独连（+42（+102m）。+180m（-139m）0.12～K14+洞口5 m）、主采T3xj1的内大连工农 主井600～1450 9.0及T3xj3的夹子连，+329.0m风2.53水平：南宽长800m，北巷0.20，内大连900段m，采（+321958年开办，1984背 煤厂 井425.0m 1.8 2400m，+329m（+9.00m）水平南巷长800m北宽2200m；0.50～左侧 空区0 9m）、年因资源不好而停斜 +425m（+102m）水平南巷长0.67 -137产 北 600m，北巷长2000m。+180（+18西 水平以上均已采空 0 m） 翼 纸厂0.15～K15+煤厂 +380 m 1.831.5 走向采长：南250 m 0.35 200右1000 70年代开办因资源侧 不好而停产 水洞1.83南1300 m，北1500 0.20～K15+0.40 500右2300 60年代开办1985年煤厂 +360 m 走向采长：1.5 m 侧 因资源不好而停产
3.5.2采样试验及结果
本次勘察在背斜南东翼洞身附近的生产井天堡煤矿采取大连和独连煤层煤样各一件，在背斜北西翼洞身附近的老窑工农煤矿采取大连煤层煤样一件，检测单位为煤炭科学研究院重庆分院。试验结果见表3.5.1。
采样试验成果汇总表 表3.5-1
采样地点 煤层 工业分析 吸附常数 Mad（%） Ad（%） Vdaf（%） ARD a b 天堡煤矿 独连 0.10 42.65 35.66 1.49 16.6331 1.0328 大连 0.16 20.14 33.36 1.30 14.5242 0.6134 工农煤矿 大连 0.15 14.90 28.19 1.37 14.4072 0.9240
3.5.3煤层瓦斯压力及梯度
本次勘察对背斜南东翼洞身附近正在生产的天堡煤矿调查，根据渝北区中小企业局
2003年组织的煤矿瓦斯等级鉴定，天堡煤矿矿井相对瓦斯涌出量小于10m3/t，绝对瓦斯涌出量小于40m3/min，2004年3月29日，重庆市煤炭工业局以渝煤行管发[2004]93号文《重庆市煤炭工业局关于渝北区煤矿2003年矿井瓦斯等级鉴定结果的
批复》，同意天堡煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井，据对背斜北西翼洞身附近的老窑工农煤矿进行的访问，该矿在以往生产过程中未发生过瓦斯燃烧和爆炸等瓦斯事故。
本次工作在背斜南东翼的SZK2孔中井深38.75m测得雪花炭煤层瓦斯压力为0.22227Mpa，在北西翼的SZK4孔中井深139.90m测得雪花炭煤层瓦斯压力为1.3362Mpa，据此计算出煤层的瓦斯压力梯度主0.011 Mpa/m。
按此压力梯度，以埋深40m，瓦斯压力0.2227 Mpa为初始值，采用下列公式分别推算大连、独连、外大连和雪花炭煤层穿越背斜南东翼和北西翼洞身段的瓦斯储存压力，失算结果见表3.5.3.1
程K15+054~K15+063m处）为11.33m3/t，大连煤层洞身段（里程K14+940~K14+949m处）为9.66m3/t。
P=PM（H-H0）+P0 P—隧道穿煤处的瓦斯压力（MPa）； 瓦斯组分主要为CH4、其次为N2、含少量O2、C2H6等。 PM—瓦斯压力梯度（Mpa/m）； H—隧道穿煤处的煤层埋深（m）； H0—寝压力起算深度（m）； P0—寝与其压力（MPa） 隧道洞身段瓦斯压力值表 表3.5-2
构造部位 南东翼 北西翼 煤层名称 大连 独连 外大连 雪花炭 大连 独连 外大连 雪花炭 埋深（m） 270 235 162 146 220 208 182 165 瓦斯压（MPa） 2.7527 2.3677 1.5645 1.3887 2.2027 2.0707 1.7847 1.5977 3.5.4煤层瓦斯含量及组分
本次工作在背斜南东翼SZK2号和北西翼SZK4号孔中采限煤层煤样进行瓦斯含量解吸，由于钻探采用单管钻进，而未使用专门和采煤管，加上钻井液的冲洗和暴露时间过长，所采煤层解吸样无气体反应。为了解煤层瓦斯含量，在背斜两翼洞身附近的天堡煤矿和工农煤矿井下工作面，采取大连和独连煤层煤样送煤炭科学研究总院重庆分院进行吸附瓦斯常数实验，根据实验成果（见附件）和本次瓦斯压力测试结果，采用间接计算法，估算洞身段的瓦斯含量，雪花炭和外大连无煤矿开采，未能采到煤层煤样，采用大连煤层测试结果类比估算，其结果为：
背斜南东翼雪花炭煤层洞身段（里程K12+362~K12+365m处）为6.6m3
/t，外大连煤层洞身段（里程K12+426~K12+431m处）为7.11m3
/t，独连煤层洞身段（里程K12+543~K12+547m处）为11.81m3
/t，大连煤层洞身段（里程K12+697~K12+701m处）为9.12m3/t。
背斜北西翼雪花炭煤层洞身段（里程K15+199~K15+206m处）为8.59m3/t，外大连煤层洞身段（里程K15+122~K15+132m处）为8.91m3/t，独连煤层洞身段（里
3.55隧道煤层瓦斯涌出量计算 3.5.5.1隧道穿越煤层情况
按照隧道线路设计方案，隧道穿越须家河组煤层的情况如下：在背斜南东翼里程ZK12+362~ZK12+365m处穿越雪花炭煤层，里程ZK12+426~ZK12+431m外穿越外大连煤层，里程ZK12+543~ZK12+547m外穿越独连煤层，里程ZK12+697~ZK12+701m外穿越大连煤层。在背斜北西翼里程ZK14+940~ZK14+949m处穿越大连煤层，里程ZK15+054~ZK15+063m外穿越独连煤层，里程ZK15+122~ZK15+132m外穿越大连煤层，里程ZK15+199~ZK15+206m外穿越雪花炭煤层。
3.5.5.2瓦斯涌出量计算
隧道穿越须家河组煤层洞身段的瓦斯涌出量主要由掘进破落煤瓦斯涌出量与煤壁瓦斯涌出量两部份组成，计算采用的有关参数见表3.5-3。
瓦斯涌出量估算参数表 表3.5-3
构造α β Μ B H MabVdaf部位 煤层 里程 (°) (°) （m） （m） （m） （%）Ad（%） （%）W（km3/） Wo （m3/t） 雪花炭 K12+362~k12+365 69 70 0.10 15.15 7.92 0.16 20.14 33.36 4.50 6.68 南 外大连 K12+362~k12+365 69 70 0.40 15.15 7.92 0.16 20.14 33.36 4.50 7.11 东 翼 独连 K12+362~k12+365 70 70 0.30 15.15 7.92 0.10 42.65 35.66 4.50 11.81 大连 K12+362~k12+365 70 70 0.50 15.15 7.92 0.16 20.14 33.36 4.50 9.21 北 K12+362~西 大连 k12+365 45 80 0.50 15.15 7.92 0.15 14.90 28.19 4.50 9.66 翼 独连 K12+362~48 80 0.30 15.15 7.92 0.10 42.65 36.66 4.50 11.33 k12+365 外大连 K12+362~50 80 0.40 15.15 7.92 0.15 14.90 28.19 4.50 8.97 k12+365 雪花炭 K12+362~53 80 0.10 15.15 7.92 0.15 14.90 28.19 4.50 8.59 k12+365 1、 破落煤瓦斯涌出量计算公式如下：
Q?M.B.H.ARDT.Sin?.Sin??W0?W1?
式中：Q—破落煤瓦斯涌出量（m3
/min）； Ｂ—隧道开挖宽度（m）； Ｈ—隧道开挖高度（m）； Ｍ—煤层真厚度（m）； ＡRD—煤的视密度（t/m3）； α—煤层倾角（°）； β—煤层走向与隧道轴线的夹角（°）； W0—煤层原始瓦斯含量（m3/t）； W1—煤中残存瓦斯含量（m3/t）；
Wk??100?Mad?Ad?1?W100?1?0.31Mad?
Mad—煤的水分（%）； Ad—煤和灰份（%）； Wk—拆合成可然物的残留瓦斯含量（m3/t）； T—预计掘进煤巷所需的时间（m3/t）； 2、 每日暴露煤壁瓦斯涌出量计算公式如下：
Q2M?B?H??1440?bt2?T.Sin?.Sin??Q0?e
式中：Q2—煤壁瓦斯涌出量（m3
/min）； Q0—初始瓦斯涌出强度（m3
/m2
.min）；
Q0—0.026W0[0.0004(Vdaf)2+0.16] Vdaf— 浮煤挥发分（%）； b—与其涌出衰减系数，据永荣矿区的经验取值为1.5 t——煤壁暴露时间（天），设均匀衰减，取t=0.5d。 M、B、H、T、α——意义同前
3、总瓦斯涌出量计算公式如下：
Q=Q1+Q2 式中：Q、Q1、Q2—单位（m3/min）； 计算结果见表3.5-4。
瓦斯涌出量估算结果表 表3.5-4
构造部位 掘进速度 T ARD W1 W0 Q0 Q1 Q2 Q (m/d) 煤层 (min) (m3/t) (m3/t) (m3/t) (m3/m2.min) (m3/min) (m3/min) (m3/min) 南 雪花炭 1440 1.30 3.42 6.68 0.1051 0.0403 0.2611 0.3014 东 外大连 3 2880 1.30 3.42 7.11 0.1119 0.0912 0.5559 0.6471 翼 独连 2880 1.49 2.50 11.81 0.2053 0.1964 0.7602 0.9565 大连 2880 1.30 3.42 9.12 0.1435 0.1749 0.8854 1.0603 北 大连 4320 1.37 3.65 9.66 0.1200 0.1641 0.6261 0.7902 西 独连 3 4320 1.49 2.50 11.33 0.1970 0.1498 0.5866 0.7364 翼 外大连 5760 1.37 3.65 8.97 0.1115 0.0805 0.3220 0.4024 雪花炭 4320 1.37 3.65 8.59 0.1067 0.0239 0.0986 0.1225 南 雪花炭 1440 1.30 3.42 6.68 0.1051 0.0403 0.2611 0.3014 东 外大连 6 1440 1.30 3.42 7.11 0.1119 0.1824 1.1117 1.2941 翼 独连 1440 1.49 2.50 11.81 0.2053 0.3928 1.5203 1.9131 大连 1440 1.30 3.42 9.12 0.1435 0.3498 1.7709 2.1207 大连 北 2880 1.37 3.65 9.66 0.1200 0.2462 0.9391 1.1853 西 独连 6 2880 1.49 2.50 11.33 0.1970 0.2247 0.8799 1.1046 翼 外大连 2880 1.37 3.65 8.97 0.1115 0.1609 0.6440 0.8049 雪花炭 2880 1.37 3.65 8.59 0.1067 0.0358 0.1479 0.1837 根据上表计算可知：
假定当掘进速度为3m/d时，背斜南东翼雪花炭煤层瓦斯绝对涌出量为0.3014m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为26.33m3/t2d，外大连煤层瓦斯绝对涌出量为0.6471m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为14.13m3/t2d，独连煤层瓦
斯绝对涌出量为0.9565m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为23.19m3/t2d，大连煤层瓦斯绝对涌出量为1.0603m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为17.68m3/t2d；背斜北西翼大连煤层瓦斯绝对涌出量为0.7902m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为25.84m3/t2d，独连煤层瓦斯绝对涌出量为0.7364m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为34.93m3/t2d，外大连煤层瓦斯绝对涌出量为0.4024m3/min，折算成矿井
相对瓦斯涌出量为14.96m3/t2d，雪花炭煤层瓦斯绝对涌出量为0.1225m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为17.05m3/t2d。
假定当掘进速度为6m/d时，背斜南东翼雪花炭煤层瓦斯绝对涌出量为0.3014m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为26.33m3/t2d，外大连煤层瓦斯绝对涌出量为1.2941m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为16.95m3/t2d，独连煤层瓦斯绝对涌出量为1.9131m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为34.78m3/t2d，大连煤层瓦斯绝对涌出量为2.1207m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为26.52m3/t2d；背斜北西翼大连煤层瓦斯绝对涌出量为1.1853m3
/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为19.38m3/t2d，独连煤层瓦斯绝对涌出量为1.1046m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为26.19m3/t2d，外大连煤层瓦斯绝对涌出量为0.8048m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为14.96m3/t2d，雪花炭煤层瓦斯绝对涌出量为0.1837m3/min，折算成矿井相对瓦斯涌出量为12.78m3/t2d。
因未直接测试测试洞身段各煤层瓦斯压力、瓦斯含量及煤层厚度，采用间接估算的瓦斯涌出量值与实际可能存在一定出入。此外，掘进煤巷速度对瓦斯涌出量影响较大，实际应用时应根据实际情况调整。
3.5.6隧道煤与瓦斯突出危险性 1） 影响突出的地质因素
隧道穿越含煤地层位于铜锣峡背斜两翼，南东翼含煤地层较陡，倾角65～71°，北西翼含煤地层稍缓，倾角44～53°，各含煤段在地表均有出露，瓦斯封闭条件较差，瓦斯大量聚集的可能性不大，但不排除在局部地段瓦斯相对聚集的可能，但煤层厚度小，地层中总的瓦斯量不可能太大，因此，煤与瓦斯突出的可能性不大。
值得注意的是，隧道需穿越铜锣峡背斜轴部，轴部地层为三叠系下统嘉陵江组（T1j）灰岩，由于背斜轴部未遭构造破坏，封闭性较好，加上灰岩又是良好的储层，因此，不排除背斜轴部嘉陵江组灰岩中富集天然气的可能。 2） 煤与瓦斯突出危险程度评价
按照《铁路瓦斯隧道技术规范》瓦斯突出判定指标，隧道穿越地段煤与瓦斯突出的危险性指标的分级与对比分析见表3.5-5。
突出地质指标分级与对比分析表 表3.5-5
判别指标 分级标准 隧道区数值 有突出危险 无突出危险 南东翼 北西翼 结论 瓦斯压力P（Mpa） ≥0.74 ＜0.74 1.3887~2.3677 1.5977~2.2027 有突出危险 放散初速度△P ≥10 ＜10 3~5 3~5 无突出危险 坚固性系数f ≤0.5 ＞0.5 0.33~0.95 0.33~0.95 有突出危险 煤的破坏类型 Ⅲ类及以上 Ⅲ类以下 Ⅱ类 Ⅱ类 无突出危险 根据《铁路瓦斯隧道技术规范》4.1.4的规定，总协定瓦斯突出必须同时满足以上4个指标，因此，隧址区背斜两翼煤层墙角突出危险。
3.5.7本次在隧址区背斜两翼须家河组采取大连和独连煤层共3件样进行自燃发火倾向怕试验，南东翼独连煤层着火温度为329~372℃，△T为43，属自燃煤层，南东翼大连煤层着火温度为367~280℃，△T为13，属不易自燃煤层，北西翼大连煤层着火温度为309~367℃，△T为58，属容易自燃煤层。
根据对上述3件样品作煤尘爆炸性试验，背斜南东独连煤层火焰长度为10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量25%；背斜南东惭大连煤层火焰长度为400mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量75%；背斜北西翼大连煤层火焰长度为175mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量80%；三煤层均有煤尘爆炸性危险。
此外，按照煤层爆炸性指数评价： Va=Vdaf/(100-Ad-Mad)3100%