针对隧道施工中有害气体检测研究——以云雾山隧道为例<br/>

针对隧道施工中有害气体检测研究——以云雾山隧道为例

2021-08-12华绪

建材与装饰 2021年23期

华绪

（四川久马高速公路有限责任公司，四川成都 610000）

0 引言

随着国内基础设施网络的不断发展与完善，工程建设已覆盖全国各处，高速公路或高速铁路在新兴技术影响下成为重要交通工具[1-2]。由于云贵川渝地区山体较多，路网建设时常需要挖掘隧道。当隧道穿越一些气田、含油气构造时可能会发生天然气爆炸或燃烧，给隧道施工安全带来隐患，是隧道工程常见病害的主要类型之一[3-4]。从滇黔线岩脚塞隧道瓦斯爆炸到汶马高速公路理县段C18标米亚罗三号隧道瓦斯爆炸带来的生命和财产损失十分巨大，因此，在工程建设初期加强有害气体预测预报工作十分必要[5]。针对这一问题，本文以川渝地区云雾山隧道为例，对隧道施工中可能存在的有害气体进行了专项研究。

1 隧道工程地质概况

1.1 隧道概况

云雾山隧道位于重庆市铜梁区及璧山区，穿越云雾山，隧道出口接路基及三鱼石中桥，进口接路基及跨G93成渝环线高速特大桥。隧道进口里程DK38+790，出口里程DK44+390，隧道全长5600m，最大埋深约375.5m。隧道设计为15‰单面上坡。

1.2 隧道地层岩性

隧道穿越的主要岩性从上至下依次有侏罗系泥岩夹砂岩（J1z）、三叠系岩屑长石石英砂岩夹砂质泥页岩、炭质页岩及煤线（T3xj6）、泥岩、页岩夹砂岩及薄煤层（T3xj5）、岩屑长石石英砂岩夹砂质泥页岩、炭质页岩及煤线（T3xj4）、泥岩、页岩夹砂岩及薄煤层（T3xj3）、岩屑长石石英砂岩夹砂质泥页岩、炭质页岩及煤线（T3xj2）、泥岩、页岩夹砂岩及薄煤层（T3xj1）、白云岩、灰岩夹石膏、盐溶角砾岩（T2l）、白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩、盐溶角砾岩及灰岩（T1j4）。

1.3 隧道构造特征

云雾山隧道位于华蓥山断裂以东的褶皱束，由一系列北东～北北东向近于平行的高背斜山脉组成，区内发育一条褶皱：云雾山背斜、柑子湾1#逆断层、柑子湾2#逆断层、黄石岩断层。

2 野外测试和室内试验结果

2.1 现场钻孔有害气体检测

现场有害气体检测分为浅层天然气检测与煤层瓦斯检测，浅层天然气检测成果见表1，煤层瓦斯检测成果见表2。

表1 浅层天然气检测成果

表2 煤层瓦斯检测成果

2.2 现场煤层测试

煤层气测试方法是目前能够准确获取煤层参数的有效动态方法之一，它既可以定性也可以定量对煤层进行分析评价，它在确定煤储量基本参数方面具有明显的优势，其主要目的是获取储层的评价参数。现场煤层测试压力测试结果见表3。

表3 现场煤层测试压力测试成果

3 隧道有害气体危害性分析

3.1 隧道浅层天然气危害性分析

雷口坡组、嘉陵江组灰岩中岩溶发育，深部地层的天然气易沿着构造裂隙通道运移至砂岩层中，当受到上覆泥质岩的阻隔后，便在砂岩孔隙、裂隙中储存起来。由此可见，云雾山背斜核部的雷口坡与嘉陵江组地层有良好的储气环境。

根据有害现场检测结果可知，ZK-云雾山-10钻孔内含有两层煤层，由此检测的甲烷浓度较高，而其余钻孔内均含有少量的甲烷，与该隧道的有害气体背景相符。此外，检测发现钻孔ZK-云雾山-3中CO浓度高达98.2ppm，钻孔ZK-云雾山-2中CO2浓度达41400ppm。

3.2 隧道煤层瓦斯危害性分析

对3个钻孔不同深度取煤样12组进行室内试验，并进行4次煤层瓦斯压力测定。根据3孔有害气体现场测试，4组煤样品室内分析结果，依照《铁路瓦斯隧道技术规范》附录C绝对瓦斯涌出量计算方法对01煤1、01煤2、02煤1、04煤1进行绝对瓦斯涌出量计算。计算结果见表4。

表4 绝对瓦斯涌出量计算结果

隧道穿越含煤地层位于云雾山背斜两翼，东翼地层平缓，煤层埋藏较浅，煤层顶、底板及整个煤系围岩均为低空隙性、低渗透性的泥质岩，围岩封闭性好，煤层瓦斯会相对聚集；西翼地层陡倾，煤层埋藏较浅，裂隙发育且连通性较好，瓦斯封闭条件较差，瓦斯大量聚集的可能性不大，存在煤与瓦斯突出的可能性不大。

综合分析有害气体储集条件与试验结果可知，穿越背斜核部雷口坡与嘉陵江组为低瓦斯段；须家河组煤层对缙云山隧道危害较大，为低瓦斯；须家河组非煤段为微瓦斯；进出口段埋深浅，且无良好的油气储集环境也无煤层，为无瓦斯。当然，施工中必须严格按照“煤矿安全规则”采取严密的安全措施，严格按相关规范设计、施工，做好应急预案并加强检测、监测及通风，加强瓦斯等有害气体超前地质预报确保施工安全。