摘要 面对都汶高速公路在施工过程中出现了瓦斯爆炸的重大情况，为此分别对董家山与龙溪的两座瓦斯隧道中存在的瓦斯的量和具体的分布情况进行了超前钻探预测预报，从而保证了工程的后期施工的安全。而这也证明了提前预报预测技术能较为准确的了解和预测里面的煤岩地质施工情况，预测掌子面中瓦斯的土体分布，给瓦斯隧道探索预测提供了更多的、有价值的经验。基于此，本文以董家山和龙溪两座高瓦斯隧道为背景，论述了超前钻探技术在不同的施工地段不同的应用。
关键词 钻探预测预报技术；瓦斯隧道；公路施工
中图分类号P618 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）65-0166-02
随着我国社会的发展，瓦斯隧道工程数目不断增多，由于瓦斯隧道手工中地质勘探阶段面临诸多局限因素，因而隧道开挖中并不能完全掌握应了解的信息，由于前方瓦斯量不明，开挖过程中经常要面对涌出或者超限的问题。而妨碍正常的施工和生产。同时一旦这种情况严重就会造成重大的瓦斯爆炸，危害工人的人身安全和设备的重大损失。虽然瓦斯隧道在开挖之前会进行一定程度的勘测，但是在瓦斯隧道的实际施工开挖中，所面对的实际情况与勘测结果往往是存在偏差的，因而，在开挖瓦斯隧道之前一定要先进行详细的勘测在进行挖掘，以便提前预防，保证瓦斯隧道能够安全的施工和生产。
鉴于此，下面详细的介绍超前钻探预报预测技术在董家山和龙溪两座高瓦斯隧道中的应用，以期能够提高预防预测技术在瓦斯隧道中的应用，加强瓦斯隧道的安全性。
1 超前地质预测的方法
当前，隧道勘测中常用的预测方法是物探法、地质编录法以及钻探法。
地质编录法主要是通过分析和搜集隧道开挖中开挖段岩石的变形与破裂以及周围岩石的相关资料和工程所处的地质环境等资料，并对其进行归纳总结，然对这些资料进行详细的分析和研究，从而预测可能出现的问题，做好预防措施。
物探法利用了电磁波在岩石中的传播或者地震波在岩石中的传播等特点，来预测前方断层、破碎带
柱以及软岩等不良地质的位置和规模，对含水量丰富的地段以及老窖等的地点进行预测，另一方面也掌握了煤层、砂岩的成分等信息。
钻探法是在施工过程中对前面岩石结构进行探查的一种方法，这种方法具有两方面的优点，一是能够准确的了解掌子面前方出现的断层破碎带、软岩和岩溶陷落柱等偏差地质的具体的情况；二是能够预排放煤岩体瓦斯和岩溶水，从而有效的保证隧道开挖的安全性。
2 超前钻探预报法在瓦斯隧道的钻孔布置
超前钻探预报技术是依据地质条件，钻孔的长度和钻孔的数量不尽相同。其中在塌方地段，一般采用12m以上24m以下的密集型钻孔以及30m~50m之间的长孔钻相互配合进行钻探。至于短钻孔的重点，需要特备加强对隧道开挖轮廓线以外3m~6m的处理，中长钻孔的控制点主要是在隧道开挖线轮廓线以外的8m，其中保证每一循环之间有15m以上的安全距离。其中钻孔需要经过塌方虚渣体与老窑的采空区。一般涞水出现在破碎质区域，一般在30m~50m左右，其中钻孔的终点距离隧道初始地方轮廓线之外的8m，其中保证每一循环之间有15m以上的安全长度。假如破碎地质段不大，理论上说，在钻孔的施工过程中要了解该区域的地质资料。
在岩层良好的地段，也是30m~50m的中长钻进行钻孔，控制钻孔的终点在隧道开始地段以外的8m，在每一循环之间必须保证有不少于15m的安全距离。对于那些存在瓦斯和煤的危险地段，通常是使用50m~80m的长钻孔和30m~50m的中长钻结合的方法进行施工，在这个过程中要重点掌握瓦斯的参数以及岩溶水的具体资料。
3 超前钻探技术在瓦斯隧道工程中的应用
3.1 超前钻探预报预测技术在坍方墟渣体地段
3.1.1 董家山瓦斯隧道钻孔的布置
此地段隧道的进入口右线K14+855~+877曾经出现过重大的瓦斯爆炸事故，且出现大量的瓦斯。使用TSP与地质雷达来进行预测，出现的结果为右线塌方的塌腔最高限度为32m，纵向长度是17m。其中塌方坍方区域出现过两个循环的钻探，这两个循环总共施工10mm较多的短钻孔，其中两个循环中短钻孔共85个，钻孔的85个，每一个钻孔的长度通常四9m~22m。而60mm的中长钻孔都在长度在30m~35m，之间，而一共5个，其中第一循环的施工中100mm密集的短钻孔是40个，钻孔的长度是9m~22m；60mm的中长钻孔是5个 ；而第二循环中100mm密集短钻孔是45个，钻孔长度在16m~22m之间，没有中长钻孔。
3.1.2 董家山瓦斯隧道的塌腔空洞和瓦斯预报预测
位于董家山隧道的进口右线K14+855~+877的地方，第一循环钻孔钻探流程中出现7个钻孔，其大小是在3.9m~6.0m之间，待进入塌腔空洞之后，第二循环中又有4个钻孔，分别为钻井施工到5.8m~6.9m时，此时已经进入塌方空洞中。根据了解的信息，推算出隧道中掌子面拱顶40度的范围内有坍方空洞，其空洞的直径是6.9m左右，空洞具体位于隧道相距开挖线1.17m~1.80m的地方，纵向的深度在24m以上。超前钻孔完工之后，测定了塌方空腔的瓦斯压力和流量，通过对两个循环中85个钻孔瓦斯压力的预测，得到的结果是在超前预测的地方没有瓦斯承压，全部孔的瓦斯流量是零，从而证明瓦斯已经全部释放，坍塌的空洞中没有积存瓦斯，从而判断出超前预测区没有瓦斯富集，说明在开挖的过程中不会出现瓦斯异常涌出的现象。
通过这地质雷达等物探方法进行比较可以得出，超前钻探预测技术能够更加有效精确的测定塌方的位置和塌方总腔体的瓦斯的分布和存量情况，从而采取有效的预防措施指导塌方地段的施工，以此保证开挖的安全性。
3.2 在地层完好地段
3.2.1 龙溪隧道钻孔布置
由于龙溪隧道的绝大部分岩层是砂岩和薄层碳质泥岩，其岩层比较完整，岩石的层理比较的清晰，但是存在地应力比较高能够大袋9.5MPa ~26MPa，裂隙发育的情况。根据前期开挖的收集的资料，进行了超前钻探预报。龙溪隧道进行了36个循环超前钻探，其中有31个事掌子面段的，5个事地震塌方地段；钻孔一共有159个，掌子面有139个，20个事属于地震塌方地段的；钻孔的总长度是11 119m，掌子面的长度是10 256m，地震塌方段的长度是863m。
3.2.2 预报技术在龙溪瓦斯隧道的应用
首先预估掌子面139个钻孔承受瓦斯的压力。以及流量、流量衰减系数和钻孔瓦斯浓度等，这样来计算预测出隧道在施工中有可能会出现的瓦斯涌出量。预测结果为其中龙溪隧道的瓦斯压力是0MPa~0.2MPa；瓦斯流量是每分钟0.01m3；而流量衰减系数是0.012~0.029之间。
钻孔中瓦斯的浓度在20m~45m左右就达到百分之10以上，绝大部分为于50m~80m，直施工完成后通常也只有8%~9%。通过对瓦斯的参数的超前钻孔检测，在施工的之前制定了有效的预防措施，保证了隧道安全。
3.3 在煤和瓦斯突出地段
3.3.1 董家山隧道C合同段钻孔布置
此隧道C合同区域进口左线在LK14+878掌子面左侧拱角施工锁脚锚杆过程中发生了瓦斯喷出现象，同时也出现掌子面左侧出现3条大约2m~5m长，2m宽的开裂缝，并在其中一条的末端出现了直径为10cm的空洞，而空洞中还喷出了黑色的液体以及细小的煤屑和碳质泥沿块。基于此，对其进行了超前钻孔预测。超前钻孔探测一共进行了9个循环，钻孔166个，钻孔的长度一共是7 802m。防突措施孔一共是26个，钻孔的长度达到1 327m，效果检验孔是5个，长度是256m。
3.3.2 预报技术在董家山隧道C合同段对瓦斯的预测
在对9个循环进行预估的过程中，所有钻孔都有瓦斯压，但是钻孔过程中出现12个钻孔夹钻、顶钻和喷孔的现象，经预测的结果为：瓦斯的压力是~0.83MPa；瓦斯的流量是零。当钻孔全部完成之后，24小时间瓦斯的艳丽降到0.1MPa ~0.2MPa之间。
通过施工超前钻孔，不仅仅能够对煤层瓦斯压力和瓦斯含量等多种参数进行了有效的预测，能够帮助排除煤层中的承压瓦斯，以此来降低煤层瓦斯压力，确保了这个隧道的安全，能够为施工创造相对安全的条件。
4 结论
1）董家山隧道的特大瓦斯爆炸事故出现以后，有关部门及时的采取超前钻探技术，事先精确的预测出董家山和龙溪两座高瓦斯隧道处于煤系地层中的没有被开挖的地段，进而有效的避免了瓦斯爆炸事故的再次出现，确保了工程后续施工的安全、顺利；2）由于超前钻探预测技报技术能够煤岩地质以及瓦斯的分布和存量进行预测，能够对掌子面前方煤岩体瓦斯进行施工作业之前的预防和排除，大大的提升了瓦斯隧道施工的效率和质量；3）随着工艺的进步和技术的革新，钻探机具的各方面性能将得到不断的提高，超前钻探预测技术也将被应用到实际的探测和预测中，在实践和总结过程中，该项技术在未来的隧道施工中定会发挥更大的作用。
参考文献
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