隧道工程瓦斯災害危險性評價體系研究.pdf

1、瓦斯災害是隧道建設中的重大災害之一，主要表現(xiàn)為中毒、窒息、燃燒、爆炸、煤與瓦斯突出五種情況，其中以瓦斯爆炸最易發(fā)生，一旦發(fā)生瓦斯災害，后果往往十分嚴重。隨著我國基礎交通的建設和發(fā)展，穿越煤系地層的隧道越來越多，隧道施工瓦斯災害事故也在不斷的增加。因此，人們越來越認識到防范和減輕瓦斯災害的重要性，迫切需要尋求有效的隧道瓦斯災害危險性評價方法與手段。 本文在研究我國大量已有瓦斯隧道的基礎上，歸納分析各瓦斯隧道所處的地質(zhì)環(huán)境條件及施工

2、中瓦斯狀況，通過對影響隧道瓦斯災害危險性的地質(zhì)因素、瓦斯因素和施工時人為因素等研究，遵循定性分析與定量評價相結(jié)合的基本學術思想，建立了一套較為完善的隧道工程瓦斯災害危險性評價技術方法體系。研究成果既達到了瓦斯災害危險性評價的目標，又在隧道工程瓦斯災害調(diào)查技術和危險性評價方法方面取得了一定進展，在系統(tǒng)的研究工作中取得了以下主要成果： （1）從瓦斯的生成、賦存條件和分布規(guī)律三個方面入手，通過統(tǒng)計分析我國瓦斯隧道所處地質(zhì)環(huán)境條件，得出

3、隧道瓦斯狀況與我國區(qū)域性瓦斯分布密切相關，高瓦斯隧道多位于區(qū)域性高瓦斯區(qū)、高瓦斯帶，低瓦斯隧道多位于區(qū)域性低瓦斯區(qū)、低瓦斯帶。 （2）針對隧道工程規(guī)劃選線階段資料儲備不足的情況，結(jié)合影響瓦斯賦存分布的影響因素，用地質(zhì)工程理論的原理和方法，建立以地質(zhì)宏觀判斷為主的簡潔的瓦斯隧道分級評價方法。分級評價以隧道所處區(qū)域性瓦斯區(qū)帶、隧道埋深以及隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度、地下水出露程度為評價指標，采取影響因素綜合評判法進行瓦斯隧道分級評價。

4、 （3）針對設計施工階段對工程條件了解要求較高以及此時基礎資料相對豐富的情況，在瓦斯隧道分級評價方法的基礎上，同時參照2002版《鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范》，建立隧道工程施工瓦斯災害危險性評價方法。瓦斯隧道施工危險性評價包含兩個部分，首先是瓦斯隧道的分區(qū)評價，然后是疊加施工因素進行修正。分區(qū)評價以隧道瓦斯涌出量、瓦斯壓力、地質(zhì)構(gòu)造、煤體結(jié)構(gòu)類型、地下水狀況和工區(qū)距煤層距離六個指標組成評價指標，分區(qū)評價是自然地質(zhì)條件下隧道各區(qū)段危險性

5、評價，同時也是施工危險性評價的基礎和本底值。施工時由于瓦斯防治措施、瓦斯管理、施工經(jīng)驗和技術水平的不同瓦斯災害危險性也不同，因而在分區(qū)評價基礎上考慮這四個修正因素進行瓦斯隧道施工危險性評價。評價方法采用影響因素綜合評判法、模糊綜合評判法、可拓評判法三種方法。 （4）針對有瓦斯突出危險區(qū)掌子面可能出現(xiàn)的瓦斯突出危險，建立起瓦斯隧道施工掌子面突出危險性評價方法。以最大埋深、地質(zhì)構(gòu)造、超前鉆探時動力現(xiàn)象、最大瓦斯壓力、最大鉆孔瓦斯涌出

6、初速度和煤體結(jié)構(gòu)類型為突出危險性評價指標，對指標逐個判別進行預測評價。 （5）瓦斯隧道分級評價、瓦斯隧道施工危險性評價、瓦斯隧道施工掌子面突出危險性評價三個層次構(gòu)成了隧道工程的瓦斯災害危險性評價體系，從而在隧道選線、設計、施工階段均能對瓦斯災害進行快速準確的評價，進而采取相應的工程防治措施。在評價方法的建立過程中，對各層次評價指標的權重采取主觀（層次分析法）和客觀（關系矩陣法、灰色關聯(lián)法）的計算方法，結(jié)果表明各主客觀方法計算出指

7、標重要性相同，在指標權重計算方面是可行的，為了同時體現(xiàn)主觀信息和客觀信息，本文最后用綜合集成賦權法對瓦斯災害危險性評價指標權重賦值。 （6）以紫坪鋪隧道為例對隧道工程瓦斯災害危險性評價方法進行了具體應用，取得了較好的應用效果。通過紫坪鋪瓦斯隧道地質(zhì)環(huán)境條件描述，研究評價指標的實際狀態(tài)，根據(jù)評價指標量化標準賦值，在此基礎上，采用定性分析與定量評價相結(jié)合的隧道工程瓦斯災害危險性評價方法對紫坪鋪隧道瓦斯災害危險性進行評價，評價結(jié)果與隧