瓦斯隧道爆破方案优化及掌子面处瓦斯运移规律研究

作     者：王贺 田成林 王清标 孙永 刘忠磊 魏元津 梁龙 毕元甲 

作者机构：山东科技大学安全与环境工程学院 山东科技大学资源学院 中铁十四局集团隧道工程有限公司 中铁十四局集团有限公司 中铁十四局集团第四工程有限公司 

出 版 物：《爆破》 (Blasting)

年 卷 期：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52278359) 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室开放基金资助项目(2011DA105287-FW202203) 青岛市博士后资助项目(QDBSH20230202074) 泰安市科技创新发展项目(政策引导类)(2022GX089) 

主　　题：瓦斯隧道 爆破优化 数值模拟 瓦斯运移 通风效果 

摘      要：为研究高瓦斯隧道在开挖爆破后的瓦斯扩散运移规律及通风对瓦斯浓度的影响，以我国在建某瓦斯隧道为研究对象，对瓦斯条件下的隧道爆破方案进行了优化并在此基础上研究了在通风和未通风两种工况下的掌子面附近瓦斯扩散运移特征，获得了掌子面附近的瓦斯扩散运移规律。研究表明：当爆破预计进尺为1.2m，不耦合系数设定为0.76时，炮孔残留率和炮孔利用率均在90%以上，超挖控制效果较好；数值模拟表明，未通风条件下，隧道掌子面处拱顶和拱腰附近瓦斯积聚现象严重，瓦斯浓度接近30%，瓦斯状态稳定后距离掌子面7m范围内瓦斯浓度较高，7m以外的区域瓦斯浓度变化梯度较小；在通风30s左右瓦斯浓度均可降到安全范围内，但风筒异侧的拱脚和拱腰处容易发生瓦斯积聚现象，尤其是拱脚处的瓦斯积聚现较明显，瓦斯浓度接近20%，风筒同侧的拱脚处存在通风盲区，瓦斯小范围积聚，浓度在5%左右，应该加强对上述区域的监测和防治；现场实测瓦斯浓度分布及瓦斯影响范围与模拟结果较为一致，研究结果可为类似瓦斯隧道爆破施工及通风优化提供参考依据。