隧道瓦斯灾害危险性快速评价方法研究

In recent years, a simple quantitative method is needed to estimate the danger of the gas disaster for tunnels to be built, since a series of tunnels traversing coal-bearing strata abundant in gas, in which selection and quantification of the evaluation indicators are critical and difficult. Contraposing such concrete key issue, choosing more than 100 finished gas tunnels, our research decides the basis to extract the evaluation indicators through the analysis and study of geological environment conditions and engineering designing parameters in these gas tunnel programs ; uses the AHP and relation matrix method to obtain index weight on the basis of indicators' quantification and through the analysis on mutual-effect relationships among these indicators ; as a study for comparison ,the sift of the index or index quantification method would be introduced into the quantification theory ; according to the actual characteristics of our tunnel , divides the gas-danger into unparalleled levels and put forwards the corresponding prevention and cure measures; imports ambiguous-math and grey theory to the appraising method for gas tunnel danger; further modifies estimating methods according to the feedback-info from the practical use of these methods when erecting gas tunnels and eventually finish the establishment of the Rapidly Evaluating Methods.

近年在我国在基础交通建设时，遇到了一系列穿越煤系地层和赋存瓦斯的隧道，隧道瓦斯灾害事故频繁发生，需要一种简易量化的评价方法快速对拟建隧道进行瓦斯灾害危险性评价。分析瓦斯隧道这一对象的关键问题，选择100多座已建瓦斯隧道为样本，通过对瓦斯隧道所处地质环境条件和工程设计参数的研究，从各种纷乱复杂的影响因素中确定评价指标；采用二值法和专家打分法对指标进行标准化处理与量化取值；通过评价指标相互作用关系分析，利用AHP法与关系矩阵法获取指标权重，作为对比研究，在评价指标的筛选、指标量化方法引入数量化理论；按照样本隧道特征，划分瓦斯危险性等级并提出对应的防治措施；引入模糊数学进行隧道瓦斯灾害危险性快速评价并提出较适应的方法；通过评价模型应用于在建瓦斯隧道中的反馈进一步修正评价模型，最终建立快速评价方法。

通过西南山区在建高风险瓦斯隧道施工期的跟踪调研、资料收集、现场监测及分析测试，系统总结了西南山区瓦斯隧道所处的地质环境条件特征，查明了瓦斯形成分布的控制因素，划分了瓦斯隧道类型，探讨了隧道瓦斯灾害的形成机理。基于地质因素、瓦斯因素和施工时人为因素十项指标建立了隧道瓦斯灾害危险性评价系统，对评价系统中指标的量化及取值方法进行深入探讨，并对评价系统的可靠性进行了验证。.研究主要完成的工作内容及成果如下：.（1）我国瓦斯隧道与所处地质环境条件关系密切，隧道瓦斯状况与我国区域性瓦斯分布密切相关，高瓦斯隧道多位于区域性高瓦斯区、高瓦斯带，低瓦斯隧道多位于区域性低瓦斯区、低瓦斯带。.（2）瓦斯隧道分级评价以隧道所处区域性瓦斯区带、隧道埋深以及隧址区地质构造、煤层厚度、地下水出露程度为评价指标。瓦斯隧道施工危险性评价以隧道瓦斯涌出量、瓦斯压力、地质构造、煤体结构类型、地下水状况、工区距煤层距离和瓦斯防治措施、瓦斯管理、施工经验和技术水平为评价指标。以最大埋深、地质构造、超前钻探时动力现象、最大瓦斯压力、最大钻孔瓦斯涌出初速度和煤体结构类型为掌子面突出危险性评价指标。.在评价方法的建立过程中，采用综合集成赋权法计算各指标权重。最后采用影响因素综合评判法、模糊综合评判法、可拓评判法三种模型进行评价。.（3）瓦斯隧道分级评价、瓦斯隧道施工危险性评价、瓦斯隧道施工掌子面突出危险性评价三个层次构成了隧道工程的瓦斯灾害危险性评价体系，从而在隧道选线、设计、施工阶段均能对瓦斯灾害进行快速准确的评价，进而采取相应的工程防治措施。以紫坪铺隧道为例对隧道工程瓦斯灾害危险性评价方法进行了具体应用，取得了较好的应用效果。.研究成果对隧道选线及瓦斯隧道施工中的减灾防灾具有重要的理论指导意义。