成貴鐵路高瓦斯隧道瓦斯防治技術(shù)
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摘要：成貴鐵路沿線穿越多個(gè)煤系地層、煤層及煤礦采空區(qū)以及油氣田瓦斯地層，高瓦斯隧道數(shù)量多，而且還有瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的隧道，隧道施工風(fēng)險(xiǎn)高。施工過程采用了有效的施工措施和瓦斯防治技術(shù)，以加強(qiáng)隧道通風(fēng)為主要手段，強(qiáng)化瓦斯檢測，提高電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的防爆配置，落實(shí)現(xiàn)場的制度執(zhí)行及監(jiān)督檢查，確保了高瓦斯隧道的施工安全，可為其它高瓦斯隧道的安全施工提供借鑒。
關(guān)鍵詞：瓦斯檢測；防爆設(shè)備；隧道通風(fēng)
1工程概況
成都至貴陽鐵路經(jīng)由四川省的樂山市，向東經(jīng)宜賓市、興文縣，云南省的威信鎮(zhèn)雄縣，貴州省的畢節(jié)市、大方縣、黔西縣，至貴陽市，線路長515.02km。隧道穿越油氣田瓦斯地層、煤系地層、多個(gè)煤層、煤礦采空區(qū)。全線共有21座高瓦斯隧道，其中有3座有瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的隧道，在施工中對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行了抽排，高瓦斯隧道的安全施工是成貴鐵路瓦斯隧道施工的重點(diǎn)。
2成貴鐵路高瓦斯隧道工程特點(diǎn)和難點(diǎn)
（1）高瓦斯隧道多，而且多為長隧，4000m以上的高瓦斯隧道有10座（其中5000m以上6座）。長距離增加了瓦斯隧道通風(fēng)的難度，施工風(fēng)險(xiǎn)高，安全管理難度大。（2）高瓦斯隧道穿過煤層多、煤層厚，最厚煤層真厚度達(dá)到5m。有的隧道需進(jìn)行多次揭煤，揭煤工作難度大。隧道穿過煤層時(shí)瓦斯含量高，超前探孔內(nèi)瓦斯高達(dá)到76%甚至100%，施工風(fēng)險(xiǎn)大。在一高瓦斯隧道的平導(dǎo)鄰近煤層施工過程中，當(dāng)時(shí)為了接長風(fēng)管停風(fēng)25min，瓦斯?jié)舛葟?.18%上升到了10.4%，可見在煤層及鄰近煤層的隧道施工，是瓦斯安全管理的重點(diǎn)。（3）全線有瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的隧道有3座，對(duì)有瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的隧道進(jìn)行了瓦斯抽排，施工風(fēng)險(xiǎn)大、施工工期長。
3成貴鐵路高瓦斯隧道瓦斯防治技術(shù)
成貴鐵路高瓦斯隧道采用超前探孔和加深炮孔對(duì)地層及煤層瓦斯進(jìn)行超前探測，通過人工和自動(dòng)檢測監(jiān)測瓦斯?jié)舛?，采取雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)模式的通風(fēng)系統(tǒng)確保瓦斯隧道的通風(fēng)，采用防爆的電氣設(shè)備和防爆的機(jī)械設(shè)備杜絕物體高溫及火花的產(chǎn)生，加強(qiáng)現(xiàn)場火源管理和各項(xiàng)管理制度的落實(shí)，通過多種手段和措施確保了高瓦斯隧道的施工安全。
3.1高瓦斯隧道瓦斯超前探測
高瓦斯隧道采取不小于⌀76mm的超前探孔1~3孔對(duì)掌子面圍巖進(jìn)行探測，探孔長度30m，每次搭接長度5m。加深炮孔每個(gè)斷面布設(shè)5個(gè)，在每次開挖時(shí)均打設(shè)，加深量不小于3m。對(duì)探測孔或加深炮孔內(nèi)的瓦斯進(jìn)行檢測，判斷前方地層是否含有高濃度瓦斯。對(duì)隧道穿越煤層前的瓦斯探測，按照揭煤程序、按專項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探測孔的布設(shè)和進(jìn)行探測。對(duì)有瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)的隧道，根據(jù)專項(xiàng)防突探測方案進(jìn)行探測，并取樣分析有關(guān)數(shù)據(jù)。
3.2高瓦斯隧道瓦斯檢測
瓦斯檢測是瓦斯隧道施工的重要工序，也是瓦斯隧道施工中安全施工的依據(jù)和保障，瓦斯施工應(yīng)遵循“瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)不施工，施工瓦斯?jié)舛炔怀瑯?biāo)”的原則，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)后立即停止施工，加強(qiáng)通風(fēng)，當(dāng)瓦斯?jié)舛认♂尳档偷皆试S濃度后，方可施工。高瓦斯隧道采用自動(dòng)瓦斯檢測系統(tǒng)和人工瓦斯檢測相結(jié)合的方式，自動(dòng)檢測和人工檢測相互補(bǔ)充和相互校驗(yàn)。3.2.1自動(dòng)瓦斯檢測系統(tǒng)。自動(dòng)瓦斯檢測系統(tǒng)采用KJ系列的自動(dòng)檢測系統(tǒng)，可連續(xù)、自動(dòng)檢測，瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備包括：主控計(jì)算機(jī)、洞內(nèi)分站、低濃度瓦斯傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、遠(yuǎn)程斷電儀、報(bào)警器、設(shè)備電源和備用電源等。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、洞內(nèi)傳感器聲光報(bào)警及洞外監(jiān)控中心自動(dòng)報(bào)警，并根據(jù)通風(fēng)情況及瓦斯?jié)舛葘?shí)現(xiàn)自動(dòng)的風(fēng)電閉鎖及瓦電閉鎖。甲烷傳感器等傳感器設(shè)在開挖掌子面、二襯模板臺(tái)車、進(jìn)洞30m處。3.2.2瓦斯人工檢測。人工檢測由瓦檢員檢測，瓦檢員為有煤礦瓦檢員經(jīng)歷的持證人員擔(dān)任，瓦檢員配備光干涉瓦檢儀和便攜式瓦斯報(bào)警儀，人工檢測是對(duì)瓦斯容易聚體的部位按照規(guī)定的頻率進(jìn)行檢測，一般為隧道塌腔、隧道掌子面、隧道施工斷面變化部位、模板臺(tái)車襯砌施工部位、隧道洞室、會(huì)車道加寬處、橫通道處、通風(fēng)死角，這些部位是人工瓦斯檢測和監(jiān)測的重點(diǎn)部位。隧道內(nèi)帶班人員及安全員進(jìn)洞隨身攜帶便攜式瓦斯報(bào)警儀，不定時(shí)對(duì)隧道各部位瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測及監(jiān)測。
3.3高瓦斯隧道通風(fēng)
隧道的瓦斯防治的最有效的措施是通過通風(fēng)把瓦斯?jié)舛冉档偷皆试S濃度范圍內(nèi)，并通過隧道通風(fēng)排出洞外。高瓦斯隧道采取雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)的加強(qiáng)通風(fēng)模式，通風(fēng)管采用抗靜電、阻燃的低漏風(fēng)率的柔性風(fēng)管。雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)為2套獨(dú)立運(yùn)行的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)設(shè)備配置計(jì)算時(shí)，一套的通風(fēng)系統(tǒng)就可以滿足瓦斯隧道的通風(fēng)需要，設(shè)雙套通風(fēng)系統(tǒng)為通風(fēng)安全儲(chǔ)備及備用和特殊情況下的滿足連續(xù)通風(fēng)需要。當(dāng)隧道瓦斯超標(biāo)時(shí)可以同時(shí)開啟，以快速地降低瓦斯?jié)舛鹊桨踩珴舛龋谘由旖娱L風(fēng)管或移動(dòng)模板臺(tái)車時(shí)，2套通風(fēng)管道可以互換通風(fēng)，確保瓦斯隧道實(shí)現(xiàn)連續(xù)通風(fēng)。成貴鐵路高瓦斯隧道實(shí)行通風(fēng)方案驗(yàn)收制，對(duì)高瓦斯隧道，施工單位應(yīng)編制隧道通風(fēng)專項(xiàng)方案，經(jīng)專家評(píng)審后實(shí)施，實(shí)施過程中專家組要根據(jù)評(píng)審后的方案進(jìn)行驗(yàn)收，并定期檢查通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。施工過程中采取了“設(shè)備高配，通風(fēng)加倍”的通風(fēng)理念，在穿越煤層施工中，隧道瓦斯?jié)舛染刂圃?.3%范圍內(nèi)。
3.4機(jī)電設(shè)備及機(jī)械設(shè)備的配置
成貴鐵路的高瓦斯隧道均采用防爆的機(jī)電設(shè)備和防爆的施工機(jī)械設(shè)備。對(duì)隧道未襯砌段采用Ⅰ級(jí)防爆電氣設(shè)備和照明燈具，已襯砌段采用Ⅱ級(jí)防爆設(shè)備和照明燈具。聘請煤礦專業(yè)電工管理隧道電氣設(shè)備和照明燈具及接線工作，確保電氣設(shè)備和照明燈具的防爆性能的有效性。高瓦斯隧道的施工采用無軌運(yùn)輸方式，以柴油為動(dòng)力的行走運(yùn)輸及裝渣施工設(shè)備多采用防爆改裝的設(shè)備。防爆改裝按照煤炭行業(yè)MT989《礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件》（MT989）和《礦用防爆柴油機(jī)通用技術(shù)條件》（MT990）進(jìn)行防爆改裝，主要的改裝部分為電啟動(dòng)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、動(dòng)力部件的高溫部位及散熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)，并加裝瓦斯傳感器和斷電儀，當(dāng)瓦斯超標(biāo)后，整機(jī)立即熄火斷電。濕噴機(jī)、輸送泵等電力為動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備采用新購的礦用防爆型設(shè)備，對(duì)電力為動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備沒有煤礦礦用防爆的，采用防爆改裝，主要對(duì)電啟動(dòng)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)進(jìn)行防爆改裝，并加裝瓦斯傳感器和斷電儀。定期對(duì)機(jī)電設(shè)備和防爆機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，特別是接線部位、改裝部位進(jìn)行防爆性能檢查，防止防爆性能失效。
3.5加強(qiáng)現(xiàn)場火源管理。
引起瓦斯燃燒爆炸的一個(gè)條件是650℃~750℃的溫度或引爆火源，施工現(xiàn)場要加強(qiáng)對(duì)火源的管理和高溫物體的處置。3.5.1加強(qiáng)進(jìn)度管理、杜絕火源進(jìn)洞設(shè)置門禁，進(jìn)洞人員進(jìn)行隨身檢查，杜絕火柴及打火機(jī)、手機(jī)等可產(chǎn)生電火花的電子產(chǎn)品帶進(jìn)隧道，運(yùn)輸車輛進(jìn)洞時(shí)檢查駕駛室是否有會(huì)產(chǎn)生火源、電火花的物品帶進(jìn)隧道。嚴(yán)格動(dòng)火作業(yè)的實(shí)施程序，隧道開工前，嚴(yán)格界定那些工序需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)，然后制定動(dòng)火制度和動(dòng)火程序，實(shí)施時(shí)動(dòng)火工序嚴(yán)格按照界定的工序，不可逾越和放寬。動(dòng)火作業(yè)實(shí)施時(shí)嚴(yán)格按照動(dòng)火制度實(shí)施。3.5.2采取措施避免產(chǎn)生施工火花(1)隧道裝渣時(shí)對(duì)洞渣進(jìn)行灑水，避免機(jī)械“找頂”,減少和防止產(chǎn)生碰撞火花。(2)采用煤礦許用爆破器材，消除爆破時(shí)火花的產(chǎn)生。堵塞炮孔，采用水壓爆破，杜絕出現(xiàn)炸藥的高溫殘暴藥。
3.6加強(qiáng)制度管理，制度落實(shí)到人，層層監(jiān)督
聘請煤炭行業(yè)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員、鐵路公路行業(yè)內(nèi)有瓦斯隧道施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員編寫了十二項(xiàng)管理制度，從進(jìn)洞管理、機(jī)械電氣設(shè)備管理、瓦斯檢測監(jiān)測、隧道通風(fēng)管理、高瓦斯隧道防火、防爆管理、隧道揭煤管理等十二方面進(jìn)行了制度化規(guī)定。聘請由煤礦瓦斯管理的專業(yè)人員及有隧道瓦斯施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員組成專家組，定期對(duì)高瓦斯隧道的管理制度的執(zhí)行進(jìn)行檢查，檢查制度落實(shí)以及現(xiàn)場執(zhí)行情況，加強(qiáng)制度管理落實(shí)到人，層層監(jiān)督到位，杜絕瓦斯事故的發(fā)生。
4結(jié)束語
成貴鐵路高瓦斯隧道數(shù)量多，而且大多穿過煤層，施工過程中瓦斯逸出量大，施工風(fēng)險(xiǎn)大，施工過程中通過對(duì)高瓦斯區(qū)段連續(xù)超前探孔探測瓦斯，采用自動(dòng)瓦斯檢測系統(tǒng)和人工瓦斯檢測相結(jié)合的瓦斯檢測監(jiān)測手段，雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)的高配置的通風(fēng)系統(tǒng)，電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備均采用防爆的設(shè)備，通過很抓制度落實(shí)和嚴(yán)格的過程監(jiān)督管理，確保了高瓦斯隧道的施工安全。
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作者:汶文釗 秦曉玲 單位:1.中鐵一局技術(shù)研發(fā)中心 2.中鐵一局五公司
