浅谈瓦斯隧道的施工安全.doc

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浅谈瓦斯隧道施工安全
李好辉
摘要：瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种，瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。瓦斯灾害是隧道工程建设的重大灾害之一。本文以广元至达州线巴中至达州段新建铁路李家山高瓦斯隧道施工实践为例，简要介绍瓦斯隧道施工安全注意事项。
关键词：瓦斯 隧道 安全
1. 工程概况
1.1 工程简介
李家山隧道位于四川省达县境内，位于华蓥山含油气构造之上，节理较为发育岩层倾角较大，是油气有利的运移区和聚焦区。隧道东南有铁山气田，西北为税家槽油田。 隧道全长2856m,施工里程LSD2K4+832～LSD2K7+688,最大埋深289m，3.5‰的单面下坡。进口329m位于半径1600m曲线上，出口175.6m位于半径3000m曲线上。隧道LSD2K5+000～LSD2K7+000为高瓦斯段，长2000m，其余段为低瓦斯段。在LSD2K5+635线路右侧20m处设置直径1.5m通风竖井,竖井深188m,通过横通道与隧道相连,横通道中线与隧道大里程方向夹角为45o。
1.2 设计要求
该隧道为单线隧道，设计行车速度为160Km/h，本隧道按新奥法施工，采用光面爆破及湿喷技术，并对支护体系的稳定性进行监测、分析，按照仰拱超前的原则组织施工。隧道III、IV、V级围岩地段均采用台阶法开挖；低瓦斯段衬砌喷射混凝土与模筑混凝土之间拱、墙设置分离式防水板，高瓦斯段全环设置防水板（防水板施工缝与隧道“三缝”错开），板后设置环向Φ50透水盲管，环向盲管按10m一道计列，并在两侧边墙底下各设一根Φ80的纵向盲管及Φ100PVC瓦斯排放管，每隔8～12m经水气分离装置分离瓦斯后将地下水引入到洞内侧沟。全隧环、纵向施工缝均设置中埋式止水带及背贴式止水带。高瓦斯段衬砌施工缝应进行气密性处理。在铺设防水板之前应，对初期支护的渗漏水进行检查，必要时进行注浆封堵或引排处理。高瓦斯段初期支护喷射混凝土及衬砌混凝土要添加气密剂，全封闭衬砌。
2. 安全预防措施
瓦斯隧道施工工艺较为复杂（见图1），为保证施工安全除了非瓦斯隧道必须进行的预防措施如围岩监控量测外，超前地质预报、瓦斯监控及检测等安全措施也尤为重要。
2.1 超前地质预报
根据地质资料，李家山隧道采用常规施工地质预报，包括：掌子面素描、节理裂隙测量分析、围岩稳定性判别、地下水量、水质观测分析、洞室稳定性观察等。另外本隧道受深层天然气影响，为超前探明掌子面前方天然气情况，正洞采用超前探孔进行探测。本隧道LSD2K5+000～LSD2K7+000段正洞每个断面设置5个Φ89超前钻孔，探测孔25m一个循环，单孔长度为30m，相邻探测孔之间搭接长度为5m；其余段落为低瓦斯段，正洞每个断面设置3个Φ89超前钻孔，探测孔25m一个循环，单孔长度为30m。
2.2 瓦斯监控措施
李家山隧道瓦斯监控采用人工监控与自动监控相结合，主要测定温度、瓦斯浓度、二氧化碳浓度、风速、风量等参数。每个洞口成立瓦斯监控领导小组，小组组长由分部安质部长担任，组员由分部安全员、技术员、架子队队长、安全员、瓦检员组成。人工监测使用JCB—CJl9A型便携式甲烷检测报警仪、CJGl0型光干涉式甲烷测定器。本隧道要求每小时瓦检员必须对隧道内各工作面、瓦斯可能产生积聚的地点、隧道内可能产生火源的地点、瓦斯可能渗出的地点进行监测，另外被特批允许的洞内电气焊接作业地点、内燃机具、电气开关、电机附近20 m范围内必须进行随工瓦斯检测。 对瓦斯隧道施工必须制订并实施相应的瓦斯检测等制度(如一炮三检制、三人连锁爆破制等)。隧道内一般地段瓦斯浓度不宜超过0.5%，否则应加强通风和检测；在隧道开挖工作面风流中，瓦斯浓度不得超过1%，当检查超过此浓度时，应停止钻眼放炮；当浓度超过1.5%时，应停止施工，撤出人员，切断电源，停止电动机运转或开启电器开关，待采取措施处理后进行再次检查，确认安全后方可施工。
施工准备
超前探测孔
检测孔内是否有有害气体
检测瓦斯、天然气压力及积聚位置
检测孔内瓦斯、天然气涌出量
单孔瓦斯涌出量是否大于5L/min
＜0.6Mpa
0.6~1Mpa
＞1Mpa
加强通风、自然排放
掘进至距瓦斯积聚位置5m处，在涌出孔附近施作排放孔，将其压力降到1Mpa以下，若24h内不能使其降低，则立即封闭，另做专门处理。
正常开挖
检测瓦斯、天然气、二氧化碳及其它有害气体浓度
坑道回风流中瓦斯或二氧化碳浓度大于0.5%
立即查明，进行处理
开挖面回风流中瓦斯浓度大于1%或二氧化碳浓度大于1.5%及开挖面风流中二氧化碳浓度达到1.5%
开挖面风流中瓦斯浓度达到1.5%
停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理
制定瓦斯排放措施，严格控制送风量
开挖面内，在体积大于0.5m3的空间中，其局部积聚瓦斯浓度达到2%
工作面附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行局部通风处理
坑道回风流中瓦斯或二氧化碳浓度小于0.5%
加强通风
无瓦斯、天然气
其它有害气体浓度
超标
未
超
标
正常通风
无
有
是
否
停止机械运转，开启备用通风机

图1 隧道施工流程
3. 施工中安全措施
3.1 施工作业中安全技术措施
3.1.1 按照设计要求采用正台阶法开挖，拱部开挖一次成形，及时喷砼封闭围岩减少瓦斯溢出。开挖时一定要采用光面爆破，减少岩面坑洼不平造成局部瓦斯积聚。
3.1.2 钻爆开挖要坚持多打眼、少装药、短进尺，快喷锚、强支护、勤检测，采用超前注浆锚杆双液注浆，加固岩体堵塞岩体裂隙，减少或阻止瓦斯外溢。
3.1.3 爆破管理：⑴爆破前后雷管、炸药数量要及时清点，及时回收入库或交回，并做好爆破记录；⑵放炮后必须通风排烟15分钟以上，由炮工先检查放炮现场，没有危险后其他人员再进入作业现场，进行碴堆路面洒（喷）水后，出碴机械再进行出碴作业；⑶打眼、装药、封泥和放炮都必须按照瓦斯防爆的有关规定，认真执行“一炮三检”制度和“三人连锁放炮”制度，严禁采用明火放炮。
3.1.4 钻孔与喷射砼作业要做到先开水后开风，以密闭粉尘，避免产生火花。所有格栅和型钢拱架连接钢筋一律采用机械连接，不得焊接连接。
3.1.5 二次衬砌砼：⑴加入气密剂(如NF-B型气密剂) ，增强衬砌砼的气密性；⑵二衬砼施工作业应斜向振捣，不要垂直方向振捣；⑶二衬砼拆模时要用木棰敲打，防止产生火花。
3.2 施工通风安全措施
李家山隧道分两个工区施工，贯通里程为LSD2K6+227，其中进口工区施工长度为1395m及长度为188m的竖井；出口工区施工长度为1461m。进口工区通风方式分如下两个阶段：第一阶段采用压入式通风；第二阶段在正洞与通风竖井贯通以后利用通风竖井吸出形成混合式通风。隧道出口工区采用压入式通风。风机位置及风向示意见图2：
3.2.1 瓦斯隧道施工前，根据勘测设计文件提供的隧道瓦斯最大涌出量、里程段落长度、投入机械设备及人员数量等因素，考虑一定富裕系数，提前做好通风设计计算，确定施工通风风量、风速（不小于1m/s），科学选配隧道施工通风所需风机、风管的性能和规格。确保隧道空气中的瓦斯浓度稀释到允许浓度以下。

图2 隧道通风示意
3.2.2 瓦斯隧道施工通风设计计算选配通风机械设备要考虑设备故障因素，配备足够的备用设备，防止设备故障造成洞内瓦斯积聚与超限。选用防爆型风机、阻燃型防静电风管，风机距洞口30米布设。施工过程中加强瓦斯隧道施工通风管理，对通风机械设备、通风管路要做到经常性维护保养和检查，降低通风系统的故障率、减少通风管路的漏风量，确保施工通风系统正常和通风效果。
3.2.3 瓦斯隧道施工通风机必须设两路供电系统，并装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路电源应有15min启动，保证风机的运转。注意保证施工通风供电线路的维护、管理和检修，必须配置自发电及备用供电系统，避免因停电或供电线路故障时造成洞内瓦斯积聚或超限。
3.2.4 因工序衔接、施工组织等临时停工的施工地点不得停风，不得在停风或瓦斯超限的区域进行机械施工作业。对施工通风系统或通过设施等出与异常时，如通风风筒脱节或破坏等，必须及时组织修复，尽快恢复正常通风。发生瓦斯涌出、喷出的异常状况时，必须及时采取措施，首先考虑杜绝一切可能产生火源、断电、加强通风，同时尽快撤出施工人员，对隧道进行警戒，进一步研究考虑采取抽排瓦斯的具体安全措施。
3.3 施工中机电设备安全措施
3.3.1 不准在洞内拆卸和修理设备。
3.3.2 瓦斯工区使用的光电测距仪及其他有电源的仪器设备，均应采用防爆型，当采用非防爆型时，在仪器设备20m范围瓦斯浓度必须小于1%。
3.3.3 安装后的机电设备，必须经过外观、防爆性能、操作性能的检查，合格后方可投入使用。
3.3.4 机电设备重点检查专用供电线、专用变压器、专用开关、瓦斯浓度超限与供电的闭锁情况。供电线路应无明接头，接头连接应牢固、紧密不松散，有漏电保护及接地装置，电缆悬挂整齐，防护装置齐全等。
3.3.5 瓦斯隧道使用的机电设备，在使用期间，除日常检查外，尚应按规定的周期进行检查。固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆或矿用塑料电缆。
3.3.6 电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3米。所有洞内照明一律采用防爆型照明灯具。
3.3.7 为防止洞内施工机械摩擦火花和机械磨擦、冲击热源引起的瓦斯隐患，洞内施工机械应采取如下措施：⑴在机械磨擦发热部件上安设过热保护装置和温度检测报警装置；⑵对机械动力传动部位或机构可能产生磨擦热处，要及时润滑、保养、清除污物，严防异物进入；⑶在机械磨擦部件金属表面，溶敷活性低的金属铭，使之外表面形成的磨擦火花难以引燃瓦斯；⑷在铝合金表面涂丙烯酸甲基酯等涂料，以防磨擦火花的发生。
3.4 施工中消防安全措施
3.4.1 消防(防火)设施：⑴在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中经常保持不小于200m3储水量，保持一定的水压；⑵设置灭火器等灭火设备或设施，并经常保持良好状态。
3.4.2 洞内火源管理：⑴严格执行“严禁烟火进入隧道”的安全规定，作业人员进洞前，必须经洞口值班人员检查，严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入洞；⑵洞内严禁使用灯泡和电炉等，不得从事电、气焊等工作；⑶洞口值班房、通风机房等洞口附近20m范围内不得有火源；⑷出碴运输车辆要安装尾气排放净化器，防止排放尾气带有火花。
3.4.3 易燃品管理：⑴瓦斯隧道洞内及洞口附近不得存放各种油类，废油及时运出洞外；⑵加强油料运输管理，严禁在瓦斯隧道洞内及洞口附近发生油料的“滴、漏、跑、冒”现象，留下安全隐患。
4. 结语
瓦斯隧道施工相对其他隧道在安全上要求更加严密，所有参与瓦斯隧道施工的作业人员上岗前必须经专门的瓦斯隧道施工安全知识培训，考核合格后方可上岗作业。施工中各工班长必须携带便携式瓦检仪随时随地检测瓦斯浓度，一旦超标可立即作出相应应急措施。文章中所阐述的李家山隧道安全注意要点及事项，是巴达铁路中铁十六局在施工现场的管理与实践经验中总结出来的，按照文章要求施工，既保证了施工安全，又提高了施工效率，为以后同类工程提供了借鉴。

参考文献
[1]魏二剑,文坤.瓦斯隧道施工安全控制措施探讨.铁道建筑,2013
[2]何值勇.关于瓦斯隧道施工安全防治措施的研究.技术与市场,2011

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