城市建筑Ｉ隧道・铁路ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｉ ＴＵＮＮＥＬ・ＲＡＩＬＷＡＧ 浅析高瓦斯隧道施工期间瓦斯监测管理 ●吴君 【摘要】本文通过宜宾市某参建项目中高瓦斯隧道施工管 （５）岩溶 （６）危岩体。 ３．围岩级别划分 不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆明 头、开关失爆等产生的电火花 （２）放炮火花 理实践，浅析了高瓦斯隧道施工期间的瓦斯监测管理，期 望能对相关的类似工程有参考价值。 综合考虑隧道工程地质条件，隧道围岩级别划 主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明 【关键词】隧道高瓦斯监测管理 一、工程概况 项目位于宜宾市境内东南侧，地理坐标位置为 北纬２８。１６’～２８。１９’，东经１０５。１１’～１０５。１５’ 之间。起点位于古宋镇大礼村，经温水溪村、石灰 窑村、星火村、撑腰岩村、民主村、清龙村、久庆 村，止于久庆收费站前。 技术标准： （１）隧道设计速度：６０ ｋｍ／ｈ。 （２）隧道路面横坡：单向坡２％（直线段），超 高不大于±４％。 （３）隧道内最大纵坡：±３％；最小纵坡：±０．３％。 （４）洞内路面设计荷载：公路Ｉ级。 （５）隧道防水等级：一级；二次衬砌砼抗渗等 级不小于ｓ８。 隧道左线长度１ １７６ｍ、右线１ １５４ｍ；双向四车 道设置，隧道主洞净宽９．７５Ｉｌｌ、净高５．０ｍ。 二、隧道地质情况 １．地质构造与地震 项目线路区位于珙长背斜北东翼东段之次级褶 皱银光坪背斜北东翼。区内构造简单，为一单斜构 造，褶皱和断裂均不发育，岩层倾向２６。～３１。， 平均倾角约２９。。区内岩溶发育主要受节理和层间 构造控制，岩石节理裂隙构造较为发育。 在线路约Ｋ３＋０３０处，见一条压性断层通过，断 层倾向北东倾角４５。～６Ｏ。。据《大田湾煤硫矿 ２００９年度矿山储量年报》资料显示，该断层延伸长 大于３．５ ｋｍ，最大错距约３５ ｍ。 区内水文地质地下水类型包括松散土类孔隙水 和基岩裂隙以及管道型岩溶水。 建筑抗震设防烈度６度区第一组，设计基本地 震加速度值为０．０５ ｇ，特征周期值为Ｏ．３５ Ｓ。 ２．不良地质现象 （１）煤层瓦斯 隧道主要从川南古宋井田光明煤矿、磺厂湾煤 矿之间的矿权边界煤柱区经过，由南向北自茅口组 灰岩进入地下，穿越龙潭组、长兴组、飞仙观组地 层切出地表。隧道洞身于Ｋ５＋５５０里程段进入了龙潭 组煤系地层，因该区历史小窑，周边煤矿的多年开 采，煤层采空区问题对隧道的影响不可避免。 煤层瓦斯评价：根据初勘阶段的大地音频成果， 隧道于Ｋ５＋７１０处穿越采空区。根据有关《瓦斯等级 鉴定报告》，煤层采空区有利于瓦斯积聚，隧道穿煤 区为高瓦斯工区，危险性高。 （２）采空区。 （３）矿窑水。 （４）地下水腐蚀性。 分为Ｖ、Ⅳ两级。 三、隧道瓦斯概述 １．隧道空气 隧道内空气主要成分除氧气（０ ）、氮气（Ｎ。）、 二氧化碳（ＣＯ ）、水蒸汽（Ｈ２０）以外，还混入各种 有毒有害气体：如沼气（ＣＨ ）、一氧化碳（ＣＯ）、硫 化氢（Ｈ２Ｓ）、二氧化硫（ＳＯ ）、二氧化氮（ＮＯ ）和 粉尘等。 ２．隧道瓦斯 广义的隧道瓦斯是指：凡从围岩或煤层渗入隧 道的有害气体，均称为瓦斯。其主要成分为甲烷（沼 气ＣＨ ）、二氧化碳（ＣＯ ）、氮气（Ｎｚ），还有少量的 硫化氢（Ｈ２Ｓ）、一氧化碳（ＣＯ）、氢气（Ｈｚ）、二氧 化硫（ＳＯ ）及其他碳氢化物和稀有气体。 上述四部分中的沼气（ＣＨ ）是最主要成分，其 他气体含量极少。 狭义的隧道瓦斯则仅指甲烷（ＣＨ ）。 四、隧道瓦斯危害 ｉ．瓦斯造成的主要危害 （１）瓦斯燃烧：浓度小于５％或大于１６％。 （２）瓦斯爆炸：浓度５％～１６％。 （３）瓦斯窒息：大于５０％。 （４）瓦斯突出：高压瓦斯从煤层发动、参与煤 与瓦斯突出。 （５）瓦斯喷出：高压瓦斯瓦斯从煤、岩裂隙或 裂缝中喷出。 ２．瓦斯爆炸与燃烧 瓦斯爆炸及燃烧先决条件： （１）适当的浓度。 （２）火源。 （３）氧浓度（不低于１２％）。 瓦斯爆炸化学反应式： ｃＨ４＋２ 一Ｃ０２＋Ｈ２０＋１９８．４千卡／克分子。 １份瓦斯＋２份氧时反应最充分，但在空气中含 氧仅２０％，所以ｌ份瓦斯＋１０份空气反应最充分。 所以，最猛烈的瓦斯爆炸发生在瓦斯浓度１： １１时，即９．１％。 （最猛） ２ ５ ９ １６ 燃烧． 堡堑 ．．不爆不燃 瓦斯浓度％ 图１瓦斯爆炸点的通常值 说明：瓦斯燃烧点、爆炸点与空气中氧浓度， 火源有关，图１只是一般的通常值。 五、隧道瓦斯爆炸引起的原因 １．引爆火源 （１）电火花 照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作 ２４１ 炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起火 花。 （３）撞击、摩擦火花 机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、 坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等产生的火 花。 （４）明火。 ２．瓦斯积聚 主要原因：局部通风机停止运转：风筒断开或 严重漏风；风量不足；局扇出现循环风；瓦斯异常 涌出。 ３．人为原因 管理不善、人员失职。 六、瓦斯监测管理 １．组织措施 （１）项目部须建立下列安全管理制度 各级、各类人员安全生产责任制度；安全生产 监督检查制度；安全生产奖惩制度；瓦斯隧道通风 管理制度；瓦斯排放管理制度；瓦斯检测、监控、 报告制度；瓦斯隧道爆破安全管理制度；瓦斯隧道 防火及安全警戒检查制度；紧急救援与抢险制度； 瓦斯隧道用各种仪器、设备、设施等的检查维修检 定制度。 （２）高瓦斯隧道 建立专门通防部，下设通风队、瓦斯监控中心、 瓦斯抽放队，至少配备３名技术人员，足够的通风 工、瓦斯检查工、爆破工、防尘工、监测工和钻探 工。 ２．技术措施 （１）施工前准备 ①建立专门机构进行通风、瓦斯检测、洞口安 全检查、抢险救护工作；建立专门机构层层把关、 各负其责的安全管理体系。 ②开工前须对施工作业及管理人员进行安全技 术培训，爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持 证上岗。 瓦斯检测应保证３人／洞口以上，洞口门禁管理 应保证２人／洞口以上，且必须由企业员工担任。 ③根据隧道设计和规范要求，配置足够数量的 监测、检测、警报、自救、防爆、消防设施、设备 和工具。保证备用风机、发电机的完好性，必须满 足隧道２４ ｈ不间断供风的要求。适应瓦斯隧道等级 的电气设备、设施。 （２）瓦斯监测体系 ①自动化系统 自动化系统由洞口监测中心（配置主控计算机） 和洞内的控制分站以及在洞内各处设置甲烷、一氧 化碳、硫化氢气体传感器、风速等传感器、自动报 警器、远程断电仪组成。 由于目前自动监测不能做到１００％可靠，还需人 工在隧道内２４ｈ巡回检测。使得隧道开挖过程中的 ③瓦斯浓度检测地点及范围 隧道内掌子面、回风流、避人洞、避车洞、横 通道等，每个断面检查拱顶和两侧拱脚，墙脚各距 坑道周边２０ ａｍ处：爆破地点附近２０ ｍ内的风流和 局部坍穴、裂隙处：衬砌台车前方；地质破碎、地 层变化、溶洞处；局扇前后１０ｍ内的风流中；电动 机及其开关２０ｍ以内的风流中；进洞汽车、装渣机 一次；每７天校正瓦斯自动断电报警器一次：每１５ 天校正光干涉瓦斯测定仪一次；每天应对照各种不 同类型瓦检仪表读数，其误差不应超过允许值。每 次通过煤层，应测量总回风风速及瓦斯浓度，计算 出洞内瓦斯涌出总量（其他时间每月至少测量一 次），并重新判定工区的瓦斯等级。 ３．超前探测 监测瓦斯浓度做到可靠。 瓦斯自动监控技术：为隧道安装煤矿瓦斯自动 监控系统，通过隧道内关键位置瓦斯探头对隧道内 瓦斯进行实时监控，并且监控系统与风机进行联动， 具备瓦斯超限或风机关停时能够主动切断洞内一切 作业设备电源（风电、瓦电闭锁），防止停风造成瓦 斯聚集和电器产生火花引起瓦斯爆炸。 车头上；停留的大型设备后方风流死角：洞内电焊 地点；巷道转角及其他通风不良处。 ④检测频率 开挖面在打眼后，放炮前、放炮后各检测一次 （即“一炮三检测”）；其余时间及地点每班至少２ 次；有异常现象时每小时０．５～１次：特殊情况时， 应旁站不间断量测。 为防止隧道掘进时误穿高瓦斯区，在距煤层设 计位置２０ ｍ（垂距）时，打超前钻孔三个，并取岩 芯，钻孔直径不小于中７６。 通过开挖面的超前钻孔，可以了解：煤层位置、 ②人工检测 瓦斯检测人员配置：瓦检员为３名／洞口，持证 上岗，轮班２４ｈ不间断检测隧道重点控制部位甲烷、 二氧化碳情况，并填写在隧道瓦斯记录牌、随身携 带记录本、隧道外台账。 吨煤瓦斯量、瓦斯溢出速度、瓦斯压力，瓦斯动力 现象（顶钻、夹钻、喷孔等），判断将要揭露的煤层 是否与设计文件一致。如一致，可正常掘进；如不 一⑤检测设备标定 每５天校正便携式报警器或瓦斯传感器（探头） 表１隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施 致，应向参建各方提出研究处理。 ４．隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施 七、结语 的借鉴。由于瓦斯隧道安全施工内容很多，有的也 很细，这里未能详细介绍。不详之处，还请查看有 关瓦斯隧道施工技术标准和技术文件。 参考文献 ［１］林才奎．ＩＳＢＮ ９７８—７—１１４—０８３１０－５，复杂地质条 件下隧道施工安全保障技术［Ｐ］． ［２］ＴＢ １０１２０—２００２，铁路瓦斯隧道技术规范［ｓ］． ［３］ＪＴＧ／Ｔ Ｆ６０—２００９，公路隧道施工技术细则［Ｓ］ 勘察详尽、精心施工，高瓦斯隧道施工是安全 可控的，瓦斯爆炸的危害是可防的。本文通过对宜 宾市某高瓦斯隧道施工期瓦斯监测管理进行的总 结，为其他类似长距离高瓦斯隧道施工提供了一定 注：作者身份证号５１ ２５２８１ ９８００３２３４７７ｘ （上接第２２１页） 水平曰益提高，汽车逐渐成为了我们主要的交通工 具，人们对高速管理的安全越来越重视，高速公路 的附属设备对高速公路的正常运行与安全有着重要 ２０１３，１２（９）：１１２一¨３． ５．加强路面预防性养护与维修 加强预路面防性养护，是延长公路使用寿命、 保持路面使用功能的基础，在日常的养护工作中， 公路管理人员要能准确预判，即将出现问题的路面， 在还没有出现破坏的自然损坏时，要能根据路面迹 象采取相应的防护措施，对于公路缝隙要及时处理， 防止雨水侵入路面造成路基的破坏。 五、结语 ［２］王意龙．浅谈ＢＡＯＭ污水处理与回用系统在山西 省高速公路附属设施的应用［Ｊ］山西交通科技， ２０１４，１５（１０）：１１１０－１１ｌ１． 的作用，所以为了保证交通运输的发展，要重视高 速公路附属设备的养护与管理，高速公路上的附属 设备建设性能和数量也是保障交通安全性的重要因 素之一。 参考文献 ［３］毛海燕．高速公路附属设施的养护方法探讨［Ｊ］． 城市建设理论研究，２０１４，６（１４）：２４１—２４２． ［４］王定德．关于高速公路养护维修方法的思考［Ｊ］． 商品与质量建筑与发展，２０１４，１０（７）：１６７—１６８． （作者单位：红河州公路路政管理支队６６１４００） ［１］王捷，赵剑强，张宏伟，等．浅析公路附属设施 污水处理的主要问题及对策［Ｊ］．交通环保， 随着我国科技的进步时代的发展，人们的生活 ２４２