甲米一級(jí)水電站3#支洞控制段的瓦斯控制

王建興

(中國水利水電第七工程局有限公司甲米水電站項(xiàng)目經(jīng)理部，四川鹽源 615700)

1 概述

甲米一級(jí)水電站位于四川省涼山州鹽源縣鹽塘河干流甲米河上，取水樞紐位于鹽塘河甲米村上游約5.3km，距縣城約54.7km;廠區(qū)位于桃子鄉(xiāng)跨棉村，距鹽源縣城約67km，距西昌市區(qū)約220km，鹽瀘旅游公路沿鹽塘河于電站河對岸通過，交通方便。該電站系具有日調(diào)節(jié)功能的引水式電站，裝機(jī)3×12MW，設(shè)計(jì)水頭90m，設(shè)計(jì)引用流量45.45m3/s。電站樞紐建筑物由首部樞紐、引水系統(tǒng)、廠區(qū)樞紐三部分組成。我部中標(biāo)標(biāo)段為首部樞紐及引水系統(tǒng)前段工程標(biāo)，包括首部樞紐及引水隧洞前段(隧0+000～隧7+180)的全部建筑工程、金屬結(jié)構(gòu)制作及安裝工程。引水隧洞接進(jìn)水口，首端底板高程2146.65m，隧洞設(shè)計(jì)縱坡為1.725‰，隧洞斷面為馬蹄形，開挖直徑上半圓為6.2m，下半部分側(cè)拱半徑為6.2m，圓心角30°，底部為平底，底寬4.36m。

2 瓦斯情況描述

2009年10月19日，當(dāng)3#支洞控制段上游側(cè)進(jìn)尺到k5+794時(shí)出現(xiàn)煤層，煤層厚0.1～1.5 m。在未通風(fēng)的情況下，用瓦檢儀對3#支洞控制段上游掌子面進(jìn)行了瓦斯檢測，瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)10%，二氧化碳濃度為0.56%，后進(jìn)行通風(fēng)測試，瓦斯?jié)舛攘⒓唇禐?.26%，二氧化碳濃度為0.1%，屬高瓦斯隧洞。

通過設(shè)計(jì)代表進(jìn)一步的現(xiàn)場踏勘了解得知，該段地層為二迭系上統(tǒng)樂平組(P2L)，巖性為中～薄層砂巖、泥巖與頁巖、炭質(zhì)頁巖互層，夾煤層及煤線，巖體破碎，穩(wěn)定性差，隧洞走向與巖(煤)層走向呈69°大角度相交。

3 瓦斯控制方案

為有效預(yù)防瓦斯涌出并控制洞內(nèi)瓦斯?jié)舛?，避免瓦斯燃燒和爆炸事故的發(fā)生，確保施工人員的人身安全和施工材料設(shè)備安全，根據(jù)國家“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針和瓦斯隧道“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、先判斷后處理”的原則，依據(jù)施工圖設(shè)計(jì)和《煤礦安全規(guī)程》、《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》、《爆破安全規(guī)程》等相關(guān)規(guī)程、規(guī)范，制定了有效的瓦斯控制方案。

3.1 成立了控制瓦斯的組織機(jī)構(gòu)

成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長的領(lǐng)導(dǎo)小組，領(lǐng)導(dǎo)小組組織實(shí)施現(xiàn)場措施，監(jiān)督、檢查項(xiàng)目部瓦斯控制的各個(gè)環(huán)節(jié)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，對危害事故進(jìn)行處理;成立了以安全部主任為主任的瓦斯安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦公室，全面負(fù)責(zé)3#支洞控制段瓦斯的日常管理和監(jiān)控。

3.2 實(shí)施了洞內(nèi)施工通風(fēng)安全技術(shù)措施

3#支洞控制段瓦斯現(xiàn)場采用24h不間斷連續(xù)供風(fēng)的通風(fēng)方式，有效控制了洞內(nèi)的瓦斯?jié)舛取?/p>

3.2.1 通風(fēng)設(shè)備及供配電

(1)隧洞單工作面風(fēng)機(jī)配置為1臺(tái)2×55kW鼓風(fēng)機(jī)，有效供風(fēng)能力為2000m3/min，將洞外新鮮空氣送入洞內(nèi)。

(2)采用防爆型隧洞施工通風(fēng)風(fēng)機(jī)，設(shè)兩路電源并備300kW柴油發(fā)電機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)電源停止供電時(shí)，發(fā)電機(jī)電源在15min內(nèi)啟動(dòng)。

(3)將風(fēng)機(jī)布置在洞口20m以外，風(fēng)管出風(fēng)口距開挖工作面的距離不超過8m。

3.2.2 通風(fēng)要求

(1)通風(fēng)量和通風(fēng)力度:將瓦斯?jié)舛却档奖舛鹊?/5～1/10。

(2)必要時(shí)可根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)對通風(fēng)系統(tǒng)作局部調(diào)整，在掌子面增設(shè)3kW局部風(fēng)扇，以保證洞內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?.8%、氣溫不高于28℃。

(3)施工通風(fēng)管理。

①成立了一個(gè)隧洞通風(fēng)管理組，每支洞控制段配置管理人員2人，進(jìn)行現(xiàn)場通風(fēng)管理。

②經(jīng)常性地維護(hù)保養(yǎng)風(fēng)機(jī)和風(fēng)管。風(fēng)管安裝必須平、直、順，在通風(fēng)管路轉(zhuǎn)彎處安設(shè)剛性彎頭，彎度應(yīng)平緩，避免轉(zhuǎn)銳角彎以減小管路沿程阻力和局部阻力，加強(qiáng)日常的維修和管理。當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)或設(shè)施出現(xiàn)異常時(shí)，如通風(fēng)風(fēng)管脫節(jié)或破壞等，及時(shí)組織修復(fù)，盡快恢復(fù)正常通風(fēng)。

③由專業(yè)人員對現(xiàn)場通風(fēng)效果和天然氣涌出情況進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果對通風(fēng)系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行階段調(diào)整，必須保證內(nèi)洞瓦斯?jié)舛炔怀蕖?/p>

④保證有可靠的備用電源，嚴(yán)禁隨意開停機(jī)，嚴(yán)禁2臺(tái)機(jī)同時(shí)停運(yùn)，必須保證有一臺(tái)風(fēng)機(jī)全天候正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果由于特殊原因造成風(fēng)機(jī)停運(yùn)，則需立即撤人、斷電。

⑤注意施工通風(fēng)供電線路的維護(hù)、管理和檢修。

⑥因工序銜接、施工組織等臨時(shí)停工的施工地點(diǎn)不得停風(fēng)，不得在停風(fēng)時(shí)作業(yè)。

⑦因停電、通風(fēng)機(jī)械設(shè)備故障等因素造成的通風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，在恢復(fù)正常充分通風(fēng)后，必須由瓦檢員再次檢測證實(shí)瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%、確認(rèn)安全后方可恢復(fù)施工。

⑧風(fēng)機(jī)司機(jī)上崗前須進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，合格后方可上崗，風(fēng)機(jī)由專業(yè)司機(jī)負(fù)責(zé)操作并作好運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。

3.3 洞內(nèi)施工技術(shù)措施

隧洞開挖以短進(jìn)尺、弱爆破為原則，將開挖進(jìn)尺控制在1.2m內(nèi)，炸藥單耗量控制在0.8～1 kg/m3。整個(gè)爆破作業(yè)過程實(shí)行“一炮三檢制”，即裝藥前、放炮前、放炮后分別檢測瓦斯?jié)舛?。開挖后及時(shí)通風(fēng)散煙，待瓦斯?jié)舛冉档偷桨踩珴舛群罅⒓此貒奀20混凝土，噴護(hù)厚度5cm，將巖石開挖面進(jìn)行封閉，然后進(jìn)行后續(xù)的支護(hù)。施工過程中的注意事項(xiàng)如下:

(1)鉆孔作業(yè):鉆爆施工作業(yè)開挖面附近20 m風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋?.5%，采用濕式鉆孔，炮眼深度≥0.6m，控制眼底深度，保證掌子面齊平，若鉆眼遇異常情況立即通知相關(guān)人員檢查并處理。

(2)裝藥與連線。放炮地點(diǎn)必須保證風(fēng)量足，風(fēng)向穩(wěn)，局部無循環(huán)風(fēng)，放炮地點(diǎn)20m內(nèi)風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋?%，掌子面風(fēng)流無阻塞面≥2/3。

爆破器材的選用:炸藥使用3級(jí)煤礦許用巖石乳化炸藥，雷管使用延時(shí)130ms以內(nèi)、段位1～5段的煤礦許用電雷管，采用導(dǎo)爆索進(jìn)行爆破，起爆器使用200型防爆起爆器。

裝藥必須確保炮眼干凈。裝藥長度:若炮眼深度小于0.9m，則裝藥長度≤炮眼深度的1/2;若炮眼深度大于0.9m，則裝藥長度≤炮眼深度的2/3。炮孔堵塞材料使用粘土。炮孔封堵長度:炮孔深度為0.6～1m時(shí)，封泥長度不應(yīng)小于炮孔深度的1/2;炮孔深度﹥1m時(shí)，封泥長度不小于0.5m;炮孔深度﹥2.5m時(shí)，封泥長度不應(yīng)小于1m。周邊光爆孔應(yīng)用炮泥封實(shí)且封泥長度不得小于0.3m。注意:①電雷管或電雷管藥包進(jìn)入爆破區(qū)裝藥時(shí)，停電，撤出無關(guān)人員，用防爆燈照明作業(yè)。②不能在同一工作面使用兩種不同的炸藥。

(3)爆破作業(yè)。爆破地點(diǎn)附近20m內(nèi)風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋?%。

一個(gè)開挖工作面使用一臺(tái)防爆型起爆器電力起爆、光面爆破，爆破人員操縱放炮的地點(diǎn)設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)反向風(fēng)門之外。注意:操作起爆器后，無論起爆與否，必須切斷起爆器電源。

(4)爆破后通風(fēng)15min，瓦檢員檢查爆破效果、通風(fēng)效果和瓦斯?jié)舛?。若瓦斯超限，則爆破后15min救護(hù)隊(duì)員檢查開挖工作面爆破效果及瓦斯?jié)舛鹊?，若不安全，則延長瓦斯擴(kuò)散時(shí)間直至安全，開動(dòng)局部風(fēng)機(jī)通風(fēng)30min后，瓦檢員檢查開挖面、回風(fēng)道中的瓦斯?jié)舛取?/p>

瓦檢員檢查瓦斯?jié)舛群投趸紳舛龋敉咚節(jié)舛却笥?.8%，則洞內(nèi)立即切斷電源;若瓦斯?jié)舛群投趸紳舛确謩e大于1%和1.5%，則加強(qiáng)通風(fēng)直至滿足要求后檢查是否有瞎炮、殘炮，若有，則立即處理。在確認(rèn)無瞎炮、殘炮后，解除安全警戒，恢復(fù)洞內(nèi)供電，隨后立即對開挖面噴護(hù)C20混凝土，對斷面進(jìn)行封閉。

3.4 洞內(nèi)機(jī)電設(shè)備的改造

在支洞口安置礦用低壓變壓器，進(jìn)洞施工機(jī)械設(shè)備嚴(yán)格按要求進(jìn)行改造。

3.4.1 電 纜

洞內(nèi)施工用電纜由原來的普通鋁芯電纜更換為防爆電纜(VV3×120mm2+1×70mm2)。

3.4.2 照明燈

洞內(nèi)系統(tǒng)照明采用ExdI型礦用防爆照明燈，操作工人采用KL205型礦燈。

3.4.3 機(jī)械設(shè)備

對洞內(nèi)施工的機(jī)械，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、汽車等均安裝排氣管阻火器、防爆開關(guān)、過熱保護(hù)裝置、溫度檢測報(bào)警裝置并涂刷摩擦防火花涂層，同時(shí)加強(qiáng)日常保養(yǎng)維護(hù)。

對于其它設(shè)備(如噴漿機(jī)、焊機(jī)等)，加強(qiáng)日常保養(yǎng)維護(hù)。

3.5 消防安全管理

(1)嚴(yán)禁火源進(jìn)洞，洞口值班房附近不得有火源。(2)洞內(nèi)嚴(yán)禁使用碘鎢燈、普通燈泡等產(chǎn)生高溫和火源的電氣設(shè)備。(3)洞內(nèi)從事電、氣焊作業(yè)時(shí)，增加局部風(fēng)扇，將瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%以內(nèi)。(4)洞內(nèi)必須不間斷抽水，以保證掌子面洞挖施工條件。(5)未經(jīng)許可，施工人員不得在洞內(nèi)進(jìn)行可能導(dǎo)致高溫與發(fā)生火花的作業(yè)。(6)運(yùn)輸車輛安裝尾氣排放凈化器，防止所排放尾氣中帶有火花。(7)洞內(nèi)不得存放各種油類，將廢油及時(shí)運(yùn)出洞外，不得灑在洞內(nèi)。(8)洞內(nèi)待用和使用過的棉紗、布頭和紙張等必須存放在密閉的鐵桶內(nèi)。(9)在進(jìn)出口洞外分別備足消防用砂。(10)進(jìn)出口洞外分別設(shè)一高壓消防水池。(11)洞內(nèi)布置的施工用水管每隔100m設(shè)置一個(gè)閥門(消火栓)。(12)洞內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的干粉滅火器。

3.6 施工人員的管理及安全教育培訓(xùn)

(1)開工前，對所有參予施工作業(yè)及管理的人員進(jìn)行瓦斯安全技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考試考核合格后方可進(jìn)洞作業(yè)。其中瓦檢員、電工、爆破工等特種作業(yè)人員須經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)培訓(xùn)考核合格，持證上崗。

(2)對調(diào)換工種人員重新進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)。

(3)在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，利用各種會(huì)議和班前會(huì)、安全活動(dòng)和安全宣傳對職工普及隧洞地層、地質(zhì)及構(gòu)造情況、天然氣成因、物理化學(xué)特性、預(yù)防措施、瓦斯突出特征、原理、危害性等基礎(chǔ)知識(shí)，使職工對天然氣概念、性質(zhì)、危害、賦存和涌出形式等有基本認(rèn)識(shí)。

(4)對進(jìn)出洞人員、車輛實(shí)行統(tǒng)一歸口管理。

(5)在進(jìn)出口洞口分別設(shè)專人24h值班，登記、檢查進(jìn)出洞人員和車輛。進(jìn)出洞人員自覺接受值班人員的檢查和登記。

(6)每周進(jìn)行一次瓦斯安全教育，每月進(jìn)行一次瓦斯全面檢查并總結(jié)本月瓦斯預(yù)防工作。

(7)進(jìn)洞作業(yè)人員不得將火柴、打火機(jī)、手電筒及其它能自燃的物品等帶入洞內(nèi)。

(8)進(jìn)洞作業(yè)人員不得穿戴易產(chǎn)生靜電的服裝(化纖衣服等)，必須穿棉質(zhì)工作服，配置專用礦燈、礦帽、礦鞋。所使用的礦燈不得有漏液、電線破損、封密不嚴(yán)、燈頭松動(dòng)、外殼破損。

3.7 瓦斯的施工監(jiān)測

瓦斯的監(jiān)測檢測采用SL－808A瓦斯、液化石油氣檢測儀人工移動(dòng)檢測。

(1)檢測地點(diǎn)。除固定監(jiān)測地點(diǎn)外，主要檢測放炮地點(diǎn)附近20m內(nèi)、裝車道、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)、電纜接頭、超前孔附近。監(jiān)測檢測點(diǎn)布置:采用斷面6點(diǎn)法檢測，即拱頂點(diǎn)、兩拱腳點(diǎn)、兩邊墻腳點(diǎn)和底板中線。

(2)檢測頻率。①24h不間斷輪流流動(dòng)檢測隧洞內(nèi)各處瓦斯?jié)舛?。②檢測段內(nèi)瓦斯?jié)舛群吭?.5%以下時(shí)，每隔0.5至1h檢查一次;0.5%以上時(shí)，應(yīng)隨時(shí)檢查，不得離開掌子面，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)報(bào)告并采取有效措施保證施工過程安全。③加強(qiáng)對洞內(nèi)死角，尤其是隧洞上部、坍塌洞穴、避人(車)洞等各個(gè)凹陷處通風(fēng)不良、瓦斯易積聚地點(diǎn)的檢測。

4 施工應(yīng)急救援預(yù)案

成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長的應(yīng)急救援小組。

4.1 應(yīng)急救援方針、原則、目標(biāo)

(1)應(yīng)急救援方針:堅(jiān)持以人為本，堅(jiān)持預(yù)防為主，堅(jiān)持快速、高效。

(2)應(yīng)急救援原則。

①以人為本，安全第一。把保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和身體健康、最大限度預(yù)防和減少安全事故災(zāi)害造成的人員傷亡作為首要任務(wù)，切實(shí)加強(qiáng)應(yīng)急救援人員的安全防護(hù)。充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，充分發(fā)揮專業(yè)救援力量的骨干作用和人民群眾的基礎(chǔ)作用。

②預(yù)防為主，平戰(zhàn)結(jié)合。貫徹落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主”的方針，堅(jiān)持事故災(zāi)難應(yīng)急與預(yù)防工作相結(jié)合。做好預(yù)防、預(yù)測、預(yù)警和預(yù)報(bào)工作，做好常態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、物資儲(chǔ)備、隊(duì)伍建設(shè)、完善裝備、預(yù)案演練工作。

③應(yīng)急救援目標(biāo):盡快控制事態(tài)發(fā)展，最大限度降低人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，盡快恢復(fù)正常的生產(chǎn)、生活狀態(tài)。

4.2 災(zāi)情預(yù)防及救援工作

(1)災(zāi)情預(yù)防。大力宣傳隧洞瓦斯的防范措施、自救常識(shí)等，努力提高相關(guān)人員的防范意識(shí)，定期召開瓦斯隧洞施工安全會(huì)議，強(qiáng)化全體職工的防范意識(shí)，每周進(jìn)行一次防瓦斯安全教育。制定瓦斯防范工作獎(jiǎng)懲制度，強(qiáng)化各部門的自身職責(zé)，加大安全檢查力度，從根本上消除隱患。在瓦斯隧洞洞口設(shè)置警戒標(biāo)志、進(jìn)洞須知等，并設(shè)置欄桿，24h專人值班，對所有進(jìn)洞人員進(jìn)行登記、安全檢查，禁止攜帶打火機(jī)、手機(jī)、手電筒、火柴等物品進(jìn)洞，進(jìn)洞作業(yè)人員不得穿戴易產(chǎn)生靜電的服裝(化纖衣服等)。洞內(nèi)由項(xiàng)目部、施工隊(duì)分別派專職安全員進(jìn)行24h巡查。

(2)應(yīng)急救援程序。當(dāng)洞內(nèi)瓦斯超標(biāo)或洞內(nèi)出現(xiàn)瓦斯事故時(shí)，應(yīng)馬上啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案，立即發(fā)布信號(hào)，通知所有施工人員撤離至3#施工營地，防爆小組與救援隊(duì)?wèi)?yīng)立即武裝到位，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況展開救援工作，并根據(jù)現(xiàn)場險(xiǎn)情通知相關(guān)救援、急救部門。待情況得到有效控制后，再由專業(yè)人員進(jìn)行全方位的安全檢查，確認(rèn)無任何險(xiǎn)情、隱患后，再次發(fā)布信號(hào)，宣布救援中止，恢復(fù)現(xiàn)場施工。應(yīng)急救援程序見圖1。

(3)應(yīng)急救援資源配置情況見表1。

(4)后期處置。災(zāi)情發(fā)生后，由相關(guān)部門進(jìn)行災(zāi)情評(píng)估并進(jìn)行責(zé)任追究，按要求進(jìn)行整改。

圖1 應(yīng)急救援程序圖

表1 應(yīng)急救援資源配置一覽表

救援工作結(jié)束后，要及時(shí)進(jìn)行全面的工作總結(jié)，分析災(zāi)情發(fā)生原因并吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出改進(jìn)意見，對應(yīng)急救援預(yù)案進(jìn)行完善。

5 結(jié)語

在施工過程中，由于嚴(yán)格遵照瓦斯控制方案施工，3#支洞控制段沒有出現(xiàn)一起瓦斯事故、施工流程順暢并實(shí)現(xiàn)了隧洞的提前貫通。