甲米一級水電站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目經(jīng)理部，四川鹽源 615700)

1 概述

甲米一級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。該電站系具有日調節(jié)功能的引水式電站，裝機3×12MW，設計水頭90m，設計引用流量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。我部中標標段為首部樞紐及引水系統(tǒng)前段工程標，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、金屬結構制作及安裝工程。引水隧洞接進水口，首端底板高程2146.65m，隧洞設計縱坡為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3#支洞控制段上游側進尺到k5+794時出現(xiàn)煤層，煤層厚0.1～1.5 m。在未通風的情況下，用瓦檢儀對3#支洞控制段上游掌子面進行了瓦斯檢測，瓦斯?jié)舛雀哌_10%，二氧化碳濃度為0.56%，后進行通風測試，瓦斯?jié)舛攘⒓唇禐?.26%，二氧化碳濃度為0.1%，屬高瓦斯隧洞。

通過設計代表進一步的現(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

為有效預防瓦斯涌出并控制洞內瓦斯?jié)舛龋苊馔咚谷紵捅ㄊ鹿实陌l(fā)生，確保施工人員的人身安全和施工材料設備安全，根據(jù)國家“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針和瓦斯隧道“動態(tài)設計、動態(tài)施工、先判斷后處理”的原則，依據(jù)施工圖設計和《煤礦安全規(guī)程》、《鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范》、《爆破安全規(guī)程》等相關規(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構

成立了以項目經(jīng)理為組長的領導小組，領導小組組織實施現(xiàn)場措施，監(jiān)督、檢查項目部瓦斯控制的各個環(huán)節(jié)，啟動應急預案，對危害事故進行處理;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，全面負責3#支洞控制段瓦斯的日常管理和監(jiān)控。

3.2 實施了洞內施工通風安全技術措施

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

3.2.1 通風設備及供配電

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

(2)采用防爆型隧洞施工通風風機，設兩路電源并備300kW柴油發(fā)電機，當系統(tǒng)電源停止供電時，發(fā)電機電源在15min內啟動。

(3)將風機布置在洞口20m以外，風管出風口距開挖工作面的距離不超過8m。

3.2.2 通風要求

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

(2)必要時可根據(jù)檢測結果及時對通風系統(tǒng)作局部調整，在掌子面增設3kW局部風扇，以保證洞內瓦斯?jié)舛鹊陀?.8%、氣溫不高于28℃。

(3)施工通風管理。

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

②經(jīng)常性地維護保養(yǎng)風機和風管。風管安裝必須平、直、順，在通風管路轉彎處安設剛性彎頭，彎度應平緩，避免轉銳角彎以減小管路沿程阻力和局部阻力，加強日常的維修和管理。當通風系統(tǒng)或設施出現(xiàn)異常時，如通風風管脫節(jié)或破壞等，及時組織修復，盡快恢復正常通風。

③由專業(yè)人員對現(xiàn)場通風效果和天然氣涌出情況進行檢測，根據(jù)檢測結果對通風系統(tǒng)及時進行階段調整，必須保證內洞瓦斯?jié)舛炔怀蕖?/p>

④保證有可靠的備用電源，嚴禁隨意開停機，嚴禁2臺機同時停運，必須保證有一臺風機全天候正常運轉。如果由于特殊原因造成風機停運，則需立即撤人、斷電。

⑤注意施工通風供電線路的維護、管理和檢修。

⑥因工序銜接、施工組織等臨時停工的施工地點不得停風，不得在停風時作業(yè)。

⑦因停電、通風機械設備故障等因素造成的通風系統(tǒng)停止運行時，在恢復正常充分通風后，必須由瓦檢員再次檢測證實瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%、確認安全后方可恢復施工。

⑧風機司機上崗前須進行專業(yè)培訓，合格后方可上崗，風機由專業(yè)司機負責操作并作好運轉記錄。

3.3 洞內施工技術措施

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

(1)鉆孔作業(yè):鉆爆施工作業(yè)開挖面附近20 m風流中瓦斯?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人員檢查并處理。

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

爆破器材的選用:炸藥使用3級煤礦許用巖石乳化炸藥，雷管使用延時130ms以內、段位1～5段的煤礦許用電雷管，采用導爆索進行爆破，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，封泥長度不應小于炮孔深度的1/2;炮孔深度﹥1m時，封泥長度不小于0.5m;炮孔深度﹥2.5m時，封泥長度不應小于1m。周邊光爆孔應用炮泥封實且封泥長度不得小于0.3m。注意:①電雷管或電雷管藥包進入爆破區(qū)裝藥時，停電，撤出無關人員，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)。爆破地點附近20m內風流瓦斯?jié)舛龋?%。

一個開挖工作面使用一臺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設在進風側反向風門之外。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15min，瓦檢員檢查爆破效果、通風效果和瓦斯?jié)舛取Ｈ敉咚钩蓿瑒t爆破后15min救護隊員檢查開挖工作面爆破效果及瓦斯?jié)舛鹊龋舨话踩瑒t延長瓦斯擴散時間直至安全，開動局部風機通風30min后，瓦檢員檢查開挖面、回風道中的瓦斯?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%，則加強通風直至滿足要求后檢查是否有瞎炮、殘炮，若有，則立即處理。在確認無瞎炮、殘炮后，解除安全警戒，恢復洞內供電，隨后立即對開挖面噴護C20混凝土，對斷面進行封閉。

3.4 洞內機電設備的改造

在支洞口安置礦用低壓變壓器，進洞施工機械設備嚴格按要求進行改造。

3.4.1 電 纜

洞內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 機械設備

對洞內施工的機械，如挖掘機、裝載機、汽車等均安裝排氣管阻火器、防爆開關、過熱保護裝置、溫度檢測報警裝置并涂刷摩擦防火花涂層，同時加強日常保養(yǎng)維護。

對于其它設備(如噴漿機、焊機等)，加強日常保養(yǎng)維護。

3.5 消防安全管理

(1)嚴禁火源進洞，洞口值班房附近不得有火源。(2)洞內嚴禁使用碘鎢燈、普通燈泡等產(chǎn)生高溫和火源的電氣設備。(3)洞內從事電、氣焊作業(yè)時，增加局部風扇，將瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%以內。(4)洞內必須不間斷抽水，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進行可能導致高溫與發(fā)生火花的作業(yè)。(6)運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)洞內不得存放各種油類，將廢油及時運出洞外，不得灑在洞內。(8)洞內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。(9)在進出口洞外分別備足消防用砂。(10)進出口洞外分別設一高壓消防水池。(11)洞內布置的施工用水管每隔100m設置一個閥門(消火栓)。(12)洞內設置一定數(shù)量的干粉滅火器。

3.6 施工人員的管理及安全教育培訓

(1)開工前，對所有參予施工作業(yè)及管理的人員進行瓦斯安全技術培訓，經(jīng)考試考核合格后方可進洞作業(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)機構培訓考核合格，持證上崗。

(2)對調換工種人員重新進行安全技術培訓。

(3)在培訓的基礎上，利用各種會議和班前會、安全活動和安全宣傳對職工普及隧洞地層、地質及構造情況、天然氣成因、物理化學特性、預防措施、瓦斯突出特征、原理、危害性等基礎知識，使職工對天然氣概念、性質、危害、賦存和涌出形式等有基本認識。

(4)對進出洞人員、車輛實行統(tǒng)一歸口管理。

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

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

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

(8)進洞作業(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、燈頭松動、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檢測。

(1)檢測地點。除固定監(jiān)測地點外，主要檢測放炮地點附近20m內、裝車道、電動機、開關、電纜接頭、超前孔附近。監(jiān)測檢測點布置:采用斷面6點法檢測，即拱頂點、兩拱腳點、兩邊墻腳點和底板中線。

(2)檢測頻率。①24h不間斷輪流流動檢測隧洞內各處瓦斯?jié)舛取＂跈z測段內瓦斯?jié)舛群吭?.5%以下時，每隔0.5至1h檢查一次;0.5%以上時，應隨時檢查，不得離開掌子面，發(fā)現(xiàn)異常及時報告并采取有效措施保證施工過程安全。③加強對洞內死角，尤其是隧洞上部、坍塌洞穴、避人(車)洞等各個凹陷處通風不良、瓦斯易積聚地點的檢測。

4 施工應急救援預案

成立以項目經(jīng)理為組長的應急救援小組。

4.1 應急救援方針、原則、目標

(1)應急救援方針:堅持以人為本，堅持預防為主，堅持快速、高效。

(2)應急救援原則。

①以人為本，安全第一。把保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全和身體健康、最大限度預防和減少安全事故災害造成的人員傷亡作為首要任務，切實加強應急救援人員的安全防護。充分發(fā)揮人的主觀能動性，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作用。

②預防為主，平戰(zhàn)結合。貫徹落實“安全第一，預防為主”的方針，堅持事故災難應急與預防工作相結合。做好預防、預測、預警和預報工作，做好常態(tài)下的風險評估、物資儲備、隊伍建設、完善裝備、預案演練工作。

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

4.2 災情預防及救援工作

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

(2)應急救援程序。當洞內瓦斯超標或洞內出現(xiàn)瓦斯事故時，應馬上啟動應急救援預案，立即發(fā)布信號，通知所有施工人員撤離至3#施工營地，防爆小組與救援隊應立即武裝到位，根據(jù)現(xiàn)場實際情況展開救援工作，并根據(jù)現(xiàn)場險情通知相關救援、急救部門。待情況得到有效控制后，再由專業(yè)人員進行全方位的安全檢查，確認無任何險情、隱患后，再次發(fā)布信號，宣布救援中止，恢復現(xiàn)場施工。應急救援程序見圖1。

(3)應急救援資源配置情況見表1。

(4)后期處置。災情發(fā)生后，由相關部門進行災情評估并進行責任追究，按要求進行整改。

圖1 應急救援程序圖

表1 應急救援資源配置一覽表

救援工作結束后，要及時進行全面的工作總結，分析災情發(fā)生原因并吸取經(jīng)驗教訓，提出改進意見，對應急救援預案進行完善。

5 結語

在施工過程中，由于嚴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、施工流程順暢并實現(xiàn)了隧洞的提前貫通。