穿越煤層隧道瓦斯防治技術(shù)探討

黃勇華

【摘要】本文主要結(jié)合了瓦斯的性質(zhì)和特點(diǎn)，把穿越煤層的瓦斯隧道作為研究的對(duì)象，對(duì)通過煤層的隧道中施工的方法以及對(duì)瓦斯的防治技術(shù)進(jìn)行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】煤層隧道；瓦斯；防治技術(shù)；研究

瓦斯為隧道建設(shè)造成了很大的困難，近年來，對(duì)煤層中的公路、鐵路建設(shè)的項(xiàng)目越來越多，雖然在隧道中防治瓦斯的技術(shù)得到不斷地發(fā)展，但是瓦斯事故具有很大的突發(fā)性，變化性非常大，具有很大的慘重性，使得瓦斯事故頻發(fā)。在煤層地區(qū)建設(shè)隧道主要有三方面的技術(shù)困難：一是在過煤層的隧道中瓦斯含量非常高，發(fā)生爆炸的可能性非常高；二是在瓦斯壓力非常高的底層中，煤礦以及瓦斯突出的可能性非常高；三是煤層地區(qū)通常情況下水域軟弱的圍巖，特別是在煤層之中的軟煤層，可以很輕易的用手把其碾成粉末狀。因此，加強(qiáng)對(duì)煤層隧道特別是瓦斯含量非常高的煤層隧道施工以及瓦斯防治技術(shù)的研究勢在必行。

一、瓦斯的成因以及存在的危害

（一）瓦斯的主要成因

古代的很多植物在形成煤的過程匯總，經(jīng)過厭氧菌的作用，植物內(nèi)部的纖維物質(zhì)得到分解并且在這一過程中會(huì)產(chǎn)生很多瓦斯。在此之后，在對(duì)煤的碳化以及變質(zhì)過程中，伴著煤化學(xué)性質(zhì)的不斷變化，會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生瓦斯氣體。煤長期處于比較封閉的地質(zhì)環(huán)境中，因?yàn)檎託夂糠浅５纳伲瑪U(kuò)散的能力非常的強(qiáng)，地層的透氣能力也非常強(qiáng)，底層的隆起以及侵蝕，使得大多數(shù)的瓦斯都擴(kuò)散到大氣之中，只有很少的一部分還能保存在媒體以及圍巖之內(nèi)。

（二）瓦斯的主要危害

瓦斯的危害形式主要是容易造成窒息以及發(fā)生爆炸。井下的空氣非常稀薄，瓦斯的含量也非常高，氧氣含量非常少，當(dāng)氧氣含量在空氣中含量低于12%的時(shí)候，人體就會(huì)出現(xiàn)缺氧癥狀，甚至?xí)斐伤劳觥Ｍ咚沟谋ㄅc瓦斯的含量密切相關(guān)，空氣之中的瓦斯遇到火之后就能引起爆炸，在此基礎(chǔ)上，瓦斯達(dá)到一定濃度才能發(fā)生爆炸，這一爆炸范圍可以作為爆炸的界限，瓦斯?jié)舛仍?%-16%之間就會(huì)發(fā)生爆炸，當(dāng)瓦斯在空氣中的含量還未達(dá)到5%的時(shí)候遇到火就不會(huì)發(fā)生爆炸，但可以在火焰的外圍形成一個(gè)燃燒層，當(dāng)瓦斯含量在9.5%的時(shí)候最容易發(fā)生爆炸，爆炸的危害性也非常大，當(dāng)瓦斯含量超過了16%就失去了爆炸性，但是瓦斯在空氣中遇到火就會(huì)燃燒。

二、隧道中瓦斯含量高階段的防治技術(shù)

很多隧道都會(huì)穿越瓦斯含量比較高的地質(zhì)層，地質(zhì)中的瓦斯含量非常高，施工要嚴(yán)格按照一定的要求來進(jìn)行，制定出瓦斯的監(jiān)測以及安全施工的細(xì)致原則，在這一過程中要嚴(yán)格做好防火措施、瓦斯監(jiān)測以及加強(qiáng)通風(fēng)等三個(gè)最主要的工作環(huán)節(jié)。具體的措施主要是：進(jìn)行超前預(yù)報(bào)、加強(qiáng)通風(fēng)管理、加強(qiáng)瓦斯的的監(jiān)測、配置雙向回路的電源、做好機(jī)電設(shè)備的防爆措施、加強(qiáng)揭煤地施工工藝。

（一）超強(qiáng)預(yù)報(bào)措施

隧道在通過含有煤的地層時(shí)要結(jié)合設(shè)計(jì)資料，根據(jù)現(xiàn)場中的實(shí)際情況，對(duì)煤層的長度、厚度、瓦斯的總含量、壓力、以及涌出的速度等指標(biāo)進(jìn)行測量和分析，盡早找出煤層的具體位置以及重要的特點(diǎn)，利用彈性波對(duì)煤層的具體位置進(jìn)行判斷，利用洞內(nèi)鉆些小孔來對(duì)瓦斯的含量以及壓力進(jìn)行檢測。結(jié)合瓦斯在空氣中的含量、壓力大小以及涌出速度三個(gè)方面的指標(biāo)，對(duì)隧道中瓦斯含量進(jìn)行分級(jí)，可以大致分為低級(jí)，中級(jí)，高級(jí)三個(gè)級(jí)別，對(duì)不同的級(jí)別采取不同的技術(shù)措施。

（二）做好隧道通風(fēng)工作

選擇合適功率的風(fēng)機(jī)對(duì)隧道及時(shí)的通風(fēng)，保障具有足夠多的風(fēng)量以及風(fēng)速，便于對(duì)瓦斯進(jìn)行稀釋從而加快瓦斯的排放速度，讓隧道之內(nèi)的瓦斯含量不斷減少，最好低于0.3%，可以把以下幾方面作為通風(fēng)的基本原則：

1、瓦斯含量比較低的時(shí)候，可以把在正常情況下需要20分鐘的通風(fēng)時(shí)間延長到40分鐘，分管要盡量與工作面靠近。

2、當(dāng)瓦斯含量非常高的時(shí)候要做好通風(fēng)工作，利用壓入式混合通風(fēng)的方式來進(jìn)行通風(fēng)。因?yàn)橥咚购勘容^高的地方都會(huì)出現(xiàn)在開挖面頂部的附近處，所以吹出來的風(fēng)要盡量與開挖的作業(yè)面靠近，一般情況下是8厘米到10厘米，瓦斯得到稀釋之后就會(huì)通過巷道排放到隧道的外面。

3、當(dāng)瓦斯出現(xiàn)突出危險(xiǎn)的時(shí)候，要對(duì)隧道進(jìn)行專門的通風(fēng)，洞內(nèi)的風(fēng)速也需要達(dá)到0.6-1.2m/s。

（三）對(duì)瓦斯監(jiān)測的檢查制度不斷地進(jìn)行完善

利用固定形式的瓦斯自動(dòng)報(bào)警儀器以及人工便攜式的瓦斯檢測儀器，把兩個(gè)儀器結(jié)合著使用，配置專門的瓦斯檢查員，每次上班有兩個(gè)人，全天的對(duì)隧道進(jìn)行檢測，對(duì)于爆炸的工作，利用“一炮三檢制”來進(jìn)行檢查。

（四）在洞內(nèi)設(shè)置雙回路的電源

在隧道之內(nèi)配置雙回路的電源設(shè)備，在對(duì)隧道進(jìn)行施工的時(shí)候，設(shè)置網(wǎng)電力的回路型電源，配合四臺(tái)各為250Kw的內(nèi)部燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)作為另一個(gè)回路帶你原，利用其工作來滿足通風(fēng)、排水、照明的需要。

（五）設(shè)備的防爆以及隔爆功能

在對(duì)隧道進(jìn)行施工中所使用的所有設(shè)備都應(yīng)當(dāng)具有防爆的功能。

（六）揭煤的主要工藝

揭煤的工藝主要指的是超前的鉆研和探索、危險(xiǎn)性能的突出和預(yù)測、爆破的設(shè)計(jì)、開挖的支撐和保護(hù)、防止突發(fā)事件的措施等。

超前的鉆妍和探索主要是在距離煤層40厘米到50厘米的地方，在掌子面中設(shè)置一組孔深不少于15厘米的超前鉆孔，對(duì)巖芯的資料詳細(xì)的進(jìn)行記錄，查找出煤層的具體位置，對(duì)瓦斯的壓力以及濃度進(jìn)行測量。每向前五米就在地質(zhì)上進(jìn)行打孔，預(yù)防煤層的具體位置發(fā)生變化從而誤穿入到煤層之中。

揭煤施工過程中，首先要擬定好爆破的具體設(shè)計(jì)方案，利用電雷管來引發(fā)爆炸設(shè)備，電雷管的毫秒之間的延長期不能超過130毫秒，要在煤礦之內(nèi)使用比較安全的炸藥，把電纜線作為總的指導(dǎo)線。在放炮的時(shí)候，要領(lǐng)工員、瓦檢員以及放炮員三人做到“一炮三檢制”，炮眼用水泥來進(jìn)行堵塞，用水風(fēng)來進(jìn)行打眼，打的眼不能太淺。

正洞中可以利用臺(tái)階的方法，對(duì)煤層進(jìn)行一次性的揭穿，揭煤之前要對(duì)瓦斯進(jìn)行檢測，做好通風(fēng)工作，保障主風(fēng)機(jī)能夠正常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，備用主風(fēng)設(shè)備以及二路電路要能夠正常運(yùn)行。

三、隧道施工中瓦斯異常泄露對(duì)策

（一）在冒頂?shù)臅r(shí)候瓦斯非正常涌出應(yīng)對(duì)措施

利用物探或者鉆探對(duì)地質(zhì)進(jìn)行超前的探測，結(jié)合超地質(zhì)探測以及預(yù)報(bào)的結(jié)果在制定應(yīng)對(duì)措施，比如修改支撐保護(hù)的方式、爆破的方式等，避免出現(xiàn)大面積的冒頂現(xiàn)象。

（二）放炮的時(shí)候瓦斯非正常涌出應(yīng)對(duì)措施

除了對(duì)地質(zhì)進(jìn)行超前的預(yù)報(bào)，利用防爆類型的電氣設(shè)備。保障瓦斯的監(jiān)控系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行，按照一定的規(guī)定來進(jìn)行爆破作業(yè)，實(shí)行“一炮三檢”的管理方法，放炮的距離也要符合煤礦安全方面的制度和規(guī)定。

（三）開挖打鉆時(shí)候瓦斯非正常涌出應(yīng)對(duì)措施

嚴(yán)格地對(duì)瓦斯進(jìn)行檢查，特別是“一炮三檢”，如果在開挖打鉆的過程中出現(xiàn)異常要立即停止作業(yè)，結(jié)合具體情況采取一些措施，利用一些防爆的設(shè)備保障瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作，對(duì)隧道進(jìn)行通風(fēng)，使隧道中的瓦斯排到隧道之外。

結(jié)語

瓦斯在當(dāng)今社會(huì)中產(chǎn)生了很多事故，如何做好瓦斯的防治工作是當(dāng)今社會(huì)的重點(diǎn)，要結(jié)合瓦斯的特點(diǎn)對(duì)瓦斯的防治系統(tǒng)不斷地進(jìn)行改善。

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