低瓦斯隧道施工安全技術(shù)措施

李文龍

(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原　030024)

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隧道工程

低瓦斯隧道施工安全技術(shù)措施

李文龍

(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原030024)

摘要：通過馬家溝隧道施工現(xiàn)場管理工作實(shí)踐，介紹了在低瓦斯隧道施工管理工作中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、安全管理措施、應(yīng)急搶險(xiǎn)措施等關(guān)鍵事項(xiàng)；對低瓦斯隧道爆破施工、瓦斯檢測、施工通風(fēng)、防火等施工管理控制要點(diǎn)及檢查要求進(jìn)行了詳細(xì)闡述；介紹了在現(xiàn)場管理過程中，項(xiàng)目部應(yīng)制定應(yīng)急搶險(xiǎn)措施以及災(zāi)害事故處理的方法和措施。

關(guān)鍵詞：低瓦斯隧道；施工；安全技術(shù)；措施分析

1工程概況

馬家溝隧道屬低瓦斯隧道，在隧道埋深較大的局部地段可能有瓦斯聚集。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，地層下局部煤線，煤層厚度一般為0.10～0.30 m且層位極不穩(wěn)定，施工中對該段加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測及通風(fēng)。

為確保低瓦斯隧道施工安全，施工過程中主要以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、每循環(huán)開挖施作加深炮眼、瓦斯超前探孔、地質(zhì)素描，瓦斯檢測和施工通風(fēng)等相關(guān)措施指導(dǎo)現(xiàn)場施工，加強(qiáng)洞口管理，優(yōu)化施工組織，確保隧道施工安全與質(zhì)量。

2瓦斯的特性及危害性

瓦斯蘊(yùn)藏在地下多孔隙巖層中，比重約0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性，易積聚在隧道頂部，滲透性高，擴(kuò)散速度大，容易透過裂隙發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)松散的巖石。其中甲烷占絕大多數(shù)。

2.1爆炸性

瓦斯本身是不會(huì)自燃和爆炸的，但當(dāng)和空氣(氧氣)以一定比例混合均勻并達(dá)到一定濃度后，遇到火源，才會(huì)燃燒和發(fā)生爆炸。

2.2滲透性

瓦斯的滲透性極高，擴(kuò)散速度快，其擴(kuò)散性較空氣高1.6倍，容易透過裂隙發(fā)達(dá)、結(jié)構(gòu)松散的巖石或煤層，滲透到隧道開挖空間里。

2.3窒息性

瓦斯是無毒、無色、無味的，但不適合呼吸。瓦斯?jié)舛壬撸諝庵醒鯕鉂舛燃眲∠陆担瑫?huì)引起人員窒息。煤礦許多瓦斯傷亡事故中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。

3采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)探測前方瓦斯情況

馬家溝隧道穿越三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖夾頁巖、中統(tǒng)雷口坡組頁巖，須家河組頁巖夾灰?guī)r，須家河組地層中可能存在沿基巖裂隙向隧道溢出煤層瓦斯，同時(shí)洞身節(jié)理較發(fā)育～發(fā)育。為確保施工安全，避免施工中發(fā)生瓦斯溢出、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，全隧開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)測工作。

(1)應(yīng)加強(qiáng)施工中常規(guī)地質(zhì)工作，進(jìn)行掌子面地質(zhì)素描、判定圍巖級別、地質(zhì)構(gòu)造，預(yù)測前方地質(zhì)條件、構(gòu)造、賦水特征；取水化驗(yàn)，必要時(shí)取巖樣進(jìn)行分析；進(jìn)行洞外氣象、水文觀測。及時(shí)提出不符或異常情況。

(2)通過鉆探和現(xiàn)代物探等手段，探測隧道工程施工的開挖面前方的地質(zhì)情況，目的在施工前掌握前方的圍巖結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，以及地下水、瓦斯等的賦存情況，為進(jìn)一步的施工提供指導(dǎo)，以避免施工過程中發(fā)生瓦斯突出地質(zhì)災(zāi)害，保證施工安全和進(jìn)度。通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報(bào)掌子面前方不良圍巖的位置、產(chǎn)狀及其圍巖結(jié)構(gòu)的完整性與含水的可能性，為正確選擇開挖方法、支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供依據(jù)，并為預(yù)防隧道瓦斯災(zāi)害性事故及時(shí)提供信息，使現(xiàn)場提前做好施工準(zhǔn)備，保證施工安全，同時(shí)還可節(jié)約大量資金。

(3)馬家溝隧道位于三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖中，地下水較發(fā)育，隧道開挖過程中可能會(huì)遇到瓦斯等有害氣體的威脅和局部小股水流出，其預(yù)測預(yù)報(bào)可采用地震波確定隧道前方地質(zhì)煤層分布位置、煤層厚度和地下水的發(fā)育狀況，再采用超前鉆探孔測試確定隧道開挖工作面前方地下水和煤層瓦斯的濃度及其變化的相關(guān)情況。超前探孔每個(gè)斷面設(shè)3孔，其中一個(gè)探孔取巖芯，以利對掌子面前方地質(zhì)條件進(jìn)行分析、判斷，鉆孔直徑為Ф75，超前探孔每25m一循環(huán)，每孔深30 m，相鄰兩循環(huán)探孔之間搭接5 m。

在施工中可根據(jù)現(xiàn)場揭示的地質(zhì)情況及超前地質(zhì)預(yù)測和預(yù)報(bào)的結(jié)果，合理調(diào)整超前鉆孔探測的范圍及密度，以進(jìn)一步落實(shí)隧道所處位置地質(zhì)情況等，若與設(shè)計(jì)不符，及時(shí)調(diào)整施工措施，以確保施工安全。

(4)馬家溝隧道在施工過程中發(fā)現(xiàn)掌子面存在危及施工安全的其他異常情況，應(yīng)增設(shè)Ф75超前探孔進(jìn)行探測，根據(jù)探測結(jié)果必要時(shí)增加其他探測手段。

(5)為提高隧道地質(zhì)構(gòu)造性質(zhì)探測的準(zhǔn)確率，將部分炮眼適當(dāng)加深，進(jìn)行輔助超前探測。施工每一環(huán)，在工作面上、中、下、左、右各加深炮眼至6～8 m。

4低瓦斯隧道施工安全管理措施

低瓦斯隧道施工管理必須貫徹“安全第一，預(yù)防為主，綜合管理”的方針，牢固樹立安全第一的思想，提高安全意識(shí)，做到不安全不施工。建設(shè)和完善安全管理體系，落實(shí)各項(xiàng)安全管理措施和安全施工責(zé)任制，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，落實(shí)一崗雙責(zé)，做到管生產(chǎn)必須管安全。

(1)項(xiàng)目部應(yīng)安排專職瓦斯檢測員按照“一炮三檢制度”要求檢測洞內(nèi)瓦斯?jié)舛龋欢ㄆ趯Χ磧?nèi)瓦斯等有害氣體加強(qiáng)檢測，特別注意檢查隧道洞內(nèi)拱部、開挖凹凸處等瓦斯易產(chǎn)生積聚部位的檢測。瓦斯檢測人員和隧道專職安全員必須執(zhí)行洞內(nèi)巡檢制度。

(2)隧道掌子面堅(jiān)持先探后掘，掌握煤層及瓦斯賦存情況，進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測預(yù)報(bào)。

(3)嚴(yán)格放炮管理，使用三級煤礦許可有水炸藥，使用煤礦許可毫秒延期電雷管，總延期不超過130毫秒，炮眼封泥符合規(guī)程要求。放炮前將所有人員全部撤出隧道，起爆點(diǎn)設(shè)在隧道口處兩側(cè)不小于30 m處。

(4)嚴(yán)禁隧道內(nèi)明火作業(yè)，嚴(yán)禁攜帶煙草及點(diǎn)火物品進(jìn)入隧道。洞口20 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁明火。

(5)嚴(yán)禁穿化纖衣服進(jìn)入隧道。

(6)配備相應(yīng)的安全防護(hù)用具及應(yīng)急救援物質(zhì)。

(7)項(xiàng)目部應(yīng)在隧道洞口建立值班室，安排專人值班，凡是有作業(yè)人員及相關(guān)管理人員、上級檢查人員進(jìn)入隧道前，,必須進(jìn)行登記和接受洞口值班人員檢查,不準(zhǔn)將火柴、打火機(jī)及其它易燃物品帶入洞內(nèi)，同時(shí)嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)洞隧道內(nèi)。

(8)在洞內(nèi)施工作業(yè)面附近必須配備通信設(shè)備。

(9)爆破作業(yè)必須執(zhí)行“一炮三檢制度”。

(10)電工、爆破工、瓦斯檢測人員等特種作業(yè)人員，必須經(jīng)地方安監(jiān)部門培訓(xùn)，取得合格證后，方準(zhǔn)上崗。

(11)洞口值班人員必須做好進(jìn)洞人員登記和翻牌制度，洞口必須建立交接班制度，交接班時(shí)必須雙方簽字認(rèn)可。

5低瓦斯段安全技術(shù)措施分析

5.1防治技術(shù)

(1)隧道通風(fēng)采用壓入式通風(fēng),瓦斯檢測采用人工檢測,隧道施工采用新奧法施工，人工風(fēng)鉆打眼，礦用炸藥、煤礦許用電雷管起爆，光面爆破，超前小導(dǎo)管和噴射砼支護(hù)，臺(tái)階法開挖，砼在洞外集中拌和，砼運(yùn)輸車運(yùn)輸，泵送入模。

(2)隧道開挖后立即施作初期支護(hù)，及時(shí)進(jìn)行仰拱施工，盡快完成二次襯砌，及早封閉，減少瓦斯溢出量。遵循短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌的原則穩(wěn)步前進(jìn)。

(3)隧道通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)，掌子面至模板臺(tái)車地段的死角、塌腔等部位設(shè)置移動(dòng)式局扇(采用軸流風(fēng)機(jī))配合軟風(fēng)管供風(fēng)，根據(jù)施工現(xiàn)場情況適當(dāng)增加移動(dòng)式局扇，用以增加瓦斯易聚地段的風(fēng)速，將積聚的瓦斯吹出，防止瓦斯積聚。輔助坑道與正洞交叉洞安裝2臺(tái)110 kW射流風(fēng)機(jī)(1臺(tái)備用)，所有開挖掌子面的局部扇風(fēng)機(jī)都須裝設(shè)三專(專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路)、一閉鎖(風(fēng)、電)設(shè)施，保證局扇、風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2瓦斯檢測技術(shù)措施

(1)人工檢測由瓦斯檢測員執(zhí)行檢查瓦斯，瓦斯檢測員必須經(jīng)專門培訓(xùn)，考試合格，持證上崗。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及有關(guān)規(guī)定，專職瓦斯檢測員必須使用光干涉式甲烷測定器檢查瓦斯，同時(shí)檢測CH4(甲烷)和CO2(二氧化碳)兩種氣體濃度。瓦斯檢測人員要認(rèn)真做好瓦斯檢測的詳細(xì)記錄，每班要做好交接班簽字，瓦斯檢測員、技術(shù)員、安全員、施工員(工班長)接班時(shí)要查閱上個(gè)班的瓦斯檢測記錄，同時(shí)將檢測結(jié)果向項(xiàng)目部安全總監(jiān)匯報(bào)。

(2)瓦斯檢測部位。檢測地點(diǎn)為開挖工作面20 m內(nèi)，襯砌作業(yè)臺(tái)車前方，洞內(nèi)死角，進(jìn)洞汽車、裝載機(jī)、挖機(jī)車頭上，洞內(nèi)電焊地點(diǎn)，洞內(nèi)通風(fēng)機(jī)、電機(jī)及開關(guān)附近，避人(車)洞內(nèi)，其它通風(fēng)不良處。每個(gè)檢測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置明顯的瓦斯記錄牌，每次檢測結(jié)果應(yīng)及時(shí)記錄在瓦斯記錄本和記錄牌上，并逐級上報(bào)。

(3)瓦斯?jié)舛认拗导俺尢幚泶胧┮姳?。

表1　瓦斯?jié)舛认拗导俺尢幚泶胧┍?/p>

5.3低瓦斯隧道爆破施工要求

低瓦斯隧道鉆爆作業(yè)檢查要點(diǎn)：①每天由現(xiàn)場技術(shù)員檢查現(xiàn)場炸藥及電雷管等火工品裝藥結(jié)構(gòu)是否符合鉆爆設(shè)計(jì)。②項(xiàng)目部相關(guān)管理人員抽查裝藥、封堵、爆破網(wǎng)絡(luò)連線施工作業(yè)。③爆破前每天由現(xiàn)場安全員檢查爆破地點(diǎn)瓦斯?jié)舛取＂鼙坪竺刻煊涩F(xiàn)場安全員檢查爆破地點(diǎn)通風(fēng)、瓦斯?jié)舛取⒚簤m等情況。

(1)在進(jìn)行施工前，必須對施工作業(yè)人員進(jìn)行安全教育，嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人連鎖爆破制”。

(2)瓦斯隧道鉆孔作業(yè)應(yīng)采用濕式鉆孔，且要先開水后開氣；當(dāng)作業(yè)地點(diǎn)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時(shí)，必須立即停止鉆孔作業(yè)。

(3)開挖掘進(jìn)前，必須超前探測前方地質(zhì)情況。如發(fā)現(xiàn)煤層，必須按揭煤防突措施組織施工。在施工中加強(qiáng)通風(fēng)、加強(qiáng)瓦斯檢測、加強(qiáng)施做加深炮眼和超前探孔。

(4)在低瓦斯隧道進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，爆破30 min后由安全員和瓦斯檢測員共同巡視爆破地點(diǎn)，檢查通風(fēng)、瓦斯、煤塵、盲炮、殘炮等情況，遇有特殊情況必須立即處理。瞎炮和殘炮的處理嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。在隧道洞內(nèi)瓦斯?jié)舛刃∮?%，二氧化碳濃度小于1.5%，解除警戒后，現(xiàn)場施工作業(yè)人員方可進(jìn)入掌子面工作。

5.4通風(fēng)作業(yè)要求

(1)在施工之前，要保證所有作業(yè)點(diǎn)通風(fēng)性能良好，所以作業(yè)人員要對不同作業(yè)面通風(fēng)效果進(jìn)行檢查，保證施工現(xiàn)場通風(fēng)性能。

(2)通風(fēng)機(jī)安裝支架穩(wěn)固，避免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)搖晃。風(fēng)機(jī)出口設(shè)置剛性風(fēng)筒連接，風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒接口處法蘭間加密封墊。剛性風(fēng)管與軟風(fēng)管接合處綁扎三道，以減小局部漏風(fēng)和阻力。

(3)瓦斯隧道各開挖工作面都必須采用獨(dú)立通風(fēng)。

(4)低瓦斯隧道施工期間，必須實(shí)施連續(xù)通風(fēng)。因檢修、停電等原因?qū)е露磧?nèi)停風(fēng)時(shí)，必須撤出洞內(nèi)人員，同時(shí)切斷電源。恢復(fù)通風(fēng)前必須先檢測隧道洞內(nèi)瓦斯?jié)舛取喝胧酵L(fēng)機(jī)及其附近10 m范圍以內(nèi)瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%時(shí)，方可人工開動(dòng)通風(fēng)機(jī)。

(5)隧道洞內(nèi)通風(fēng)管必須采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管，必須有出廠合格證。通風(fēng)管口距掌子面距離小于5 m，嚴(yán)禁洞內(nèi)放炮作業(yè)時(shí)摘掉掌子面風(fēng)管。

(6)壓入式通風(fēng)機(jī)必須安裝在隧道外或洞內(nèi)新鮮風(fēng)流中，避免洞內(nèi)出現(xiàn)污風(fēng)循環(huán)。隧道洞內(nèi)通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)兩路電源，并裝設(shè)風(fēng)電閉鎖裝置，當(dāng)一路電源停止供電時(shí)，另一路電源能及時(shí)保證風(fēng)機(jī)正常通風(fēng)。

(7)臨時(shí)停工工點(diǎn)應(yīng)繼續(xù)保持連續(xù)通風(fēng)，如果中斷送風(fēng)應(yīng)及時(shí)切斷電源并設(shè)置柵欄與警示牌，禁止任何人進(jìn)入。

(8)低瓦斯隧道洞口必須備用一套同等性能的通風(fēng)機(jī)，并保持良好的使用狀態(tài)。

5.5瓦斯地段防火作業(yè)要求

(1)隧道洞內(nèi)瓦斯作業(yè)地段必須配置足夠數(shù)量的滅火器和消防設(shè)施，并經(jīng)常檢查是否處于正常狀態(tài)。

(2)嚴(yán)禁洞內(nèi)施工作業(yè)人員攜帶火柴、打火機(jī)及其它易燃物品帶入洞內(nèi)，洞口、通風(fēng)機(jī)房附近20米范圍不得有火源。

(3)低瓦斯隧道必須在洞外設(shè)置消防水池和消防用砂，水池中應(yīng)經(jīng)常存放一定量的水，保持一定的水壓。

(4)低瓦斯隧道作業(yè)人員及管理人員、上級檢查人員進(jìn)洞前必須經(jīng)洞口值班人員檢查，確認(rèn)無火種帶入洞內(nèi)，方可進(jìn)洞。

(5)低瓦斯隧道洞內(nèi)不準(zhǔn)存放各種油類，洞內(nèi)存放的廢油應(yīng)及時(shí)運(yùn)出洞外，不得灑漏洞內(nèi)。

5.6應(yīng)急搶險(xiǎn)措施

(1)當(dāng)洞內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸后，洞內(nèi)生還人員應(yīng)采取自我保護(hù)措施，自己能逃離現(xiàn)場的，必須盡快離開，撤出洞外，若無力撤出時(shí)，則在相對安全處等待救援。

(2)撤離至安全位置(一般至洞外)時(shí)，應(yīng)立即清點(diǎn)在場人員名單并登記，查看有無人員傷亡情況，并將情況立即向現(xiàn)場負(fù)責(zé)人或領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。

(3)切斷電源，防止瓦斯的再次聚集造成二次爆炸。

(4)應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組接通知后，立即啟動(dòng)應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)程序，積極組織人力、物力、財(cái)力進(jìn)行災(zāi)后援救工作，降低或減少災(zāi)害損失，如自身無力進(jìn)行援救工作，應(yīng)及時(shí)向地方政府或相關(guān)職能部門報(bào)告，并請求緊急救援，同時(shí)做好相應(yīng)的配合救援的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

(5)加強(qiáng)隧道內(nèi)通風(fēng)，隨時(shí)檢測隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛龋?dāng)瓦斯?jié)舛冉抵涟踩狄詢?nèi)時(shí)，救援人員方可進(jìn)洞進(jìn)行救援。

(6)當(dāng)搶救出傷員時(shí)，由醫(yī)務(wù)人員及時(shí)診斷其傷勢情況，以“先重后輕”的原則進(jìn)行搶救，當(dāng)受傷人員中有窒息者時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工呼吸。燒傷人員必須在醫(yī)生的指導(dǎo)下進(jìn)行治理，切不可亂涂亂洗，以免加重傷勢。根據(jù)實(shí)際條件，及時(shí)將傷員送往就近的醫(yī)院進(jìn)行搶救治療。

6結(jié)束語

在馬家溝隧道施工管理中，通過加強(qiáng)對低瓦斯隧道的施工安全管理措施，洞內(nèi)施工采取加強(qiáng)瓦斯超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、每開挖循環(huán)施做加深炮眼，瓦斯檢測和施工通風(fēng)等措施，確保了施工現(xiàn)場安全一直處于可控狀態(tài)，為企業(yè)節(jié)省了成本，同時(shí)給類似低瓦斯隧道施工提供了可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。

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收稿日期：2016-03-15

作者簡介：李文龍(1980-)，男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，工程師，研究方向：隧道與地下工程。

中圖分類號(hào)：U458

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)05-0154-03