低瓦斯隧道施工安全技術措施

李文龍

(中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原　030024)

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隧道工程

低瓦斯隧道施工安全技術措施

李文龍

(中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原030024)

摘要：通過馬家溝隧道施工現場管理工作實踐，介紹了在低瓦斯隧道施工管理工作中，應重點關注的超前地質預報、安全管理措施、應急搶險措施等關鍵事項；對低瓦斯隧道爆破施工、瓦斯檢測、施工通風、防火等施工管理控制要點及檢查要求進行了詳細闡述；介紹了在現場管理過程中，項目部應制定應急搶險措施以及災害事故處理的方法和措施。

關鍵詞：低瓦斯隧道；施工；安全技術；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。根據區域地質資料，地層下局部煤線，煤層厚度一般為0.10～0.30 m且層位極不穩定，施工中對該段加強瓦斯監測及通風。

為確保低瓦斯隧道施工安全，施工過程中主要以超前地質預報、每循環開挖施作加深炮眼、瓦斯超前探孔、地質素描，瓦斯檢測和施工通風等相關措施指導現場施工，加強洞口管理，優化施工組織，確保隧道施工安全與質量。

2瓦斯的特性及危害性

瓦斯蘊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，擴散速度大，容易透過裂隙發達，結構松散的巖石。其中甲烷占絕大多數。

2.1爆炸性

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

2.2滲透性

瓦斯的滲透性極高，擴散速度快，其擴散性較空氣高1.6倍，容易透過裂隙發達、結構松散的巖石或煤層，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。瓦斯濃度升高，空氣中氧氣濃度急劇下降，會引起人員窒息。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采用超前地質預報探測前方瓦斯情況

馬家溝隧道穿越三疊系上統須家河組砂巖夾頁巖、中統雷口坡組頁巖，須家河組頁巖夾灰巖，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，同時洞身節理較發育～發育。為確保施工安全，避免施工中發生瓦斯溢出、坍塌等地質災害，全隧開展超前地質預報預測工作。

(1)應加強施工中常規地質工作，進行掌子面地質素描、判定圍巖級別、地質構造，預測前方地質條件、構造、賦水特征；取水化驗，必要時取巖樣進行分析；進行洞外氣象、水文觀測。及時提出不符或異常情況。

(2)通過鉆探和現代物探等手段，探測隧道工程施工的開挖面前方的地質情況，目的在施工前掌握前方的圍巖結構、性質、狀態，以及地下水、瓦斯等的賦存情況，為進一步的施工提供指導，以避免施工過程中發生瓦斯突出地質災害，保證施工安全和進度。通過超前地質預報，及時發現異常情況，預報掌子面前方不良圍巖的位置、產狀及其圍巖結構的完整性與含水的可能性，為正確選擇開挖方法、支護設計參數和優化施工方案提供依據，并為預防隧道瓦斯災害性事故及時提供信息，使現場提前做好施工準備，保證施工安全，同時還可節約大量資金。

(3)馬家溝隧道位于三疊系上統須家河組砂巖中，地下水較發育，隧道開挖過程中可能會遇到瓦斯等有害氣體的威脅和局部小股水流出，其預測預報可采用地震波確定隧道前方地質煤層分布位置、煤層厚度和地下水的發育狀況，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情況。超前探孔每個斷面設3孔，其中一個探孔取巖芯，以利對掌子面前方地質條件進行分析、判斷，鉆孔直徑為Ф75，超前探孔每25m一循環，每孔深30 m，相鄰兩循環探孔之間搭接5 m。

在施工中可根據現場揭示的地質情況及超前地質預測和預報的結果，合理調整超前鉆孔探測的范圍及密度，以進一步落實隧道所處位置地質情況等，若與設計不符，及時調整施工措施，以確保施工安全。

(4)馬家溝隧道在施工過程中發現掌子面存在危及施工安全的其他異常情況，應增設Ф75超前探孔進行探測，根據探測結果必要時增加其他探測手段。

(5)為提高隧道地質構造性質探測的準確率，將部分炮眼適當加深，進行輔助超前探測。施工每一環，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，做到不安全不施工。建設和完善安全管理體系，落實各項安全管理措施和安全施工責任制，建立健全各項規章制度，落實一崗雙責，做到管生產必須管安全。

(1)項目部應安排專職瓦斯檢測員按照“一炮三檢制度”要求檢測洞內瓦斯濃度，不定期對洞內瓦斯等有害氣體加強檢測，特別注意檢查隧道洞內拱部、開挖凹凸處等瓦斯易產生積聚部位的檢測。瓦斯檢測人員和隧道專職安全員必須執行洞內巡檢制度。

(2)隧道掌子面堅持先探后掘，掌握煤層及瓦斯賦存情況，進行突出危險性預測預報。

(3)嚴格放炮管理，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，炮眼封泥符合規程要求。放炮前將所有人員全部撤出隧道，起爆點設在隧道口處兩側不小于30 m處。

(4)嚴禁隧道內明火作業，嚴禁攜帶煙草及點火物品進入隧道。洞口20 m范圍內嚴禁明火。

(5)嚴禁穿化纖衣服進入隧道。

(6)配備相應的安全防護用具及應急救援物質。

(7)項目部應在隧道洞口建立值班室，安排專人值班，凡是有作業人員及相關管理人員、上級檢查人員進入隧道前，,必須進行登記和接受洞口值班人員檢查,不準將火柴、打火機及其它易燃物品帶入洞內，同時嚴禁無關人員進洞隧道內。

(8)在洞內施工作業面附近必須配備通信設備。

(9)爆破作業必須執行“一炮三檢制度”。

(10)電工、爆破工、瓦斯檢測人員等特種作業人員，必須經地方安監部門培訓，取得合格證后，方準上崗。

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

5低瓦斯段安全技術措施分析

5.1防治技術

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

(2)隧道開挖后立即施作初期支護，及時進行仰拱施工，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、強支護、早襯砌的原則穩步前進。

(3)隧道通風采用壓入式通風，掌子面至模板臺車地段的死角、塌腔等部位設置移動式局扇(采用軸流風機)配合軟風管供風，根據施工現場情況適當增加移動式局扇，用以增加瓦斯易聚地段的風速，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110 kW射流風機(1臺備用)，所有開挖掌子面的局部扇風機都須裝設三專(專用變壓器、專用開關、專用線路)、一閉鎖(風、電)設施，保證局扇、風機可靠運轉。

5.2瓦斯檢測技術措施

(1)人工檢測由瓦斯檢測員執行檢查瓦斯，瓦斯檢測員必須經專門培訓，考試合格，持證上崗。根據《煤礦安全規程》及有關規定，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。瓦斯檢測人員要認真做好瓦斯檢測的詳細記錄，每班要做好交接班簽字，瓦斯檢測員、技術員、安全員、施工員(工班長)接班時要查閱上個班的瓦斯檢測記錄，同時將檢測結果向項目部安全總監匯報。

(2)瓦斯檢測部位。檢測地點為開挖工作面20 m內，襯砌作業臺車前方，洞內死角，進洞汽車、裝載機、挖機車頭上，洞內電焊地點，洞內通風機、電機及開關附近，避人(車)洞內，其它通風不良處。每個檢測點應設置明顯的瓦斯記錄牌，每次檢測結果應及時記錄在瓦斯記錄本和記錄牌上，并逐級上報。

(3)瓦斯濃度限值及超限處理措施見表1。

表1　瓦斯濃度限值及超限處理措施表

5.3低瓦斯隧道爆破施工要求

低瓦斯隧道鉆爆作業檢查要點：①每天由現場技術員檢查現場炸藥及電雷管等火工品裝藥結構是否符合鉆爆設計。②項目部相關管理人員抽查裝藥、封堵、爆破網絡連線施工作業。③爆破前每天由現場安全員檢查爆破地點瓦斯濃度。④爆破后每天由現場安全員檢查爆破地點通風、瓦斯濃度、煤塵等情況。

(1)在進行施工前，必須對施工作業人員進行安全教育，嚴格執行“一炮三檢制”和“三人連鎖爆破制”。

(2)瓦斯隧道鉆孔作業應采用濕式鉆孔，且要先開水后開氣；當作業地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1%時，必須立即停止鉆孔作業。

(3)開挖掘進前，必須超前探測前方地質情況。如發現煤層，必須按揭煤防突措施組織施工。在施工中加強通風、加強瓦斯檢測、加強施做加深炮眼和超前探孔。

(4)在低瓦斯隧道進行爆破作業時，爆破30 min后由安全員和瓦斯檢測員共同巡視爆破地點，檢查通風、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格按照《煤礦安全規程》相關規定執行。在隧道洞內瓦斯濃度小于1%，二氧化碳濃度小于1.5%，解除警戒后，現場施工作業人員方可進入掌子面工作。

5.4通風作業要求

(1)在施工之前，要保證所有作業點通風性能良好，所以作業人員要對不同作業面通風效果進行檢查，保證施工現場通風性能。

(2)通風機安裝支架穩固，避免運轉時振動搖晃。風機出口設置剛性風筒連接，風機和風筒接口處法蘭間加密封墊。剛性風管與軟風管接合處綁扎三道，以減小局部漏風和阻力。

(3)瓦斯隧道各開挖工作面都必須采用獨立通風。

(4)低瓦斯隧道施工期間，必須實施連續通風。因檢修、停電等原因導致洞內停風時，必須撤出洞內人員，同時切斷電源。恢復通風前必須先檢測隧道洞內瓦斯濃度。壓入式通風機及其附近10 m范圍以內瓦斯濃度不得超過0.5%時，方可人工開動通風機。

(5)隧道洞內通風管必須采用抗靜電、阻燃的風管，必須有出廠合格證。通風管口距掌子面距離小于5 m，嚴禁洞內放炮作業時摘掉掌子面風管。

(6)壓入式通風機必須安裝在隧道外或洞內新鮮風流中，避免洞內出現污風循環。隧道洞內通風機應設兩路電源，并裝設風電閉鎖裝置，當一路電源停止供電時，另一路電源能及時保證風機正常通風。

(7)臨時停工工點應繼續保持連續通風，如果中斷送風應及時切斷電源并設置柵欄與警示牌，禁止任何人進入。

(8)低瓦斯隧道洞口必須備用一套同等性能的通風機，并保持良好的使用狀態。

5.5瓦斯地段防火作業要求

(1)隧道洞內瓦斯作業地段必須配置足夠數量的滅火器和消防設施，并經常檢查是否處于正常狀態。

(2)嚴禁洞內施工作業人員攜帶火柴、打火機及其它易燃物品帶入洞內，洞口、通風機房附近20米范圍不得有火源。

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

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

(5)低瓦斯隧道洞內不準存放各種油類，洞內存放的廢油應及時運出洞外，不得灑漏洞內。

5.6應急搶險措施

(1)當洞內發生瓦斯爆炸后，洞內生還人員應采取自我保護措施，自己能逃離現場的，必須盡快離開，撤出洞外，若無力撤出時，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，應立即清點在場人員名單并登記，查看有無人員傷亡情況，并將情況立即向現場負責人或領導匯報。

(3)切斷電源，防止瓦斯的再次聚集造成二次爆炸。

(4)應急領導小組接通知后，立即啟動應急搶險救災程序，積極組織人力、物力、財力進行災后援救工作，降低或減少災害損失，如自身無力進行援救工作，應及時向地方政府或相關職能部門報告，并請求緊急救援，同時做好相應的配合救援的各項準備工作。

(5)加強隧道內通風，隨時檢測隧道內瓦斯濃度，當瓦斯濃度降至安全值以內時，救援人員方可進洞進行救援。

(6)當搶救出傷員時，由醫務人員及時診斷其傷勢情況，以“先重后輕”的原則進行搶救，當受傷人員中有窒息者時，應及時進行人工呼吸。燒傷人員必須在醫生的指導下進行治理，切不可亂涂亂洗，以免加重傷勢。根據實際條件，及時將傷員送往就近的醫院進行搶救治療。

6結束語

在馬家溝隧道施工管理中，通過加強對低瓦斯隧道的施工安全管理措施，洞內施工采取加強瓦斯超前地質預報、每開挖循環施做加深炮眼，瓦斯檢測和施工通風等措施，確保了施工現場安全一直處于可控狀態，為企業節省了成本，同時給類似低瓦斯隧道施工提供了可借鑒的施工經驗。

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收稿日期：2016-03-15

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

中圖分類號：U458

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)05-0154-03