瓦斯隧道施工技術(shù)及控制分析

劉光龍

(遵義交通建設(shè)投資(集團)有限公司，貴州 遵義 563000)

隧道工程

瓦斯隧道施工技術(shù)及控制分析

劉光龍

(遵義交通建設(shè)投資(集團)有限公司，貴州 遵義 563000)

在煤礦、地鐵等地下工程的建設(shè)施工中，往往需要通過山體，因此必須建設(shè)隧道，而此類隧道的施工中，如果遭遇需要穿越煤層的工程情況，則往往會在施工中造成煤層大量瓦斯的溢出，從而給隧道后續(xù)的施工造成安全隱患。為提高瓦斯隧道施工安全性，必須嚴(yán)格相關(guān)施工技術(shù)，避免瓦斯危害，針對該問題提出建議，以供參考。

瓦斯；隧道施工；控制

1 瓦斯隧道施工實例及其關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 工程概要

某隧道出口與鄰近鄉(xiāng)道，交通運輸相對較便利。該隧道為分離式特長隧道，左幅隧道起訖樁號為Z1K2+105～Z1K5+677，全長3 572 m，最大埋深約278.51 m。右幅隧道起訖樁號為K2+104～K5+673，全長3 569 m，最大埋深約281.41 m。左隧道平面線形進口段位于R=2 500 m的圓曲線上，中間段及出口位于直線上；右隧道平面線形進口段位于R=2 500 m的圓曲線上，中間段及出口位于直線上；左右幅隧道均為下坡，左幅進口段及洞身段縱坡坡度為-2%，出口段縱坡坡比為-2.651%；右幅進口段及洞身段縱坡坡度為-2%，出口段縱坡坡度為-2.389%。設(shè)計文件載明，該隧道穿越煤系地層且煤層富含瓦斯。

1.2 隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

(1)正確運用防爆電器

依據(jù)相關(guān)規(guī)定，瓦斯隧道的施工中，所使用的電器設(shè)備、作業(yè)器械等，都應(yīng)當(dāng)屬于防爆類型。其主要原因在于，瓦斯隧道中使用機械進行施工時，往往會出現(xiàn)構(gòu)件摩擦等問題，容易產(chǎn)生火星，從而引發(fā)瓦斯燃燒甚至爆炸，造成嚴(yán)重的后果。因此，如果需要在一些低瓦斯施工區(qū)域，或者瓦斯含量較低的狀況，建議采用非防爆電器和工作器械。

(2)安全施工等級管理

按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定如下：①判斷低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)的絕對瓦斯涌出量，若在0.5 m3/min以下，則屬于低瓦斯工區(qū)；若超過或等于0.5 m3/min，則屬于高瓦斯工區(qū)；②瓦斯隧道的施工需要注意連續(xù)通風(fēng)，如果出現(xiàn)停風(fēng)問題，就需要及時撤出人員，并進行瓦斯?jié)舛鹊臋z查。若停風(fēng)區(qū)中，瓦斯?jié)舛鹊陀?%，且在壓入式局部通風(fēng)機、開關(guān)地點附近約10 m的范圍內(nèi)，空氣中的瓦斯?jié)舛葢?yīng)當(dāng)處于0.5%以下，才可以人工開動局部通風(fēng)機。若停風(fēng)區(qū)的瓦斯?jié)舛瘸?%，則需要制定排除瓦斯計劃。

(3)地質(zhì)預(yù)報

該工程所處地區(qū)，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料及野外地質(zhì)調(diào)查，隧址區(qū)出露地層復(fù)雜，主要有第四系全新統(tǒng)崩坡積(Q4c+d1)、第四系全新統(tǒng)坡洪積(Q4d1+p1)及三疊系飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組，二疊下統(tǒng)龍?zhí)督M地層。該隧道穿越含煤地層，煤礦礦井瓦斯等級為突出礦井，瓦斯涌出量CH4為8.98(m3/min),CO2為1.45(m3/min)。隧道穿越含煤地層同屬一個地層和區(qū)域塊段，可類比，隧道開挖存瓦斯突出危險。因此，施工時應(yīng)按突出或高瓦斯工區(qū)設(shè)防。

(4)瓦斯隧道鉆爆與開挖

如果隧道建設(shè)需經(jīng)過可能逸出瓦斯的地方，則必須嚴(yán)密注意開挖深度的控制，一般不宜過長，而每次的開挖面積也不宜過大，從而在隧道施工中降低瓦斯的涌出量，同時快速封閉掌子面，以保證整個施工作業(yè)環(huán)境的安全性。鉆孔施工則建議采用濕式鉆孔，爆破作業(yè)則建議采用煤礦許用炸藥。瓦斯隧道爆破炸藥選擇如表1所示。

表1 瓦斯隧道爆破炸藥選擇

使用毫秒級的電雷管，在1～20段以十幾毫秒～數(shù)百毫秒的時間間隔進行布置。瓦斯隧道采用該雷管，就需要在前段爆炸瓦斯?jié)舛冗_到較高狀態(tài)時，才會引發(fā)下段爆炸；另外，若雷管中的延期藥依然在燃燒，則雷管的排氣孔會噴出火焰、高溫氣體，引發(fā)爆炸。為避免這些問題，建議使用煤礦許用的瞬發(fā)電雷管，然后配合以防爆型的發(fā)爆器。

1.3 瓦斯隧道施工安全防治措施

(1)做好隧道瓦斯超前預(yù)報工作

為保證瓦斯隧道的作業(yè)安全，需要依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點明確瓦斯逸出情況，從而進行超前預(yù)報。為確保地質(zhì)預(yù)報精度，還需要重視隧道掌子面前方圍巖的構(gòu)造問題，以探明其瓦斯富集，采用多種超前探測法以相互驗證，最終依據(jù)地質(zhì)預(yù)報，制定相應(yīng)的治理方案。

(2)加強瓦斯的檢測工作

瓦斯隧道發(fā)生爆炸等惡性事故，其原因主要是隧道施工之前，針對瓦斯富存狀況的勘察工作成果與信息，沒有得到及時的回饋與處理，甚至出現(xiàn)漏檢、漏報等狀況，導(dǎo)致施工中無法全面掌握瓦斯層所處的方位、面積，導(dǎo)致瓦斯層的不合理破壞。因此，除了需要重視事前的瓦斯監(jiān)測，還需要加強瓦斯信息的保護與落實，掌控瓦斯?jié)舛扰c風(fēng)機實際的運行狀況，從而確保施工安全。

(3)確保可靠的通風(fēng)系統(tǒng)

瓦斯隧道施工中，所產(chǎn)生的有害氣體主要是CH4，該氣體非常容易造成火災(zāi)和爆炸事故，進而造成隧道施工安全隱患。加強對于通風(fēng)問題的管理，確保瓦斯隧道在施工作業(yè)期間不會間斷通風(fēng)。另外，通風(fēng)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計與相關(guān)規(guī)范要求來執(zhí)行，配置必備的備用風(fēng)機與電源。本工程采用管道壓入式通風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)由專人負(fù)責(zé)管理。負(fù)責(zé)對風(fēng)機的維護保養(yǎng)和風(fēng)筒的接長和維護，防止工作面出現(xiàn)無風(fēng)或微風(fēng)現(xiàn)象，加強瓦斯檢查防止出現(xiàn)局部瓦斯超限。使洞內(nèi)保持2 200 m3/min以上的風(fēng)量和0.4 m/s以上的風(fēng)速，并保持通風(fēng)的連續(xù)性。

1.4 施工設(shè)備防爆改型

為取得良好的瓦斯隧道火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害預(yù)防效果，對于高瓦斯施工區(qū)、瓦斯突出施工區(qū)的都應(yīng)當(dāng)使用防爆型的電氣設(shè)備和作業(yè)機械。瓦斯隧道的施工中，必須注意對作業(yè)機械采取防爆措施。要求進入速調(diào)內(nèi)的電氣設(shè)備，均采用煤礦許用防爆設(shè)備，因此，在實際施工前需要將通用型機電設(shè)備進行防爆改造。

1.5 建立完善的管理制度

健全的安全管理制度是基本保障，因此制定安全管理制度至關(guān)重要，其主要內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括電焊、隧道通風(fēng)、瓦斯檢查以及隧洞登記檢查等。具體來說，就是要求作業(yè)人員進洞前要接受檢查，嚴(yán)禁攜帶煙草、點火物品，不能穿戴化纖服飾。而洞內(nèi)則應(yīng)當(dāng)禁止白熾燈、電爐等設(shè)施的使用，還需要給出渣車安裝尾氣排放凈化器等，以防止尾氣排放造成的危險源。

2 結(jié) 語

瓦斯隧道工程的施工存在很大的安全風(fēng)險，因此，為了確保施工的安全性，必須加強隧道瓦斯的超前預(yù)報，并提前設(shè)防；強化通風(fēng)管理，降低瓦斯?jié)舛龋粰C電防爆，控制火源；加強對于瓦斯的檢測與監(jiān)控；盡量采用防爆型設(shè)備，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)章制度，確保瓦斯隧道施工能夠安全可靠。

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2016-09-06

劉光龍(1985-)，男，工程師，主要從事公路施工工作。

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