高寒地區高瓦斯隧道安全施工技術研究

許衛武

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710021)

1 引言

對于多數高瓦斯隧道工程而言，其面臨的施工環境較為復雜，除此之外諸如地質等多方面因素均會對工程帶來影響，因此這是一個極具危險性的工程項目。對于施工單位而言，必須高度重視這一問題，需要以實際情況為基準采取科學的手段，從根本上避免安全事故的發生，工程施工人員通力合作，攜手創設安全的隧道施工環境。

2 工程概況

本文以牡佳鐵路麻山隧道為背景，針對其中的2號斜井工區展開探討，其為典型的高瓦斯工區，為了營造優良的隧道施工環境，工程在DIK107+350右線區域為之適配了一個施工通風豎井，其深度達到了76.50 m，豎井直徑為3 m，由此發揮出優良的通風效果。除此之外，還在DIK106+220左線處設置施工一個瓦斯排放孔，對應深度達到了51.65 m，以便順利的將瓦斯排放至外界。

3 機械設備選型及改造技術

3.1 設備選型

本工程中選用的是風動鑿巖機設備，由此完成鉆孔處理；此后，借助于濕噴機展開噴錨處理，進一步形成初期支護結構。引入兩臺經過優化后的防爆裝載機，運行過程中功率達到162 kW，見圖1。引入的是改裝挖掘機，要求其功率達到133 kW?；跓o軌運輸的方式而展開，為了進一步提升運輸效率，需要為之適配8臺防爆自卸車、6臺運輸罐車，見圖2。通風豎井適配一臺規格為功率為110kW的通風機，可以起到優化隧道施工環境的效果。

由于施工過程中會產生一定量的地下水，此時需要使用到兩臺風動抽水機，在其輔助下順利將水通過沉淀池排入排水溝中，而后借助于自然坡度最終流向洞外區域。

圖1 裝載機改裝

圖2 防爆車改裝

3.2 防爆改裝技術

在本工程中，車動力系統涉及到了防爆柴油機、氣體系統等多個部分，具體作如下分析。

使用到了防爆柴油機，要求其需要以水冷卻的方式運行；關于防爆柴油機的驅動機制，諸如彈簧或是液壓啟動器都是可行的方式；所有進氣管路都需要為之適配一個阻火器，同時需要做好與發動機的隔爆工作，避免火焰經由管道進入到周邊的氣體環境之中。

火星滅火器是內燃機排氣管路中必不可少的一部分，它可以起到阻火器與周邊環境的隔絕效果，要求排氣管路采取隔爆的設計方式，加大力度做好對排氣管的溫控工作，不允許出現高溫情況，否則將會出現點燃周邊氣體的現象。除此之外，如果排氣環境溫度較高，此時極容易引發可燃氣體燃燒現象，對此需要為之設置一個補水箱。柴油機在運行過程中會產生尾氣，經一系列環節后最終會經由阻火器排放至外界，再次過程中阻火器發揮出重要的作用，它可以熄滅一些殘留的火星?？紤]到此問題，需要給阻火器適配一個溫度傳感器，當檢測到的排氣溫度超過70 ℃時，則會自動觸發警報，經過15～60 s不等的延時后最終便會促使柴油機采取停機行為。

對于任何一處外漏接線端而言，均需要設置一個滅弧罩裝置； 區間內的所有線路都需要得到優化，即使用阻燃型電纜； 引入防爆型蓄電池，無論是馬達還是發電機都需要具備隔爆性能； 采用防爆燈具； 由于塑料極容易產生靜電，因此需要具備抗靜電干擾能力。

4 高瓦斯隧道通風施工技術及瓦斯檢測

4.1 施工技術

(1)施工區域內設置有豎井結構，從而實現巷道式通風的效果，此外的地段則遵循壓入式通風的原則。

(2)以正洞以及斜井處所設置的仰拱填充面為基準，需要將其上部斷面的凈空氣風速穩定在1 m/s及其以上水平，關于本工程中的2號斜井，其需要適配2套通風系統，由此確保作業面能夠得到充分的供風，進行現場檢測，要求其百米漏風率控制在1%范圍內，同時需要嚴格控制風關口與掌子面的間距，即應當穩定在5 m以內。在施工過程中應密切關注瓦斯涌出量，當所檢測的結果超出了工程許可標準后則需要加大力度做好通風工作，進一步提升各個作業面的供風量，全面降低區域內的瓦斯濃度。

(3)在進行正洞施工時，當到達豎井里程時，此時會應隨即設置橫道以及豎井結構，此舉是形成巷道式通風的必要基礎條件。

(4)瓦斯工區內的所有風機都需要設置為防爆型，所使用的通風管應具有優良的阻燃以及抗靜電能力，在施工過程中應加大力度做好對風機以及風管兩部分的管理工作。

(5)通風系統的穩定性至關重要，隧道施工中風機的數量不可過少，同時需要采取雙向回路電源的方式。

(6)在施工過程中必須高度重視通風管理工作，同時應加大對通風效果的檢測工作，關于放炮地點的20 m范圍內，其所形成的瓦斯濃度如果達到了1%水平，此時不允許展開放炮操作；在開挖過程中，如果電動機周邊20 m區域內的瓦斯濃度上升到了1.5%標準，此時則需要采取電機停運措施，組織好人員撤離工作，并將電源切斷。

(7)需要以實際情況為基準建立測風制度，需要安排專員做好對通風系統的檢查與維護工作，實時獲悉到工區內的瓦斯濃度情況，此外做好記錄也至關重要。

4.2 瓦斯檢測

為了盡可能降低隧道內的瓦斯濃度，就離不開密切的瓦斯檢測工作。工程中所使用的儀器應具備多樣化的特性，所得到的結果應足夠精確。相關研究表明，在鑿眼以及放炮這兩大環節中，所形成的瓦斯濃度最高，之所以出現此現象，是因為放炮階段隧道極容易與瓦斯層達到相連通的狀態，因此加大了瓦斯泄漏的風險。當結束放炮工作后，部分新鮮巖石會裸露出來，進一步引發瓦斯層暴露問題?？紤]到上述問題，必須高度注重對瓦斯到了檢測工作，考慮到瓦斯具有很強的擴散特性，所以在實際檢測工作中不可忽略隧道上方以及所有不起眼的死角。

5 施工安全的總體要求

5.1 完善風險管理制度，重視風險防范工作

風險管理工作必不可少，對此施工單位需要綜合考慮設計要求以及工程所在的實際環境，在此基礎上采取針對性措施，做好風險評估工作，制定出可行的應急措施。

5.2 注重對隧道的檢測，深化對施工環節的安全控制質量

基于監控量測工作，能夠充分獲悉到隧道以及周邊結構的變形情況，這也是施工工作中不可缺少的一項內容。對此，施工方需要為之確定出可行的監控量測方案，伴隨著現場環境的改變，對所得到的方案做以優化。

5.3 加大力度做好安全培訓工作

任何一項生產工作都需要在法律規范的約束下進行，施工企業應完善安全生產保障體系，將各項安全管理工作落實到位；定期組織應急演練活動。

5.4 強化施工組織設計，規范施工現場管理

施工企業應高度重視施工組織設計工作，其需要充分考慮到危險源識別、應急方案等多方面內容。

6 結語

高瓦斯隧道工程具有很強的特殊性，在實際施工過程中做好工程管理工作，采取可行的安全施工技術，由此推動工程的全面發展，為高寒地區高瓦斯隧道工程創造更多的可能。