公路隧道施工中瓦斯通風技術的應用

文/蘆靚、戴龍斌

1 前言

我國很多地區的地質條件都是比較復雜的，而高速公路在這些地區的建設過程中，需要使用隧道技術，因此對地理位置的要求是比較高的。高速公路隧道多建設在地下空間中具有較為隱蔽的交通功能，并且其經過的地區地形條件是比較復雜的，極大地影響道路的施工和運行安全。由于隧道多建在山脊地帶，存在較多的煤炭、天然氣、瓦斯等礦物質，造成高速公路隧道建設難度比較高。如果高速公路隧道項目施工中，一旦瓦斯處理不當，將導致爆炸等嚴重后果，不僅會造成人員傷亡事故的發生，還將給經濟生產帶來較大影響。

2 瓦斯通風技術作用分析

隧道工程在實施中，容易出現一種無色無味的混合氣體，這就是瓦斯氣體。瓦斯通常都會出現在隧道頂部上，在濃度比較高的情況下，遇到火源就會發生爆炸。比如該隧道項目，地質、地形等多個方面的影響，要進行必要的通風處理，以降低瓦斯濃度，可以消除有可能出現的爆炸事故[1]。瓦斯會穿越巖體進行擴散，也可能會直接留存到巖體結構內部，所以隧道項目在開始施工前，需要進行詳細的勘測處理，如果發現有瓦斯存在，需要做好風險的識別和分析，以保證在隧道工程實施環節不會產生嚴重的人員傷亡事故問題。因此，在該隧道施工前，要做好通風的處理，能夠降低內部瓦斯氣體的濃度，可以確保項目施工更加的安全。通過瓦斯通風處理措施的應用，能夠確保該隧道運行的安全性，所以要制定出切實可行的隧道通風實施方案，能夠達到高速公路隧道施工的技術標準和要求。在該隧道項目中，其是直接穿越整個山體而存在的，其高差基本上已經達到了103.2m，所以在具體的施工中需要嚴格控制風向和風量，能夠避免瓦斯產生的嚴重危害問題，確保施工人員達到安全性。綜合分析掘進面的風流分布實際情況，在施工中進行瓦斯通風技術的合理應用[2]；加強對于有害氣體的檢測，能夠了解瓦斯濃度的數據，為隧道施工安全提供良好的基礎條件。

3 隧道施工項目

某隧道設計總長度是1308m，處于我國的貴州省境內，是當地極為重要的高速公路建設施工項目。從具體的高速瓦斯檢測數據年度分析能夠發現，該隧道中的礦井瓦斯相對涌出量為21.31m3/t，絕對瓦斯涌出量2.95m3/min，屬于瓦斯危害程度較高的礦井，一旦沒有有效的處理，會導致比較嚴重的危害和問題。

4 高速公路隧道施工中瓦斯通風技術的應用

4.1 設計隧道施工中的通風標準

在該隧道項目在實施中，具體的通風技術標準如下所示：能夠使得現場內的氧氣濃度符合要求，其不能小于總空間體積的20%；隧道項目在實施中，應該通過進行瓦斯隧道裝藥爆破的方式，能夠使得風流瓦斯濃度不足1%，能夠使得隧道內總回風流瓦斯濃度在0.75%以下，隧道開挖面瓦斯濃度如果超出1.5%的標準，就要及時將人員撤出到安全的地帶中，同時要立即進行隧道內的通風處理。隧道中環境溫度要控制在28℃以下，且噪聲不能超過90dB。隧道通風設置中，要確保最小風量是沒人4m3/min 新鮮空氣，且應該盡量防止出現高速公路的瓦斯聚集的事故問題，能夠達到通風風速控制在1m/s 以下。

4.2 通風設備選定

在具體的應用中，還應該加強通風設備的選擇和控制，要做好隧道中的瓦斯含量的檢測，給隧道運行安全性提供標準。考慮到隧道的斷面尺寸和送風長度，選擇合適的風管。風管材質選擇中，應該保證其為新型材料，比如選擇使用新型的PVC 軟風管，能夠保證設備的運行效果和速度符合標準要求。風機的選擇也是比較關鍵的，需要考慮到風壓和供風量方面的要求。把管路長度、管徑和性能參數等來進行確定，保證其使用效果符合標準。

4.3 規避隧道施工瓦斯風險

綜合分析本次該隧道中的具體狀況，隧道項目實施環節，可以通過應用模糊數學理論方式進行研究，要綜合分析高速公路隧道項目施工瓦斯風險分析，能夠做好通風量的計算和分析，然后就是計算風量、風速等，合理的確定風機、風管等設備，可以避免出現瓦斯濃度超標的情況，保障人們的生命安全。隧道項目實施中，可以在工作面的位置上進行局部風扇的通風處理，如果因為風扇或者供電故障的問題導致無法正常的運行，需要在恢復通風前就要進行瓦斯濃度的檢測，及時將內部瓦斯氣體排出去。如果在施工階段存在有瓦斯涌出、噴出等異常的情況，要禁止任何火源進入，及時斷電和通風處理，要快速撤離相關人員。具體隧道施工階段，要做好瓦斯通風管理工作，要做好維護與保養，保證設備處于最佳的運行狀態中，能夠避免通風設施發生嚴重的故障問題，能夠使得整個項目設備都能夠有效的運營。

4.4 施工中的通風安全測定

本次隧道施工階段，選擇應用瓦斯通風技術，要估量出隧道中的風速參數，把風表指針回零，然后讓其面對著風流，與其是垂直布置的，在翼輪轉動正常之后，讀取風表指針讀數（格/min），并做記錄；對于斷面部位的風速檢測過程中，測量的風速測量需要至少在3 次以上，然后測量的數據偏差需要控制在5%以內，最后是進行測風位置的隧道面積測量，并且詳細記錄。通過瓦斯檢測系統聯網操作，可以做好通信測試，能夠完成各項操作，同時還應該進行地下分站的設置，能夠直接接收到各項數據參數，不僅能夠進行隧道內部環境監測的原基層分析和控制，還能夠進行隧道工程實施情況的跟蹤和管理，能夠形成完成完善的數據網絡控制系統，同時遠程網絡來進行報警處理，可以提升檢測的效率和數據精度。然后是通過風速檢測的結果，能夠暗中通風管理規程和操作細則來開展具體的施工作業。高速公路建設施工環節，安全性管理重中之重[3]。該隧道項目實施環節，可以選擇正壓通風的方式，在洞門安裝好主風機來持續內給內部進行通風設置，就能夠保證內部有持續不斷地 新鮮空氣進入，并且將內部污濁的空氣排出來，形成了循環的風流。針對該隧道的正洞進口來說，可以根據需要來實現無軌運輸的方式，可以通過巷道通風運行的方式，隧道中的通風筒直接壓入到正向工作面來進行通風處理，然后就可以形成了排風巷道的形式，然后設置一臺功率比較大的通風機在封閉洞口進行抽風處理，及時把隧道掌子面中所存在的污濁空氣通過壓力的方式排出去，形成負壓的狀態。具體施工前，要制定出切實可行的瓦斯技術實施方案，保證項目施工安全性合格，能夠隨時監測瓦斯濃度，提供準確數據信息，確保隧道項目運行更加的安全，避免造成人員傷亡的事故問題。

4.5 瓦斯通風管理

積極組織開展隧道通風管理工作，要應用通風靈活技術來提升通風的安全性。考慮到工程的具體狀況，還應該在通風口處設置有10～20m 處進行U 型壓力管結構形式來保證其使用效果，從而可以更好地進行風機壓力、風機管理方面的控制。如果壓力管中的數據比較大，則表示其存在較大的風阻，風機過載運行嚴重。為了能夠讓風機不會出現燒毀的情況，要停機進行管路處理。顯示數值較小的條件下，就表示掌子面中的通風性能無法滿足設計標準的要求，管路損壞比較嚴重。對于該問題來說，還應該立即做好管路的維修處理，能夠達到隧道通風的標準。為了能夠避免污風的循環問題，要將風機和隧道洞口部位應該達到一定距離要求，至少在30m 以上。對于單線正洞的情況，應該需要保證風機出口距離掌子面控制在30m 以下，保證有害氣體能夠及時排出。因為不同條件下要選擇不同處理工序，所以不同供風條件下要做好聯系處理，能夠達到動態化管理控制。從實際情況分析，應該采取多級變速風機調節方式，可以讓供風量進行電能節約，能符合作業的需要。風管安裝環節，為了能夠降低阻力，應該達到平、順、直的要求，從而可以提供足夠的風量。風管應用階段，要隨時進行管路巡視檢查，能夠達到供風的標準。

4.6 瓦斯通風技術

該隧道項目在實施環節，可以選擇應用瓦斯通風技術，進行整個斷面的超前檢測，及時發現巖層瓦斯的具體含量。在掌子面到探孔底距離為10m 的情況下，然后就能夠進行二次探孔作業，每次探入的深度為30m。合理的應用甲烷檢測設備來進行隧道內瓦斯濃度檢測，結合具體的濃度技術參數來開展后續的工作[4]。同時，在該隧道項目實施階段，選擇應用KG9701 型瓦斯傳感器，其工作電壓是3V，工作電流是50mA，能夠準確地檢測出內部瓦斯濃度，結合了解施工環境，能夠實施動態調節控制，且能夠利用該設備的通信模塊，會使用JENNIC—5139 模塊，其工作電壓是3V，待機狀態電流是30μA，在模塊中集成96kbRAM以及32 位的RISCCPU 等，不僅可以把隧道內瓦斯含量轉變成為數字化的型號，還能夠利用溫度傳感器來確定瓦斯的溫度。通過計算機圖形系數，創設出該隧道中的三維通風網絡模型，能夠綜合進行通風系統的評價與分析，然后能夠計算確定出具體的通風系數，發現施工難度較高的工作面，可以達到數字化、可視化的管理，通過系統實現網絡數據的實時運算和處理，給管理者開展具體的工作提供基礎條件。在該隧道項目實施階段，通過瓦斯通風技術能夠進行超前地質預報，防止發生嚴重的地質災害造成巨大的危險，能夠提升隧道圍巖施工的安全性[5]。主洞部分的干擾出渣進料風門，避免航道中新鮮空氣出現倒流的情況，還要把風機直接安裝到洞內，使用效果非常的明顯。在通風15min 的時間之后，瓦斯濃度可以下降到0.3%以下，能夠達到安全的標準。要做好各個高速公路的通風處理效果，能夠完善高速公路瓦斯通風安全性監測，然后能夠組織專業技術人員做好瓦斯濃度檢測，以提升該隧道施工的安全性。

5 結語

隧道技術在使用過程中，瓦斯作為隧道施工的一大安全隱患，必須要加強監控和管理，以便隨時了解瓦斯濃度數據，并及時采取必要的應對措施，促進隧道施工安全性的提升。