公路瓦斯隧道施工通風技術研究

牛月峰

（中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司 天津 300308）

1 引言

隨著我國安全生產形勢越來越嚴峻，瓦斯隧道現場施工對通風技術提出了更高的要求。因此，我們需要進一步的強調瓦斯隧道通風技術手段的合理性，盡量避免風筒的漏風、折彎等現象，以保證足夠風量能到達掘進面，以降低瓦斯在空氣中的濃度，為工作人員提供安全的工作空間，從而降低隧道施工中給人們帶來的威脅。所以，我們需要重視瓦斯隧道通風技術技術，確定合理的瓦斯通風方案，從而提高公路隧道施工安全。

2 瓦斯通風技術在高速公路施工的背景及意義

現階段，我國西部開發戰略方針不斷實施，中西部道路工程建設也備受人們的關注。因為我國西部地區多山嶺，其施工難度相對較大，因此為了改善公路線形，并縮短建設距離，因此隧道工程的設計常被采用，該方案更適宜地形復雜的公路建設區域。但是隨著我國公路隧道施工建設的增加，隧道長度也在不斷增加，而在復雜地質條件下需要各項施工技能不斷提高，特別是針對瓦斯隧道通風技術也提出了更高的要求。所以，我們需要不斷創新并加強瓦斯隧道通風技術的分析和研究。此外，公路隧道在其勘測設計過程中，要盡量避開煤系地層，降低施工安全難度，但是由于線路繞行會給整個建設成本造成影響。所以我們在整個建設中，想要縮短建設時間，降低投入資金，有時則需要穿越煤系地層，但是因為煤系地層含有大量瓦斯，一旦其濃度較高，就會造成燃燒或是爆炸現象，從而危及人們的生命安全。想要降低該類風險問題造成的損失，加強公路隧道瓦斯通風技術的分析和研究有著很重要的意義。

3 瓦斯公路隧道施工通風技術控制要點分析

3.1 工程概況

王家巖隧道處于煤層與斷層較多的地段，其貫通區域之內的瓦斯賦存情況較明顯，在施工中可能存在瓦斯積聚的狀況，同時該隧道處于斷層交匯處。其地應力也比較集中，瓦斯氣體存在積聚的幾率很高，所以在隧道進行開挖過程中，我們需要對整個通風系統進行優化設計，確保其在開挖中能夠安全施工，王家巖隧道施工現場如圖1 所示。

圖1 王家巖瓦斯隧道入口

3.2 瓦斯隧道基礎知識

瓦斯的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，其具有無色無味，比重輕于空氣等特點。瓦斯一般情況下主要集中在隧道頂部，一旦遇到火源當空氣中氧氣濃度達到10%時，瓦斯濃度在5%-16%之間，就會發生爆炸。在該類隧道施工中，常會遇到突發狀況，主要為巷道出現坍塌現象、煤層及瓦斯突出、巖爆等問題，以上災害的出現，我們一定要做好安全風險級別的判定，對危險源及特點等進行分析判斷，并通過具體措施和相關手段對其問題進行消除，避免更大事故的出現。

3.3 設立隧道工程的通風標準

首先，我們要提前對隧道施工位置進行了解，做好當地地質條件的勘測工作，了解公路隧道施工環境能否達到有關安全通風的規定；其次，要對現場施工空氣的含氧量進行相關檢測，并保證含氧量能夠達到相應的要求。此外，還需做好提前防火和防爆等工作預防，使得工作人員能全部撤離該區域。瓦斯隧道通風標準如表1 所示。

表1 王家巖瓦斯隧道通風標準表

瓦斯隧道需風量取值采用稀釋隧道內所有污染空氣中的大者，即：

稀釋瓦斯濃度的需風量計算：

α——瓦斯涌出的不均衡系數，取1.5-2.0；撫順煤炭研究分院建議取1.6；

Bg設——隧道內瓦斯設計濃度，取0.3%；

Bg送——送入風的瓦斯濃度；

QCH4——隧道內單位時間瓦斯涌出量（m3/s），可按下列公式計算：

式中：K——透氣系數，m/s；

P1——地層瓦斯壓力，MPa；

p——隧址區大氣壓，MPa；

S——透氣面積，m2 其中S=LCH4.Lr；

LCH4——隧道穿越瓦斯地段長度，m；

Lr——隧道斷面周長；

γA——瓦斯密度，kg/m3，一般取0.716kg/m3；

b——襯砌厚度，m。

3.4 隧道瓦斯通風的主要技術

圖2 王家巖瓦斯隧道通風設計圖

瓦斯隧道通風施工目的就是改變隧道內空氣的化學組成和氣候條件，以及稀釋瓦斯類的氣體，從而確保整個施工的安全及空氣質量。我們通過對施工安全風險進行識別，并依照安全風險的來源找出原因，并進行解決。在瓦斯通風施工過程中，我們首先需要對隧道項目內存在的瓦斯濃度進行檢測，并在施工中，為了能夠方便日后的施工提供精準數據，我們需要建立人工檢測與自動化檢測兩者結合，并建立完善的隧道瓦斯檢測系統，從而為隧道項目施工安全奠定基礎。

在隧道施工過程中，可利用通信控制模塊將隧道氣體包括瓦斯含量用數字化模式傳達給接收信號人員，同時利用這一設備也可以測量隧道內的氣體含量、濕度與溫度。之后隧道施工人員借助于計算機設備，用圖形系統打造隧道三維通風模型，以便更加直觀的分析與評價隧道內的通風網絡系統與結構，精準測量通風系統存在的問題，及解決的有效措施。實現通風系統管理的可視化與數字化，從而進一步為隧道施工工作人員提供數據處理、數據計算的支持。當結束通風作業后，如果隧道內挖起濃度低于百分之零點三以下，則可以開始后續的隧道工作。最后隧道施工團隊也要建立專業的安全檢測團隊，包括對隧道的質量安全與通風安全系統進行全面的檢測和維護，做好日檢、周檢與月檢活動，以保隧道施工更加安全、更加效率。隧道通風設計如圖2所示。

3.5 測定隧道通風質量

首先，要對隧道基礎的風速情況進行了解和掌握，將風表指針進行歸零，使其設置在公路隧道施工迎風區域，使其能與風向流動保持垂直。在風表翼輪能偶均勻轉動時，我們需要讀取風表所顯示的數據，對其進行記錄。還需要對斷面風速進行測量，其次數需要超過三次上，在不同時間的測量誤差需要保持在規定范圍內，依照斷面風速對整個通風面積進行判斷，將整個情況記錄在施工中。其次，在本項目上我們所采用的KJ90 瓦斯監控系統，通過該系統的應用，來滿足瓦斯在線監測工作，以及斷電儀器的操作。對于二襯臺車處和掘進面的風速與瓦斯檢測，可利用配備傳感器方式，建立相應的數據網絡，來對整個隧道瓦斯檢測工作進行布局和整理。同時應用瓦斯超限遠程報警設備，來提升瓦斯和風速的檢測。最后，結合風表與在線監測系統所獲知的測量結果，依照有關通風管理工作的細節進行施工，將安全質量放在首位，并在施工過程中，利用壓入式的通風方式將風機安裝到隧道口，將隧道外新鮮空氣壓入到整個隧道內部，利用外界空氣將隧道內部渾濁空氣進行排擠，并建立氣流循環，使其能保持暢通的空氣流動。此外，我們還可以采取巷道通風的施工方式，經由隧道洞口處，使其風筒能夠對準校正正洞口處，將外部空氣注入到隧道內部，從而形成排風系統的向導。總之，在實際隧道施工中，我們要結合隧道的實際需求，來選定最為合理和科學的施工方案，利于隧道瓦斯通風檢測，為公路隧道工程施工提供一定的安全保障。

4 結束語

綜上分析，在隧道開挖施工前，需要我們做好隧道施工過程可能遇到的風險，并做好預防和控制工作，做好風險識別，對于施工威脅性做好定性通道，最后確定出一套合理科學的施工方式，使得施工中出現的瓦斯能夠正常排出。當前我國在瓦斯通風施工技術中的經驗雖然很豐富，但是在很多細節問題的處理上存在一定的局限性，我們需要借鑒施工經驗的同時，還要不斷創新瓦斯通風技術，使其能彌補所存在的問題與不足，從而完善有關工作的信息數據，為有關工程提供一定的幫助。