瓦斯隧道施工的瓦斯防治與安全管理

摘要：瓦斯爆炸是隧道施工中極為突出的安全隱患，嚴(yán)重威脅到現(xiàn)場(chǎng)人員的人身安全，各類作業(yè)設(shè)備也將因此而受到損傷，必須高度重視瓦斯防治。加強(qiáng)瓦斯治理與安全管理是有效規(guī)避瓦斯爆炸事故的關(guān)鍵舉措。鑒于此，以新高坡隧道工程為依托，結(jié)合隧道現(xiàn)場(chǎng)施工條件，著重分析瓦斯防治技術(shù)與安全管理措施，包括爆破、通風(fēng)及監(jiān)測(cè)三大方面，提出相應(yīng)的工作策略，以保證施工順利、安全進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：瓦斯隧道；通風(fēng)；安全管理；斯防治

1" "項(xiàng)目概況

新高坡隧道位于云貴高原北部揚(yáng)子準(zhǔn)臺(tái)地滇東臺(tái)褶皺，本標(biāo)段起訖里程D3K300+099～DK304+059，全長(zhǎng)3960m。隧道線路縱坡為6‰、10.4‰、11‰，單面上坡。本隧道穿越可溶巖地層段，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，部分區(qū)段含有瓦斯，其中進(jìn)口工區(qū)D3K301+400～DK301+900為低瓦斯段，斜井工區(qū)D3K301+950～DK304+059為高瓦斯段。由于瓦斯的存在，埋下許多安全隱患，施工時(shí)需結(jié)合各區(qū)段的瓦斯分布、含量等特點(diǎn)，采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

2" "瓦斯隧道的瓦斯防治措施

2.1" " 爆破防治措施

在瓦斯工區(qū)的爆破環(huán)節(jié)，炸藥的選擇尤為重要，以煤礦許用炸藥為宜，對(duì)于安全等級(jí)不低于三級(jí)的，則優(yōu)先考慮含水炸藥。瓦斯工區(qū)的起爆可采用電力起爆的方法，起爆雷管不宜采用秒或半秒級(jí)電雷管，可選擇煤礦許用電雷管。

瓦斯工區(qū)電雷管起爆時(shí)，采取正向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。在巖層內(nèi)爆破時(shí)，裝藥長(zhǎng)度根據(jù)炮眼深度做合理控制。炮眼深度未達(dá)到0.9m時(shí)，裝藥長(zhǎng)度不超過該值的1/2，反之則不超過該值的2/3。各炮眼的剩余部分用炮泥封堵，保證嚴(yán)密性。炮泥可考慮選用鉆土炮泥或水炮泥，禁止采用煤粉或其他可燃性材料。若采取電力起爆的方法，需選擇防爆型起爆器。

低瓦斯工區(qū)爆破后，禁止立刻進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查，否則可能會(huì)誘發(fā)安全事故。宜在爆破15min后巡視，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做全面的檢查，判斷通風(fēng)、瓦斯、煤塵等方面的實(shí)際情況，若有異常則采取處理措施。瓦斯?jié)舛龋?.3%、CO2濃度＜1.5%時(shí)，說明現(xiàn)場(chǎng)安全狀況良好，可解除警戒。

2.2" " 瓦斯隧道通風(fēng)措施

本隧道斜井處采取雙機(jī)雙管供風(fēng)的方式（132kW、110kW風(fēng)機(jī)，1用1備），進(jìn)口處采取雙機(jī)單管供風(fēng)的方式（132kW、75kW，1用1備），統(tǒng)一采用抗靜電、阻燃性能突出的風(fēng)管。提前組織通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算工作，結(jié)合瓦斯工區(qū)的實(shí)際施工條件，確定適宜的通風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)速，再根據(jù)此類參數(shù)適配規(guī)格合適的通風(fēng)機(jī)和風(fēng)管，有效通風(fēng)，以將隧道空氣中的瓦斯?jié)舛冉档椭梁侠淼膮^(qū)間內(nèi)。

現(xiàn)場(chǎng)施工條件復(fù)雜多變，在選配通風(fēng)機(jī)械設(shè)備時(shí)需考慮到其運(yùn)行穩(wěn)定的要求，預(yù)測(cè)可能存在的故障，準(zhǔn)備適量的備用設(shè)備，以備不時(shí)之需。風(fēng)機(jī)布設(shè)在距洞口至少20m處，并配套阻燃型防靜電螺旋風(fēng)管。

施工期間注重通風(fēng)管理，充分保證各類通風(fēng)設(shè)施的正常運(yùn)行。為保證通風(fēng)機(jī)械設(shè)備、通風(fēng)管路穩(wěn)定運(yùn)行，需定期安排檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，妥善處理，最大限度降低通風(fēng)系統(tǒng)的故障率，保證現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)效果。

通風(fēng)機(jī)應(yīng)有兩路供電系統(tǒng)，并配套風(fēng)電閉鎖裝置。在通風(fēng)機(jī)日常運(yùn)行中，若某路電源暫停供電，其余一路電源隨即啟動(dòng)，備用風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行。此外，為保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，需配置自發(fā)電設(shè)備及供電系統(tǒng)，確保在供電線路發(fā)生故障時(shí)依然有穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，以免出現(xiàn)洞內(nèi)瓦斯積聚的異常狀況。

風(fēng)量的計(jì)算基于瓦斯絕對(duì)涌出量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境針對(duì)各區(qū)域采取有效的瓦斯?jié)舛瓤刂拼胧?。例如，?duì)于低瓦斯工區(qū)，洞內(nèi)瓦斯?jié)舛纫?.3%以內(nèi)為宜，根據(jù)此要求采取相應(yīng)的通風(fēng)措施，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全；對(duì)于瓦斯突出工區(qū)，開挖工作面風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛刃璞豢刂圃?.3%以內(nèi)。

在瓦斯隧道施工中，部分區(qū)域可能出現(xiàn)明顯的瓦斯積聚現(xiàn)象，此時(shí)可配套氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、空氣引射器等設(shè)備，通過此類設(shè)備的合理應(yīng)用，提高局部通風(fēng)水平，以免出現(xiàn)瓦斯積聚的異常狀況。

2.3" " 瓦斯隧道的瓦斯監(jiān)測(cè)措施

2.3.1" "安全監(jiān)測(cè)

安全監(jiān)測(cè)是瓦斯隧道施工中極為重要的安全防護(hù)措施，可用于監(jiān)測(cè)隧洞內(nèi)的風(fēng)速、CO濃度、瓦斯?jié)舛鹊取８鶕?jù)監(jiān)測(cè)要求，建立分站、中分站、小分站，配套高精度、高穩(wěn)定性的傳感器和控制器，通過各類設(shè)施的聯(lián)合應(yīng)用，有效測(cè)定各項(xiàng)參數(shù)，為安全防控提供參考。

各傳感器的安裝位置不盡相同，以甲烷傳感器為例，可將其置于二襯前、二襯后、洞口里10m處，距掌子面5.0m內(nèi)，距掌子面50m處，分別在各個(gè)部位開展監(jiān)測(cè)工作。從現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的角度來看，需要配備便攜式瓦斯監(jiān)測(cè)報(bào)警儀，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀況。

2.3.2" "人工檢測(cè)

瓦斯檢查人員參與到現(xiàn)場(chǎng)檢查中，攜帶便攜式瓦斯檢測(cè)儀和光學(xué)瓦斯檢測(cè)儀，全面檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各部位的瓦斯情況，不遺漏任何一處盲區(qū)和死角。揭煤時(shí)易發(fā)生瓦斯爆炸事故，因此瓦斯檢查人員需全程跟班檢測(cè)，并根據(jù)實(shí)測(cè)瓦斯?jié)舛褥`活調(diào)整檢測(cè)頻率。瓦斯?jié)舛仍?.5%以內(nèi)時(shí)，每2h檢測(cè)一次，反之則每1h檢測(cè)一次。瓦斯檢查人員必須高度重視現(xiàn)場(chǎng)瓦斯檢測(cè)工作，執(zhí)行“一炮三檢制”。

2.3.3" "石門揭煤安全措施

接近突出煤層時(shí)安排超前探測(cè)，以便明確各突出煤層位置，掌握其賦存情況和該范圍內(nèi)的瓦斯分布情況，并準(zhǔn)確標(biāo)定煤層的位置。合理設(shè)置超前探孔，以保證探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，基本要求如下：接近煤層15～20m時(shí)暫停掘進(jìn)，安排超前探測(cè)，掌子面探孔數(shù)量至少達(dá)到1個(gè)，綜合考慮鉆桿壓力、孔內(nèi)排出物等，據(jù)此判斷煤層的位置、瓦斯逸出等方面的情況；距煤層10m時(shí)，探孔數(shù)量需達(dá)到3個(gè)或更多，需覆蓋至前方上、左、右處，根據(jù)探測(cè)結(jié)果計(jì)算煤層厚度，判斷煤層走向及其與隧道的位置關(guān)系等。遇地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域時(shí)，適當(dāng)加大法向距離。探孔規(guī)格方面，其直徑通常為90～120mm，取芯孔徑為90mm，長(zhǎng)度則以穿透煤層進(jìn)入頂（底）板至少0.5m為宜。

確認(rèn)煤與瓦斯突出性危險(xiǎn)因素被有效消除后，可安排煤層的施工作業(yè)。石門揭煤應(yīng)有專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，除了有關(guān)揭開石門及各階段的作業(yè)內(nèi)容外，還需包含搶險(xiǎn)救援、安全措施等，以便給正式作業(yè)提供清晰的引導(dǎo)。石門揭煤的方法需合理，較為合適的是采用微振動(dòng)爆破法。若施工現(xiàn)場(chǎng)存在極傾斜和傾斜的薄煤層，可一次完全揭穿；對(duì)于中厚、厚煤層，一次揭入煤層的深度為1～1.3m。石門揭煤施工作業(yè)如圖1所示。

3" "瓦斯隧道安全管理措施

3.1" " 爆破安全管理

項(xiàng)目部抽調(diào)專員，成立爆破管理組，參與到瓦斯隧道爆破安全管理工作中，在全方位的日常防護(hù)下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，妥善處理。爆破環(huán)節(jié)，采用濕式鉆孔、水壓爆破的方法。

瓦斯段爆破時(shí)材料的選取尤為講究，以煤礦許用炸藥較為合適，配套的是煤礦許用毫秒延期電雷管或瞬發(fā)電雷管。若瓦斯段爆破選用的是煤礦許用毫秒延期電雷管，出于安全方面的考慮，要求最后一段的延期時(shí)間不超過130ms。禁止采用火雷管、普通導(dǎo)爆索。各廠家生產(chǎn)的電雷管在性能方面存在差異，不可摻混使用。爆破采用毫秒爆破、正向起爆的方法，且需電力起爆，做到一次起爆到位。

加強(qiáng)物資管理，分開運(yùn)送電雷管和炸藥，為提高施工效率，可由車輛運(yùn)輸，但全程行駛速度均不可超過7km/h。車輛裝載爆破所需的材料時(shí)，禁止同時(shí)運(yùn)輸其他的工程材料。對(duì)于電雷管的運(yùn)輸，為有效保證安全，需用專用防爆箱運(yùn)輸。

洞內(nèi)爆破的安全性必須得到保證，為此在裝藥前、爆破前、爆破后均要加強(qiáng)檢查。實(shí)行的是“一炮三檢制”，若瓦斯?jié)舛仍?.5%以上，則不具備爆破的條件。安全員、瓦檢員、爆破員必須高度重視安全管理工作，分別檢查爆破地點(diǎn)，在經(jīng)過多重檢查且確認(rèn)無異常的前提下，方可告知爆破員，由其依據(jù)規(guī)范正式爆破，即實(shí)行的是“三人連鎖放炮制”。

3.2" " 瓦斯監(jiān)測(cè)管理

瓦斯監(jiān)測(cè)組根據(jù)隧道工程實(shí)際情況，制定一套瓦斯監(jiān)測(cè)工作計(jì)劃，以便有序開展監(jiān)測(cè)工作。為提高監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化水平，建立瓦斯自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，瓦斯自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由專員負(fù)責(zé)。瓦斯監(jiān)測(cè)人員應(yīng)具備合理操作儀器的能力，以便獲得更加準(zhǔn)確、更加全面的監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，落實(shí)持證上崗制度，從源頭上保證工作質(zhì)量。

瓦斯監(jiān)控值班人員需熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，具備合理操作監(jiān)控系統(tǒng)的能力，及時(shí)識(shí)別異常狀況，完整地將情況上報(bào)，以便針對(duì)存在的問題采取處理措施。瓦斯監(jiān)控應(yīng)具有連續(xù)性，要實(shí)行24h不間斷監(jiān)測(cè)，合理調(diào)度監(jiān)測(cè)人員，禁止員工擅自離崗。監(jiān)測(cè)的信息需及時(shí)反饋，以便管理人員識(shí)別其中的異常狀況，采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

隧道瓦斯自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行水平，將在很大程度上影響施工安全性，為此需檢驗(yàn)該系統(tǒng)，確認(rèn)無誤后方可正式使用。監(jiān)控系統(tǒng)的功能需齊全，并具備短信息預(yù)警功能。由于技術(shù)條件限制或其他原因而難以實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能時(shí)，可采取人工預(yù)警的方法。專職監(jiān)測(cè)電工加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的日常維護(hù)，在源頭上處理異常狀況，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

專職監(jiān)測(cè)電工負(fù)責(zé)儀器的檢維修工作，每7d校正便攜式瓦檢儀和甲烷傳感器，同時(shí)根據(jù)校正數(shù)據(jù)建立臺(tái)賬。未經(jīng)許可，禁止隨意更改甲烷傳感器的參數(shù)（報(bào)警值、斷電值等）。若傳感器數(shù)據(jù)顯示存在異常，監(jiān)控值班員匯總實(shí)際情況，及時(shí)告知監(jiān)測(cè)電工、外檢員，共同參與到實(shí)地檢查中，以便測(cè)定瓦斯?jié)舛龋袛嗍欠駶M足要求，針對(duì)其中存在的問題采取有效的處理措施。

3.3" " 通風(fēng)管理

項(xiàng)目部指定專職人員參與到通風(fēng)管理工作中，提升通風(fēng)效果。通風(fēng)管理組的組員需要具備足夠扎實(shí)的業(yè)務(wù)知識(shí)，在參與工作前先接受考核，通過后方可正式上崗。部分情況下，可委托專業(yè)通風(fēng)隊(duì)伍開展指導(dǎo)工作。項(xiàng)目分部深入把握通風(fēng)方案的具體內(nèi)容，以科學(xué)的方法進(jìn)行隧道通風(fēng)。

瓦斯隧道的專項(xiàng)通風(fēng)方案必須通過批準(zhǔn)，在此前提下，方可根據(jù)方案中的要求開展通風(fēng)設(shè)備的配置和安裝工作。通風(fēng)設(shè)備安裝到位且通過驗(yàn)收后，方可正常運(yùn)行。在此階段由專員加強(qiáng)巡視和日常維護(hù)，消除干擾因素，保證通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1-2]。通風(fēng)機(jī)可能由于電力供應(yīng)異常而中斷運(yùn)行，為此設(shè)置兩路電源并配套風(fēng)電閉鎖裝置。可配置柴油發(fā)電機(jī)，用此裝置進(jìn)行發(fā)電。但需注意一點(diǎn)，必須保證其功率滿足風(fēng)機(jī)正常工作的要求，且燃油足量。

4" "結(jié)語

本文以新高坡隧道工程為依托，結(jié)合隧道現(xiàn)場(chǎng)施工條件，著重分析瓦斯防治技術(shù)與安全管理措施，包括爆破、通風(fēng)及監(jiān)測(cè)三大方面，提出相應(yīng)的工作策略，以保證施工順利、安全進(jìn)行。在瓦斯隧道的施工中，相關(guān)工程人員需要高度重視瓦斯爆炸問題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況制定相應(yīng)的防治措施和安全管理措施，在檢測(cè)儀器、通風(fēng)設(shè)備等硬件設(shè)施的支持下，有效降低隧道內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋瑺I(yíng)造安全的施工環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 王應(yīng)魁.高速公路低瓦斯隧道施工技術(shù)及控制要點(diǎn)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（4）：184-186.

[2] 熊建明.公路瓦斯隧道施工期安全管理與預(yù)警技術(shù)研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2016.