低瓦斯隧道施工风险控制关键技术

低瓦斯隧道施工风险控制关键技术

[摘要]以兰渝项目部南峰寺低瓦斯隧道施工风险控制为例，通过瓦斯隧道管理及检测手段，降低瓦斯隧道施工风险从而指导瓦斯隧道施工。

[关键词]： 风险 瓦斯隧道管理制度 瓦斯检测

1.引言

近年来随着工程项目的日益增多，复杂地质条件隧道的施工项目也日益增多，就兰渝铁路南峰寺隧道为例介绍低瓦斯隧道施工风险控制技术。

南峰寺隧道底部底层有生气层存在，天然气有沿基岩裂隙上逸扩散到隧道洞身范围的可能，形成裂隙游离瓦斯为主的天然气，具有随机性和不均匀性，当隧道开挖遇到这种裂隙时，有天然气涌出的可能性，造成隧道风流瓦斯存在的可能。

2.瓦斯定义、危害及爆炸条件

瓦斯就是在施工过程中生成的各种气体的总称，其主要成分是沼气、二氧化碳、有时还有少量的二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等无色、无味、无嗅的气体。但有时由于伴生着碳氢化合物和微量硫化氢，会发出一种类似苹果香的特殊气味。瓦斯本身是无毒气体。

瓦斯爆炸的危害主要表现在两个方面：一是产生高温高压，摧毁或损坏施工设备，使人员伤亡；二是产生大量的有毒有害气体，使未受伤害的人员中毒或窒息。

瓦斯爆炸必须具备的三个条件，一是瓦斯浓度、二是点火温度及火源，三是足够的氧气含量，三者缺一不可。

3.瓦斯隧道施工控制的要点

（1）瓦斯浓度控制

首先，采用超前水平钻对掌子面前方的瓦斯浓度进行检测。在一般地段采用单孔水平钻孔。超前水平钻每25m一次，每孔30m。达到预计深度后进行孔内瓦斯压力测量，如孔内瓦斯压力较大，则将单孔水平钻改为3孔钻孔，详细确定前方瓦斯突出情况。如果探孔瓦斯压力小于0.6Mpa,正常施工，0.6～1.0Mpa，加强通风，大于1Mpa,掌子面掘进至理瓦斯积聚位置5m处，停止掘进，在涌出孔附近施作排放孔，进行瓦斯天然排放，将瓦斯压力降至1Mpa以下，若24h不能使其降低，则立即封闭掌子面，撤离人员。

（2）火源控制

在洞口设置进洞值班室，严禁明火及静电因素进洞。进洞人员必须登记，同时洞内使用的电气设备使用防爆型。

4.瓦斯隧道瓦斯检测的具体措施

瓦斯隧道施工必须建立建全各种管理制度，包括瓦斯检查制度、瓦检员交接班制度，排放瓦斯制度等。瓦斯检测包括人工瓦斯检测和自动瓦斯检测。

人工瓦斯检测实行三班倒24小时连续检测，每工作面每班三人，确保掌子面及模板台车随时有专职瓦检员，同时，另一名瓦检员巡回在断面变化处检测。对瓦斯浓度超过0.3%的地段，加强检测，增加检测的频率为每20分钟一次。瓦检员如检测发现瓦斯浓度超过0.5%时，应立即报警，停止作业，组织撤人，切断电源。立即通知监控室，加强通风。待该区域瓦斯浓度降低到0.3%以下时，方可恢复施工。

自动瓦斯检测是在隧道内安装自动瓦斯检测系统，自动瓦斯监控系统使用自动瓦斯检测报警断电装置连续监测，其探头悬挂位置要能反映隧道风流中瓦斯的最高浓度，每50m设置一环监控断面，每断面设置检测点3个。自动监控系统报警断电的瓦斯浓度一般地段设置为1％，通风死角、有电焊机作业地方及开挖工作面设置为0.5％。

5.瓦斯隧道开挖

（1）开挖工作面附近20m风流中瓦斯浓度必须小于1.5%。

（2）必须采用湿式钻孔。

（3）炮眼深度严格按照施工组织设计或施工方案控制，并不得少于0.6m。

洞内爆破严格执行“一炮三检制”及“三人连锁放炮制”

瓦斯工区装药与爆破作业

（1）爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%。

（2）爆破地点20m内，设备、洞渣等物体阻塞开挖断面不得大于1/3。

（3）通风应风量足，风向稳，局扇无循环风。

（4）炮眼内岩粉应清除干净，装药分片分组负责，严格按爆破参数表及炮孔布置图规定的装药量、雷管段号“对号入座”； 所有炮眼均应堵塞炮泥，炮

眼封泥不足或不严不得进行爆破。炸药必须采用煤矿许用炸药电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒或半秒级电雷管；使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得大于130 ms。装药时严禁反向装药；采用正向连续装药结构时，雷管以外不得装药卷。电雷管必须由药卷的顶部全部插入药卷内。炮眼深度为0.9m以下时，装药长度不得大于炮眼深度的1/2；炮眼深度为0.9m以上时，装药长度不得大于炮眼深度的2/3；所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵，炮泥应用水炮泥和钻土泡泥。

6.瓦斯隧道通风

隧道采用机械通风，必须满足洞内各作业所需的最大风量、风压。风量按每人每分钟供应4m3的新鲜空气计算；采用内燃机械作业时，1Kw供风量不宜小于3m3/min。风速在半断面开挖时不应小于0.5m/s。

（1）按隧道内作业人数最多计算风量

隧道作业人员用风Q人=4×N×K=4×50×1.45＝290 m3/min=4.83m3/s；

其中：4—每人需风量（m3/min）；N—最大班洞内人数，50人；K—风量备用系数，取1.45；

（2）按将瓦斯浓度稀释到0.5％以下计算风量

隧道稀释瓦斯用风Q稀=q（1/0.5%-1）=2.5×（1/0.5%-1）=497.5m3/min =8.29m3/s

其中：q—隧道绝对瓦斯涌出量（m3/min）,低瓦斯隧道取q=2.5m3/min；

( 3)在装渣工序中，挖掘机、汽车燃油所消耗空气量根据挖掘机、汽车燃油的平均辛烷值和16烷值进行测算，装渣时按4辆载重汽车、一台挖掘机、一台装载机考虑，平均每分钟燃油所消耗空气量约为40m3。即隧道燃油用风量为：

Q燃=40m3/min=0.66m3/s

7.瓦斯隧道通风管理

通风中保证管路顺直，无死弯、漏洞；通风系统安装后，组织有关专家对通风设施进行验收，确认通风效果是否与设计相符。其次，每周对通风进行定期检查。施工瓦斯浓度大于或者等于0.5%时，风机要高速运转，加强检测确保洞内任一处瓦斯浓度降至0.5%以下才能施工。风机的停运，开关、变速由监控中心专人根据瓦检员检测的洞内瓦斯浓度负责调度指挥，并且做好相应的记录并签认后备查，其他任何人不准擅自停机。瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查

瓦斯浓度

结论：对于低瓦斯隧道的施工过程控制，除其他隧道相同控制外，主要是瓦检人员必须严格按照计划进行检测，一旦发现瓦斯超标，及时进行处理，在处理过程中，严格按照各种制度进行。