瓦斯隧道施工控制措施探讨.doc

1、1瓦斯隧道施工控制措施探讨摘要：随着我国基础交通的建设和发展，瓦斯隧道修建的数量也将增多，瓦斯灾害是隧道工程建设的重大灾害之一。本文以兰渝铁路化马隧道施工实践为例，探讨了瓦斯隧道的界定和划分、瓦斯的危害，并提出了加强通风管理、加强瓦斯监测、施工设备防爆改型、超前地质预报等施工安全控制措施，可为类似瓦斯隧道的安全管理提供参考和借鉴。 关键词：瓦斯隧道安全技术措施 中图分类号： TU714 文献标识码： A 随着社会经济的发展、交通量的增加，隧道在现代交通中发挥着越来越大的作用。有关资料显示，我国在铁路、公路、水利水电等领域已经建成近万座隧道，总长超过 7000km。隧道建设过程中不可避免地要穿越

2、瓦斯富集区地层，在这种情况下施工除了要注意常规操作控制要点以外，瓦斯防治工作将显得尤为重要。 目前，我国在瓦斯条件下进行地下工程施工所能执行的技术规范、技术条款还不完善，许多方面直接引用煤矿行业的相关标准和规范。因此，在瓦斯隧道施工过程中大多存在要么完全照搬煤矿行业的标准及工法，要么就直接按照一般隧道进行施工和管理。前者虽然在一定程度上保证了施工安全，但却增加了许多不必要的投入，严重影响了成本和工期；后者则很难保证施工安全。 本文在此基础上，结合一具体工程实践，通过对瓦斯隧道施工安全2控制措施各个要素进行分析探讨，得出一套系统性的瓦斯隧道安全管理方法，希望可为类似瓦斯隧道的施工和安全管理提供一

3、定的借鉴和参考。1 工程概况 兰渝铁路化马隧道位于甘肃省陇南市宕昌县境内，进口位于羊古堆附近，出口位于白龙江左岸上堠子村附近山腰。该隧道属于西秦岭高中山区地貌单元，沿线山高沟深，岸坡陡峻，相对高差为 1450m。隧道起讫里程为 DK301+282DK313+862，全长 12580m，为双线隧道，隧道内线路分别为 12.8、13的单面下坡。进、出口及化马沟斜井、石家院斜井2 个斜井共同施工。 该隧道通过区位于秦岭褶皱系，地质构造复杂，断层、褶皱发育。受区域构造影响岩层产状较乱，层面多闭合一一张开，节理以近垂直岩层走向的节理为主，多为张节理，节理面微张一一张开。并发育有两个背斜、两个向斜和 7

4、条断层。风险类型：突涌水、软岩大变形、高地应力、瓦斯。 隧区内覆盖层主要为第四系全新统残坡积层，下伏基岩为白垩系下统剑门关组紫红色泥岩、砂岩不等厚互层，节理发育，岩体破碎，质软易坍，裂隙中可能有有害气体赋存。地下水主要以孔隙水和裂隙水两种形式存在。据预测，隧道内的正常涌水量为 2000m3d，最大总涌水量为2600m3d，但地下水对混凝土无侵蚀性。 该隧道附近 5km 范围内分布有两口天然气井，天然气等有害气体可能顺着岩层构造裂隙上逸，并在隧道洞身范围基岩裂隙或缝隙中局部游3散富集，形成气囊，具有随机性和不均匀性，危及隧道施工。据勘测，该隧道单孔瓦斯最高浓度为 8730ppm，瓦斯含量为 10

5、719m3，瓦斯压力为0.2kPa，瓦斯绝对涌出量为 3.03m3min。 2 瓦斯隧道界定和划分 2.1 瓦斯隧道界定 围岩内含有瓦斯的隧道即为瓦斯隧道，也就是说，在隧道内任何地点、任何时问只要有一次发现瓦斯，那么就将该隧道界定为瓦斯隧道。 2.2 瓦斯隧道的划分 根据铁路瓦斯隧道技术规范(TB 101202002),将瓦斯隧道划分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道、瓦斯突出隧道 3 种,瓦斯隧道的类型按照隧道内瓦斯工区的最高级别来确定。 瓦斯隧道工区划分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区及瓦斯突出工区共 4 类。 瓦斯隧道工区按照绝对瓦斯涌出量来判定:当全工区的瓦斯涌出量0.5时报警，瓦斯浓度1时

6、切断电源实行瓦电闭锁。 “瓦电闭锁”：瓦斯隧道施工中，在煤系地段因为通风不良或其它原因，会在短时间内大量瓦斯集聚超限，此时如操作电气和机械设备，可能会因漏电、短路、操作电弧等原因产生火花，引燃、引爆瓦斯，故采取在区域供电主开关处设置 AXJ-2 型瓦斯断电仪，将其探头设在有瓦斯突出及工作面适当地方。当瓦斯超限时，该探头能发出警告信号，同时经断电仪控制迅速切断控制主开关不会合闸送电，从而保证了施工和人身安全，也即是实现瓦斯超限时与供电主开关的闭锁功能。 “瓦电闭锁”原理见图 3。 9图 3 “瓦电闭锁”原理 4）监控系统布设 在隧道洞口右侧约 20 米处设瓦斯自动监控值班室，自动监控系统选用镇江

7、中煤 KJ101 型安全监控系统。 在隧道内 2 个掌子面处、泄水洞处和斜井交叉口处各安装 1 个监控分站，分站分别连接 2 台甲烷传感器，在隧道洞口附近的安全监控值班室内安装 1 台监控计算机、1 台数据传输接口及 1 套声光报警器，通过电缆将隧道内分站与控制计算机相连。 监控计算机时时读取监控分站中的各传感器数据，并将数据存储在计算机中，通过数据分析，判断隧道内的瓦斯浓度是否超出标准并及时给予安全提示及报警。 图 4 自动监控系统布置示意图 4.3 施工设备防爆改型 目前隧道施工所使用的施工机电设备基本是通用型设备，这类设备不具防爆性能，只能用于无瓦斯的隧道。而瓦斯隧道就需要防爆型机电设备

8、，将通用型机电设备改造为防爆型机电设备。 本隧道主要对变压器、接线盒、电缆、控制器、灯具、插销开关、装载机、挖掘机、自卸汽车、混凝土输送泵、混凝土搅拌运输车等机电10设备做了防爆改型。 4.4 加强超前地质预报 超前地质预报主要有地质分析法、物理探测法和钻孔探测法 3 种。其中，物理探测法主要有红外线探测、地震波探测、地质雷达探测、瞬变电磁法等。 该高瓦斯隧道超前地质预报优先采用钻孔法，这是因为钻孔法不仅能直观有效地反映前方围岩地质情况，而且还能及时了解前方瓦斯的赋存情况；其次采用地震波探测法作为辅助方法。 4.5 加强日常安全管理工作 该隧道日常安全管理工作主要有以下几个方面：建立健全各项规章制度；做好进洞人员安检工作，以防止将火源带进洞内；严格执行风电闭锁、瓦电闭锁；加强对员工的教育培训；做好应急救援工作。 5 实施效果 将该隧道进口 12 个月的瓦斯浓度最大值绘成曲钱，见图 5。 图 5 瓦斯浓度最大值变化曲线 由图 5 可知，该隧道进口在 12 个月中瓦斯浓度基本都在 0.35以下，处于铁路瓦斯隧道技术规范所规定的 0.5安全线下，并且该隧道自