公路隧道瓦斯综合防治技术研究.pdf

公路隧道 2 0 1 3 年 第 4期 总第 8 4期 公 路隧道 瓦斯综合 防治技术研 究 郭 军 柏立懂 王道 良 郭鸿雁 1 ． 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆4 0 0 0 6 7 ； 2 ． 贵州高速公路开发总公司贵阳5 5 0 0 0 4 摘 要以交通运输部科技示范工程贵州毕都高速公路为依托， 立足于现有技术规范与科技研究成果梳理， 系统 研究了公路瓦斯隧道建设若干关键技术 ， 阐述了国内外瓦斯矿井分级方法以及我国公路瓦斯隧道应遵循的工区分 级标准、 设防等级 ； 通过超前探测方法、 防爆设备选型、 施工通风技术、 自动监控与检测的要点分析 ， 提出了公路瓦 斯隧道综合防治技术框架。 关键词公路隧道瓦斯分级标准超前探测施工通风 自动检测 1 公路隧道瓦斯防治技术现状 我国公路行业 一直缺乏 瓦斯 技术规 范与 国家 标准 。公路瓦斯隧道的勘察 、 设计 、 施 工 、 管理等环 节长期 以来处于一种无 据可依 、 无章可循 的尴尬 境 地。这主要是由于我 国 2 O世纪瓦斯隧道修建较少 ， 对瓦斯缺乏了解， 也未对瓦斯隧道进行合理的界定 标准 、 监测方 法等方 面的研究 ， 这直 接影 响了我 国 对公路瓦斯隧道修建经验的系统总结与整理。 与煤矿井巷系统 相 比， 公 路 隧道 的技 术标 准 、 断面形状 、 平 纵线形 、 结构 特点、 施工方 式 、 施 工设 备与人员组成等均有很大差别， 与铁路隧道相比， 在断面形状 与施工组 织方 面也有较 大不 同。由于 缺乏建设标准与成套瓦斯专项技术， 公路瓦斯隧道 当前主要是参 照煤矿安全规程_ 1 ] 、 铁路瓦斯 隧道技 术规范_ 2 等其他行业建设标准。 作为交通 运 输 部 科 技 示 范 工 程 的毕 节 都 阁 高速公路， 位于贵州境毕节市与六盘水市。全 线隧道 2 6座／ 3 8 ． 5 k m。地勘探 明含瓦斯的有梅花 箐隧道 、 岳家 湾 特长 隧道 、 青 山隧道 、 谢 立 大 山隧 道、 水箐沟隧道、 鱼塘梁子隧道等。毕都线所处六 盘水地 区地质条件复杂 ， 煤层瓦斯 灾害防治任务突 出， 将面临防突、 防爆、 防塌、 防泄漏等一系列安全 问题 ， 安 全形 势 十分严 峻 。由于贵 州省 是 产煤 大 省 ， 省内煤系地层 发育 ， 煤 层瓦 斯及其灾 害现象 十 分突出， 防突 、 防爆 、 防塌方 是矿井 、 交通 隧道等 地 下工程的主要技术难题。 本文以毕都高速公路为依托， 立足于现有技术 规范与科技研究成果梳理， 系统研究了公路瓦斯隧 道建设若干关键技术。通过瓦斯隧道分级、 超前探 测、 施工通风、 自动检测等技术的重点分析， 旨在从 系统的角度提出公路瓦斯隧道综合防治技术框架， 建立瓦斯风险处置与预防的成套技术方法， 提升我 国公路瓦斯隧道的建设水平 。 2 公路瓦斯隧道工区分级标准 瓦斯隧道工 区分级是指按 照瓦斯 的特性指标 ， 如浓度、 压力 等 ， 对 瓦斯隧道进 行 的等级划 分。公 路瓦斯 隧道分 级标准是对 瓦斯进 行设 防并采 取对 应 防护措施 的基础 与标 准 。瓦斯 隧道分级有 如下 作用 1 方便采取对应设计方案与施工技术措施 。 2 方便施工管理与配套投入 。 3 避免瓦斯隧道 防护过当或防护过轻 。 2 ． 1 国内外瓦斯矿井分级 针对地下工程 的瓦斯灾害 ， 世界各 国有不 同的 等级划分方法 ， 其分级思想与指标如下 1 单纯考虑矿井瓦斯涌出量的大小， 代表性 国家有 苏联 、 波兰、 德国、 印度 、 中国。相 比较而言 ， 德国的划分更细， 级数较多 。 2 把风 流 瓦斯浓度 作为 矿井 瓦斯 等级 的划 分 ， 如 日本 。 3 无明确的矿井 瓦斯等级划分 ， 如英 国、 澳大 利亚 。 4 仅分为瓦斯矿井和非瓦斯矿井 ， 如美国。 表 1 和表 2给出了国外瓦斯矿井的等级划分指 标与分级级数 。 我国煤矿系统早期沿用了苏联的分级方法， 分级 指标为相对瓦斯涌出量 ， 划分的级数与苏联相同。自 2 0 0 1 年起 ， 我 国按照相对 瓦斯涌 出量 m 3 ／ t 与绝对 瓦斯涌出量 m 3 ／ m i n 两个指标进行瓦斯等级划分， 如表 3 所示 。 1 ‘ 公路隧道 2 0 1 3年第 4期 总第 8 4期 表 I 德国与 日本瓦斯矿井等级表 3 ] 德 国 相对瓦斯量 日本 瓦斯浓度 等级 ／ m。 t 、 等级 微瓦斯 0 ． 3 ～3 ①回风巷道 风流 中的可燃 低瓦斯 2 ～6 气体含量0 ． 2 5 O 甲种 ②采掘工作面风流中可燃 瓦斯 4 ～1 2 气体含量O ． 5 ③停风后 1 h ， 采掘工作面 中 瓦斯 8 ～2 5 或人行巷道风流中可燃 高瓦斯 2 O ～6 O 气体含量3 乙种 超级 符合上述条件之一者为 甲 5 O ～ 12 0 瓦斯 种， 其余为乙种 表 2 苏联与波兰瓦斯矿井等级表[ 。 ] 苏联等级 波兰等级 相对瓦斯量／ ma t I 级 无瓦斯 1 5 2 ． 2 瓦斯矿井与瓦斯隧道的区别 瓦斯隧道 与煤矿巷道相 比， 既有共 同点 ， 又有 自身的鲜 明特点 ， 不 能照搬煤矿相关 规范与规程 ， 而仅仅只能作为一般方法意义上的参考 。 表 3 中国瓦斯矿井等级表 相对瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量 瓦斯等级 ／ m3t ／ m3mi n 低 ≤1 O ≤4 O 高 I O 4 o 突出 发生煤与瓦斯突出的矿井 瓦斯隧道与煤矿巷道的相同点表现在 都是地 下工程 ； 都进行钻爆作业 ； 都有危险性 。 瓦斯隧道与煤矿巷道的主要不 同如下 1 煤矿巷道灵活性大， 方 向可调整 ， 而瓦斯隧 道一旦定线后， 不能随便移动， 给瓦斯防治带来很 大不便 。 2 交通隧道断面大， 可达 1 0 0 IT I 以上， 煤矿巷 道大多数断面面积小， 只有几平方米， 即使通过架 线机车的运输大巷道也只有 2 0 1T I。 左右， 这必将导 致煤矿巷道与交通隧道 内瓦斯 的积 聚点及浓度变 化不一致， 相关的技术参数与控制指标值存在较为 显著的差异 。 ‘ 3 交通 隧道有 支护 、 衬砌 ， 能封闭 瓦斯 ， 煤矿 巷道大多不支护或临时支护 ， 允许长期排放瓦斯 。 4 交通隧道一 般严 防塌方 ， 煤矿巷 道在揭露 高瓦斯压力煤层 时， 有时采用震动放炮 ， 加大药量 ， 人工诱导小型突出。 5 通风系统不 同。煤 矿通风 系统复 杂， 巷道 多且不在一个 平面上 ， 往往采用 网络通 风， 而交通 隧道只是单个或两个管道， 通风方式区别较大。 6 瓦斯防灾施工装备与经验不 同。煤炭部 门 有多年防治瓦斯灾害经 验 ， 制度 较健全 ， 而交通 隧 道施工单位瓦斯 防治 经验不多 ， 设备不 完善 ， 施 工 管理与作业人员变化大 ， 不利于瓦斯防灾 。 除此之外 ， 因隧道 断面形式 、 尺寸 与建造方式 不 同， 公路隧道工程 的施工工 艺水平 、 施工人员技 术水平、 施工工序组织、 施工情况突变应急处置等 均与煤矿巷道存在很大差异， 完全照搬煤矿瓦斯防 治规范与标 准既不合 理 ， 也不科 学 ， 应 具有公路 瓦 斯隧道专项技术方案与标准。 2 ． 3 国内交通隧道瓦斯分级 我 国公路相关规范未对瓦斯隧道进行分级 ， 制 订 的有关瓦斯规定散见 于设计 、 施工 、 安全等规范、 规程中， 相应的设计与施工均统称为瓦斯隧道或瓦 斯地层 ， 施工中采用浓度指标进行控制和管理 。 根据以南 昆线家竹菁 隧道为代表 的一批铁 路 瓦斯隧道 的若 干实践 ， 铁路 瓦斯 隧道技 术规 范 T B 1 0 1 2 0 --2 0 0 2 提出了铁路瓦斯 隧道等级划分， 以绝对瓦斯涌出量 m。 ／ mi n 这一指标作 为瓦斯工 区的划分依据。该规范规定， 瓦斯隧道分为低瓦斯 隧道、 高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道 3 种。低瓦斯工 区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。 1 当全工 区的瓦斯 涌出量小 于 0 ． 5 m。 ／ mi n 时， 为低瓦斯工 区。 2 当全工 区的瓦斯 涌 出量 大 于或 等 于 0 ． 5 m。 ／ rai n时 ， 为高瓦斯工区。 公路瓦斯隧道设计与施工技术指南 _ 4 在铁路 瓦斯隧道等级的基础上， 根据西部课题的研究， 进 一 步细分为 4 种类型 微瓦斯工区、 低瓦斯工区、 高 瓦斯工区及瓦斯突出工区。其分级思想为 根据公 路隧道施工所需合理 需风量 以及安全 施工 瓦斯 浓 度计算出绝对瓦斯涌出量， 作为瓦斯隧道分界的指 标值。该工区分级的两个划分条件为 1 微 、 低 、 高瓦斯 指标值 的划分主要根据双车 道公路 隧道 在 采 用全 断 面 开挖 最 低 风速 不 小 于 0 ． 1 5 m／ s 时， 可把洞内平均瓦斯浓度降到 0 ． 3 0．4以 郭 军等公路 隧道 瓦斯综合防治技 术研究 下为微、 低瓦斯隧道分界标准。 2 最低风速不小于 0 ． 5 m／ s的情况下 ， 可把洞 内平均 瓦斯浓度 降到 0 ． 5 以下 为低 、 高瓦斯 隧道 分界标准， 通过计算确定指标值。 通过计算， 其分级标准如表 4 E 所示。 表 4 公路瓦斯隧道等级表 瓦斯地层类别 绝对瓦斯涌出量 ／ m3 rai n 微瓦斯 ≥0 ． 3 高瓦斯 ≥1 ． 5 2 ． 4 公路瓦斯隧道分级方法 在上述关于矿井以及交通瓦斯隧道的等级划 分中， 主要依据相对瓦斯涌出量 m 。 ／ t 与绝对瓦斯 涌出量 m。 ／ rai n 两个指标 。前者表征 了吨煤 瓦斯 含量， 包括煤岩表明与内部游离态瓦斯气体与吸附 瓦斯气体 ， 是一种 内部 属性 ； 后者表 征 了地下 工程 开挖后所形成的空腔中瓦斯 的含量 ， 是一种外部工 程属性。 从瓦斯对工程 的危 害而言， 采 用绝对 瓦斯涌出 量 m a ／ mi n 更具有表征性， 因为隧道开挖后， 瓦斯 在隧道 内部 煤岩外部 的集聚效应危害性更大。 因此 ， 在公 路 隧道 中采用绝 对 瓦斯 涌 出量更 为 科 学 ， 针对性更强 ， 对工程的实际意义更大。 在公路瓦斯隧道的实 际工程操 作 中， 可按表 4 的标准进行 分级操作 。隧道掘进 相 当于煤 矿独 立 掘进， 其绝对瓦斯涌出量 Q 绝可确定为 Q 绝一 Q Q 2 Q 3 1 式中 Q 开 挖 面 爆 落 煤 块 瓦斯 涌 出量， m。 ／ mi n 。 Q 2 新暴露煤壁瓦斯涌出量 ， m。 ／ mi n 。 Q 。 洞身多次穿越煤层且仅施作喷混凝 土段洞壁瓦斯逸出量 ， m。 ／ mi n 。 3 公路瓦斯隧道设防等级 瓦斯隧道设 防等级 与瓦斯 隧道工 区等 级是 两 个不 同的概念。瓦斯 隧道工 区等级 的划分 针对施 工 阶段 ， 是根 据施 工组织及 瓦斯设 防需要 ， 经 技术 经济比较后确定。划分为不同类型的工区后， 在施 工机械和施工方法上可区别对待， 从而达到简化施 工和降低造价的目的。瓦斯隧道设防等级主要是 针对衬砌与支护结构的强弱， 是针对设计阶段而言。 在此， 公路隧道可沿用铁路隧道的相关方法。 该方法规定， 瓦斯工区根据其含瓦斯的情况， 可划 分为非瓦斯地段和三级、 二级与一级 3 种含瓦斯地 段 ， 并分别采用不同的衬砌结 构。含瓦斯地段的等 级应按表 5确定 。 表 5 瓦斯地段等级 地段等级 吨煤瓦斯含量／ m3 t 1 瓦斯压力／ MP a O ． 5 P O ． 1 5 ≥ O ． 5 P≥O ． 1 5且 P 0 ． 7 4 P≥ 0 ． 7 4 注 按 吨煤 瓦斯含量 及瓦 斯压力确 定 的地 段等级 不一致 时， 应取较 高者 。 表 5 关于 0 ． 1 5 MP a的界限取值原因 含瓦斯 地段分为三、 二、 一共 3 级。经检算， 当瓦斯压力小 于 0 ． 1 5 MP a 或吨煤瓦斯含量小于 0 ． 5 m。 ／ t ， 结构 采用一层 4 0 c m厚气密性混凝土即可有效封闭 瓦斯 。 关于瓦斯 工 区等级 与设 防等级 的综合评定 技 术路线如图 1所示 。 图 1 公路隧道 瓦斯分级 技术路线图 4 瓦斯防治若干关键技术 在施工开 挖期 间， 应进行分 级动态调整 ， 采取 与工区分级对应 的针对性 瓦斯灾害 预防措施。这 其中 ， 涉及分级 动态调整 的有超 前探测 预报技术 ， 涉及瓦斯灾害预防的有防爆设备选型、 施工通风与 自动检测技术 。 4 ． 1 煤层瓦斯超前探测 煤层瓦斯隧道建设中， 超前探测是十分重要的 一 项工作。它是在地质分析和物探预测的基础上， 当接近煤层和其他不良地质体时， 通过超前钻探准 3 。 公路隧道 2 0 1 3年第 4期 总第 8 4期 确查 明煤 层走 向、 倾 角 、 厚 度 以及瓦斯 压力 、 涌 出 量、 涌出初速度 等参数 ， 从 而进 一步确定 瓦斯隧道 工区等级与衬砌结构设防等级。 对于瓦斯 隧道 ， 必须 贯彻 长短 结合 的探测 原 则 ， 其探测方法宜根据图 2所示进行综合探测预报。 对于煤层 ， 应采取长距离预报与短距离预报相结合 的方式， 提前 发现煤层产状 与位置 。对 于瓦斯 ， 应 采取以超前钻孔为主的探测方式。 图 2 煤层瓦斯超前探测综合方案 图 关于超前钻孔的布置， 应遵循以下原则 1 采用防爆型液压钻机钻孔 。 2 超前钻孔探测距离不小于 2 0 m， 超出隧道 轮廓 5 m， 两循环搭接 1 0 m 以上。 3 应结 合超前 钻孔测 量瓦 斯相关 技 术参 数 组分 、 流量 、 压力等 。 超前钻孔的布置如图 3所示 ， 其工作程序如下 ／一 。 ～＼ 、 ＼ 莲 ＼ 4 图 3 公路瓦斯隧道超前探测钻孔布置图 1 2 0 m时钻孔 1个 ， 穿透煤层 。 2 1 0 m 时 钻孔 数 量 大 于 4个 ， 穿 透煤 层 ， 取芯 。 3 注意观察孔 内排出的浆液 、 煤 屑、 瓦斯动力 现象等 ， 并记录。 4 按各孔 见煤 、 出煤点计算 煤层厚度 、 倾角 、 走 向及与隧道的关系， 分析煤层顶、 底板岩性 。 如需测定煤 层 的准确位 置， 按 照空 间几何 ， 最 少需要 3 个点才能确定煤层产状平面 。但鉴于煤层 在大范 围中是任意不规则 的曲面 ， 一般需要 5个 以 上的钻孔测点。在隧道附近的小范 围内， 可假定煤 层是平面， 设其方程为 - I- z- I-C 一 0 2 若探测孔为 3个 ， 其见煤点坐标为 A ， ， 1 ， A2 x 2 ， ．y 2 ， Z 2 ， A3 3 ， 3 ， ， 则煤 层面 的方 程 为 z z1 Yl z2 Yz 3 7 3 Y3 0 3 为 了精确 地确定 煤层 厚度 和位 置， 除探 测孔 外 ， 应该利用瓦斯 预测 、 排放孑 L 的参数 ， 共 同确定煤 层的平面方程。此时， 理想的煤层 面方程应满足煤 面至各探孔过煤点垂距平方和最小的条件。 4 ． 2 施工通风 经过我国若干瓦斯 隧道工程试验与实践 ， 公路 瓦斯隧道施工通风应遵循以下原则 1 非瓦斯工区的施工通风方式宜采用压人式 或混合式 。 2 低瓦斯工区的施工通风方式应采用压人式 或巷道式。 3 高瓦斯工区和煤与瓦斯 突出工 区或整个瓦 斯隧道 ， 施工通风方式宜采用巷道式 。 1 压入式通风 经调研 ， 独头掘进 长度小于 2 k m 的瓦斯 隧道 多采用压人式通风 ， 是 目前 隧道施工通风的主要方 式 。水盘高速发耳隧道 等众 多独头 瓦斯 隧道均采 用压入式通风 。 2 巷道式通风 巷道式通风 见图 4 适用于设有平导的长隧道 或左 、 右线分离 的公路 隧道 ， 尤其适 于瓦斯 隧道 特 别是高瓦斯隧道施工通 风。正洞 和平 导前 面的独 头掘进隧道 ， 可采用局 部 的风管式通 风。 公路 隧 道施工技术规范 J T G F 6 0 --2 0 0 9 中规定， 高瓦斯 郭 军等公路隧道 瓦斯综合防治技术研 究 工区的施工通风宜采用巷道式。 图 4 巷道式通风技术原 理图 射流巷道式通风充 分发挥 了巷道式 通风 的优 按瓦斯涌出量计算为 势， 具有通风效果好、 能耗低、 现场操作简单、 可靠 Q一 4 性高等优势， 是长大高瓦斯隧道 双线隧道或有平 导的长大 隧道 最适合 的施 工通风方式 ， 在近几 年 式 中Q瓦斯隧道通风量 ； 瓦斯隧道建设 中得到大量推广应用 ， 如都汶高速公 q 瓦斯绝对涌 出量 ； 路紫坪铺隧道 、 龙 溪隧道 ； 垫邻高速公路 明月 山隧 ， ． 工作面回风流瓦斯允许浓度 ； 道、 铜锣山隧道以及忠垫高速公路谭家寨隧道等均 k 瓦斯涌出不均匀系数， 取 1 ． 5 ～2 0 。 采用此种施工通风方式 ， 取得 了显著 的防治瓦斯的 4 通风系统设计 效果。 公路瓦斯隧道通风系统设计应充分考虑以下 5 3 瓦斯隧道施工通风计算方法 个因素 ①漏风系数； ②风机供风量； ③风阻系数； 瓦斯隧道通风 除了按照爆破排烟、 同时工作的 ④管道阻力损失及通风机全压 ； ⑤风机选型及系统 最多人数、 洞内施工机械排放废气量等常规项目分 工况。 别计算通风所需风量外 ， 还必须根据瓦斯涌出量计 图 5 展示了紫坪铺隧道 在 O ～6 0 0 m， 6 0 0 ～1 算需风量， 并按最小允许风速进行检验， 采用其 中 9 0 0 1T I 两个阶段的巷道式通风方案。 的最大值 ， 以确保风量和风速满足瓦斯防治要求 。 口 誉 0 6 o om 6 0 0 1 9 0 0m l 一 詈 宣 暑 ． 一 守 一。 。伽 ．5 m， s - ⋯⋯‘ 0 l ，、 I 餐 一一。 一一 n 伽 川 辍 图 5 紫坪铺隧道两阶段施工通风图 4 ． 3 防爆设备改装 借鉴了煤矿安全生产的经验， 铁规 l_ 2 ] 规定 “ 隧道内非瓦斯工区和低瓦斯工区的电气设备与作 业机械可使用非防爆 型， 其行走机械严禁驶入高瓦 斯工区和瓦斯突出工 区； 隧道 内高瓦斯工区和瓦斯 突出工 区的电器设备和作业机械必须使用防爆 型。 ” 该规定带来 了防爆 改装高投入 与工效低 产 出 的矛盾 。但对于公路瓦斯隧道 ， 由于其双洞推进 的 特点适应采取巷道式通风， 关于防爆设备的选型是 否采用上述高标准， 值得进一步商榷。 公路瓦斯隧道防爆改装可遵循图6 所示的基本 原则， 即在瓦斯工区不长、 工期短的条件下， 可通过 加强通风 、 降低瓦斯 浓度并采取严格检测监控 的方 式 ， 降低防爆高投入与工效低产出之间的矛盾。 5 ‘ 公路隧道 2 0 1 3年第 4期 总第 8 4期 广～一 矛盾突出一一 一一 1 图 6瓦斯隧道防爆设 备改装基本原 则 瓦斯隧道施工设备 含照明灯具、 供配电设施、 通风设备、 走行机械 配置是否要全部采用防爆型 ， 不能仅取决于是否为“ 高瓦斯隧道” 或“ 瓦斯突出隧 道” 来定性确定， 而应根据隧道实际瓦斯浓度、 高瓦 斯及瓦斯突出区域长度 、 通风条件等具体条件综合 确定 。 1 隧道瓦斯浓度高 ， 高瓦斯及瓦斯 突出区域 长度大， 隧道可全面配置防爆型设备 。 2 隧道瓦斯浓度高， 高瓦斯及瓦斯突出区域 长度有限， 通风 良好 ， 可在设置瓦斯监控系统及风、 瓦、 电连锁系统的前提下， 根据实际情况对隧道 内 的电气设备、 线路 、 局部风机 、 搅拌 机、 注浆机及 二 次衬砌 台车电机等固定设备采用防爆型 ， 隧道 内施 工的行走设备如挖 掘机、 装载机 、 出碴机车等 可考 虑使用非防爆型。 公路瓦斯隧道断面较大 ， 在满足隧道机械化施 工需求的前提下， 尽可能减少大型作业机械的配置 数量 ， 以控制机械改装工作量。作业机械按下列原 则配置 1 中、 长隧道可按无轨运输模式组织施工 。 2 各生产线生产能力基本 均衡 ， 且 能满 足施 工进度指标要求 。 3 配置必要 的备用设备 ， 主要是运输设备 、 混 凝土喷射机、 抽水机等。 4 设置专门维护、 修配工作间， 储备一定数量 的零部件和原材料， 特别是防爆型部件。 5 严禁使用汽油机械。 6 针对软质岩比例高的实际， 增加轻型风钻 数量 。 7 混凝土拌和站全部设置于洞外。 高瓦斯公路隧道施工机械设备防爆要求如下 1 防爆装运机械 主要是有轨 运输 的， 如扒碴 机 、 梭式矿车等。 2 其他施工设备如喷射混凝土喷射机、 水泵、 液压钻机、 电煤钻等， 均可选择防爆型的。 3 其他非防爆施工设备如电焊机、 混凝土输 ． 6 送泵、 振动机、 振动棒等， 在这些机械设备附近安装 瓦斯传感器， 并与瓦斯断电仪或瓦斯监测分站连接。 4 非防爆施工设备如果要在高瓦斯隧道施工 中使用 ， 必须采取严格防爆措施 。例如， 在挖掘机 、 装载机、 翻 斗 汽车 上 安装 瓦 斯 断 电仪 ， 控 制 打火 电源 。 4 ． 4 瓦斯监测与检测 全面、 实时地把握隧道 内瓦斯状况是采取相应 防治措施 、 防止瓦斯灾害事故 的重要依据。对于公 路高瓦斯隧道 ， 应通过系统 自动监控和人工检测相 结合 ， 建立覆盖全 瓦斯 工 区的瓦斯 实时监钡 4 网络 ， 有效地解决瓦斯漏检漏测难题 。 检测位置设置如图 7所示 。 掌子 面附 近空 腔处 隧道瓦斯监测系统 人工检测 I f 自 动检测 图 7 隧道瓦斯检测点位设置 关于 自动监控系统， 国内各 主要科研单位和生 产厂家相继推 出了 I J 9 0 ， K J 9 5 ， KJ 1 0 1 ， K J F 2 0 0 0和 K J G2 0 0 0 等监控系统 ， 以及 MS N M， WE B GI S等煤 矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。 各瓦斯监控系统千差万别 ， 但就系统的整体结 构和技术特征而言大体相同， 主要 由以下 4部分 组成 1 监控主机、 计算机网络及监控软件 。 2 传输接口和传输通道。 3 井下数据采集分站。 4 各种传感器及执行器。 瓦斯 自动监控系统的构成如图 8 所示_ 5 ] 。 5 公路隧道瓦斯综合防治技术框架 通过上述各项分析， 并系统梳理国内公路、 铁 路、 矿井等相关行业的技术规范、 研究成果， 笔者认 为 ， 我国公路 隧道对 于瓦斯灾害应遵循 系统防治 、 综合治理的技术思路， 按照超前探测、 瓦斯工区等 级与隧道设 防等级 、 防爆设备改装 、 施工通风 、 揭煤 防突 、 钻爆开挖 、 瓦斯监控 8个方面， 构建公 路瓦斯 隧道综合防灾技术体系， 如图9 所示。 通 与 蔽 等 积 处 横 道 屏 门 易 聚 衬 车 置 一 一台 位 子 回 流 掌 面 风 子 固 设 处 掌 面 定 备 工 接 业 置 人 焊 作 位 动 气 备 置 移 电 设 放 道 边 挖 隧 周 超 杆 孔 洞 锚 钻 空 郭 军等公路隧道瓦斯综合防治技术研究 6 结 语 图 8 瓦斯 隧道 自动监控 系统构成 ] 针对我 国公 路隧道 瓦斯 灾害 防治技术相对 于 矿井 、 铁路落后 的技 术现状 ， 立足 于现有技术规 范 与科技研究成果梳理 ， 系统研究 了公路瓦斯隧道建 设若干关键技术。 1 系统阐述了国内外瓦斯矿井的分级思想与 分级指标 ， 经对 比分 析 ， 根据 公路 隧道 的特点提 出 了应遵循的分级标准与设防等级， 并提出了具体操 作方法。 2 瓦斯隧道应贯彻长短结合 的超前探测原 则， 进行综合探测预报。煤层应采取长距离预报与 短距离预报相结合的方式， 瓦斯应采取超前钻孔为 主的探测方式 。 预报层 定性层 预防层 安全控制层 检测层 瓦斯综合防治技术框架 J 超前探测 l l 隧道瓦斯工 区等级 瓦斯隧道设防等级 l I 防 爆 设 备 改 装 施 工 通 风 l I 钻爆开挖 揭煤防突 I 【 瓦斯监控系统 围 9 公路隧道瓦斯灾害综合防治技术框架体系 3 瓦斯隧道施工通风除了按照常规项 目分别 计算通风所需风量外， 还必须根据瓦斯涌出量计算 需风量， 并根据巷道式通风方案进行设置。 4 在瓦斯工区不长、 工期短的条件下， 可通过 加强通风 、 降低瓦斯浓度并采取严格检测监控 的方 式 ， 降低防爆设备高投人与工效低产出之间的矛盾。 5 高瓦斯隧道应建立人工检测与 自动检测相 结合的监控系统。 6 我 国公路隧道对 于瓦斯灾害应遵循系统防 治、 综合治理的技术思路， 按照超前探测、 瓦斯工区 等级与隧道设防等级 、 防爆设备改装 、 施工通风、 揭 煤防突、 钻爆开挖 、 瓦斯监控 8个方面构建公路瓦斯 隧道综合防灾技术体系。 参考文献 [ 1 ]国家安全生产监督管理局 ，国家煤矿安全监察局．2 0 1 2 年煤矿安全规程I S ] ．北京 煤炭工业出版社， 2 0 1 1 ． [ 2 ]中铁五局 集 团 有 限公司．铁路瓦斯隧道技术规范 [ S ] ．北京 中国铁道出版社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 丁睿．瓦斯隧道建设关键技术[ M] ．北京 人民交通 出版社 ，2 0 1 0 ． [ 4 ]四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院．公路瓦斯 隧道设计与施工技术指南[ M] ．北京 人 民交通出版 社 ，2 0 1 1 ． [ 5 ]重庆交通科研设计院J T G D7 0 --2 0 0 4 公路隧道设计 规范I s ] ． 北京 人民交通出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 6 ]中交第一公路工程局有限公司．J T G F 6 0 --2 0 0 9 公路 隧道施工技术规范[ S ] ．北京 人民交通出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 7 ]中交第二公路勘察设计研究院有限公司． J TG ／ T D 7 O 一 2 0 1 0 公路隧道设计细则 I s ] ．北京 人民交通出版 社 ，2 0 1 0 ． [ 8 ]中交第一公路工程局有限公司． J T G ／ T F 6 0 --2 0 0 9 公 路隧道 施 工 技 术 细 则 [ s ] ．北 京 人 民 交 通 出 版 社 ，2 0 0 9 ． [ 9 ] 赵训， 韩真理．发耳隧道防治煤与瓦斯突出措施[ J ] ． 煤矿安全，2 0 1 1 ， 4 2 1 0 7 6 - 7 9 ． [ 1 O ] 康小兵， 许模．我国瓦斯隧道建设现状综述[ J ] ． 人 民长江 ， 2 0 1 1 ， 4 2 3 3 0 3 3 ． 7 ‘