高瓦斯隧道施工瓦斯防治对策.doc

高瓦斯隧道施工瓦斯防治对策 刘广飞 中铁二十一局三公司都汶路G合同项目部 摘要介绍瓦斯基本知识及其瓦斯隧道分类,以及在施工中瓦斯的预防及其采取的相应安全措施、对策。 关键词瓦斯瓦斯隧道施工预防措施 引言由于我国交通事业的飞速发展,已建、在建的及将要建设的隧道工程数量巨大,隧道所跨越的地质情况越来越复杂,其中又以瓦斯隧道的情况特别突出,本文根据煤矿安全规程、铁路瓦斯隧道技术规范、瓦斯检查工等技术规程,并结合作者所参与施工的龙溪高瓦斯隧道施工中在瓦斯预防方面的经验及做法,对高瓦斯隧道施工中瓦斯预防及治理进行总结,与读者分享。 1、瓦斯及其危害 1.1、瓦斯指的是从煤岩层内逸出的各种有害气体的总称,其主要成分是沼气甲烷CH4、二氧化碳CO2,有时还有少量的二氧化硫SO4、硫化氢H2S、一氧化碳CO等气体,习惯上说的瓦斯指的就是沼气。 1.2、瓦斯的性质瓦斯是一种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,会发出类似苹果香的特殊气味,相对密度为0.554,瓦斯微溶于水,有很强的扩散性和渗透性,瓦斯无毒,瓦斯的主要性质是具有燃烧性和爆炸性。 1.3、瓦斯的危害当空气中瓦斯浓度较高时,会相对降低空气中氧气含量,使人窒息死亡;瓦斯燃烧时,可能发生火灾烧毁工程物资或烧伤施工人员;瓦斯爆炸时,产生高温高压,摧毁巷道和损坏设备,使人员伤亡或产生大量有毒有害气体使未受伤害人员中毒死亡。瓦斯的危害主要指的是瓦斯爆炸后对人、设备所造成的伤亡或破坏。 1.4、瓦斯燃烧或爆炸的条件形成瓦斯爆炸必须具备三个条件是瓦斯浓度、点火温度及火源、足够的氧气含量,三者缺一不可。 1.4.1在新鲜空气下,瓦斯爆炸的界限浓度为516,当瓦斯浓度在9.5时,瓦斯爆炸最强烈,威力最大。瓦斯爆炸的界限浓度不是固定不变的,会随外界的条点变化而变化。 1.4.2一般情况下,瓦斯的点燃温度为650℃750℃,同样瓦斯的点燃温度与瓦斯浓度、混合气体的压力、火源性质有关。 1.4.3瓦斯爆炸需要大量的氧气,根据实验得知,当氧气浓度低于12时,瓦斯混合气体失去爆炸性。 2、瓦斯隧道的分类 根据铁路瓦斯隧道技术规范规定,瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种,瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级别 确定。瓦斯隧道工区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区、瓦斯突出工区共四类。低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时,为低瓦斯工区;大于或等于0.5m3/min 时,为高瓦斯工区。瓦斯隧道只要有一处有突出危险,该处所在的工区即为瓦斯突出工区。判定瓦斯突出必须同时满足下列4个指标 1瓦斯压力P≥0.74MPa,2瓦斯放散初速度⊿P≥10,3煤的坚固系数法≤0.5,4煤的破坏类型为Ⅲ类及以上。 3、瓦斯隧道施工中瓦斯的预防方式 根据以上介绍可知,瓦斯隧道施工中瓦斯的防治工作主要是防止瓦斯的爆炸而采取的安全措施。由瓦斯的性质及瓦斯爆炸的条件可得,我们施工中只有降低瓦斯浓度、控制火源、降低混合气体中氧气浓度,便可有效控制瓦斯爆炸的发生。实际上,施工中采取可能的有效手段是降低瓦斯浓度和控制火源。 3.1降低瓦斯浓度主要采用如下几种方式 3.1.1加强通风,增加空气流动性,并及时排放出隧道内含瓦斯的混合气体。通风的主要作用是供给隧道内足够的新鲜空气,满足施工人员呼吸;稀释、排除有害气体及粉尘,保持空气的清洁程度;创造良好的施工环境。 3.1.2隧道内保持经常性湿润,勤洒水。洒水的作用是部分瓦斯可溶解与水中,降低瓦斯浓度;起到除尘作用,保证洞内空气清洁;创造良好施工环境。 3.2控制火源主要采用如下几种方式 3.2.1控制火源进入瓦斯隧道,要求采用严格的管理方式,检查施工人员随身携带的可引起燃烧的物品如打火机、香烟等易燃易爆物品,并进行严格的登记。 3.2.2对用电系统进行改造,采用矿用防爆物品,如防爆低压灯、防爆接线盒、防爆开关等。 3.2.3对施工机械进行改造,洞内所有的施工机械都要进行防爆改装,以防止机械作业过程中产生火花。 3.2.4对洞内有可能产生火花的作业行为要采用严格的审批制度,施工部位20米区域内要进行严格的瓦斯检查,检查人员跟踪作业,并配备灭火器、救生设施等。 3.2.5爆破作业必须采用煤矿许可的矿用炸药,装药量、雷管、炮泥及放炮点附近的瓦斯浓度必须符合煤矿安全规程有关规定。 4、瓦斯隧道施工主要安全措施 4.1瓦斯检查措施 瓦斯检查是一项重要的措施,是准确掌握隧道瓦斯浓度,防止瓦斯爆炸的重要手段。根据相关规定,隧道总回风流中瓦斯浓度高于0.75时,必须查明原因进行处理;回风流中瓦斯浓度超过1时,必须停止工作,撤出人员, 采取措施,进行处理;掘进面及其他作业点风流中达到1,必须停止电钻打眼;爆破点附近20米以内风流中瓦斯能度达到1时,严禁爆破;掘进面及其他作业点、电动机及其他开关安设点附近20米内、风流中达到1.5时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理;隧道内体积大于0.5m3的空间内瓦斯浓度达到2.0时,附近20米范围内必须撤离人员、切断电源、进行处理;当瓦斯浓度超过3.0时,检测人员禁止前进。 瓦斯检测分人工检测和自动监控设备检测,高瓦斯隧道施工必须采用人工检测与自动监控设备检测相结合的方式检测,瓦斯检测人员必须24小时不间断连续检测,检测方式采用顺序检测与巡回检测法,人工检测必须配备便携式、光干式两种检测仪器。 瓦斯检测部位,根据瓦斯相对密度为0.554的性质,可知瓦斯容易聚集于隧道拱顶,及风流不畅处,故自动监控设备均要在此类地方安设瓦斯检测器,一般在掌子面、回风流、二衬台车、防水板台车处安设4个探头均可满足施工安全需要,其安设在距拱顶25cm处。人工检测必须加强此类部位及其他探头检测不到的容易聚集瓦斯的部位的检测。 必须实行瓦电闭锁。 4.2通风措施 4.2.1主风机通风,根据隧道施工特点,瓦斯隧道通风一般采取全风压式纵向通风,即在隧道两侧或一侧布置通风管道,由隧道外向洞内进行压入式通风。其主要作用是由洞外向洞内供应新鲜的空气,改善施工环境;产生空气流动,稀释和排出瓦斯混合气体。 主通风机的选择,应满足瓦斯隧道内掌子面风流风速不小于1m/min,龙溪隧道单洞采用4台110KW的主风机通风,施工中应减少中途风筒漏风、降低风阻并保证风机安全可靠运行。减少风筒漏风主要采取的措施有减少风筒接头数量,即采用长风筒,龙溪隧道施工采用的是30米长风筒;防止风筒破口,施工中应注意防止放炮崩坏风筒、避免人为原因损坏风筒,对有破口的风筒要及时进行修补或更换,修补最好采用胶水修补;降低风阻的主要方式有,风筒吊挂要平直、拉紧、吊稳,风筒拐弯要平缓,勿使风筒褶皱;保证风机可靠运行采取的措施有,采用双电源或备用电源法,当一项电源停电时,另一项电源必须在10 min内启动向洞内供风。 必须执行风电闭锁。 4.2.2局部通风机通风,局部通风机的主要作用是减少瓦斯聚集,吹散洞内局部聚集的瓦斯混合气体,一般采用小功率的风机并安设在瓦斯容易聚集的部位或地方。龙溪隧道采用的是 5.5KW局部通风机。局部通风机的开启前必须检查其周围10米范围内的瓦斯浓度,当瓦斯浓度低于0.5时方可开启,否则应采取措施进行处理后在开启,根据瓦斯的性质,局部通风机应尽可能的安设在隧道下侧。 4.3超前钻探 超前钻探是为了准确掌握煤层的位置、产状、厚度和瓦斯储存状况。根据铁路瓦斯隧道技术规范要求,要用地质钻机进行超前钻探,并在距煤层10米、5米垂距时分别进行钻探。具体施工中,风钻同样可以起到相同作用,在进入煤系地层后,每次都用5米钻杆打23个超前钻孔,放炮进尺控制在3米以内,使工作面始终保持距煤层2米以上安全距离,根据打眼时的钻进速度、岩屑性质及浆液颜色,很容易对煤层作出判断。 采用5米超前钻探工艺,避免了钻机的频繁移动,不中断隧道的正常掘进,简便易行,事半功倍。 4.4电器设备、作业机械的防爆改装 铁路瓦斯隧道技术规范规定,隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的电器设备和作业机械,必须采用矿用防爆型。 其实,瓦斯隧道内对固定敷设的电缆、照明、通信、信号采用防爆型的,但移动电器设备、作业机械仍可采用非防爆型的,这是因为瓦斯隧道内瓦斯浓度增加最快时候为打眼过程中和放炮后,在此过程中,通过通风,瓦斯浓度均被稀释至0.5以下,故非防爆型移动电器设备、作业机械即可进洞作业。即便是通风中断,因瓦斯浓度升高需要一个过程,此时,非防爆型移动电器设备、作业机械也可采用就地熄火、开出洞外等措施,此方式需要有一个严格的制度进行管理。 4.5钻爆作业 因为瓦斯隧道内瓦斯浓度增加最快时候为打眼过程中和放炮后,故钻眼过程中必须采用湿式钻孔,爆破必须采用煤矿许用安全炸药,起爆必须采用电力起爆,电力起爆必须使用防爆型起搏器作为电源,并使用煤矿许用毫秒延期电雷管,且最后一段的延期时间不得大于130ms。 爆破前后必须实行严格的“一炮三检”制度;所有炮眼必须采用水炮泥与黏土炮泥封堵;爆破网路和连线必须采用串联连接方式,线路所有连接接头应相互扭紧,明线部分应包覆绝缘层并悬空。 4.6隧道火源管理措施 明火是引起瓦斯隧道内瓦斯爆炸的主要因素,所有瓦斯隧道施工必须严格控制火源,控制一切可能产生的火花的作业行为。 洞口设立安全检查岗,检查所有进洞人员设备,不得携带香烟、打火机、电子通信设备、不得穿化纤衣物等。 如果洞内必须进行动火作业或进行可能产生火花行为的作业,必须采用严格的动火作业制度,首先必须经过严格的检查、审批,条件适可时,发给动火作业证,进行作业,作业过程中必须有安全员、瓦斯检测员跟班作业,并配备适当的灭火器材、救生设备如干粉灭火器、呼吸自救器等,作业完成后,必须经两人检查现场无残火方可结束。 动火作业证,必须一事一证,并填写时间,过期作废。 4.7瓦斯救护 铁路瓦斯隧道技术规范规定,高瓦斯工区及瓦斯突出工区应配备救护队。瓦斯隧道施工,不可预见性和不可抗因素多,施工任何瓦斯隧道均不可能保证绝对不发生瓦斯事故,配备救护队的目的就是为了及时、有效的对瓦斯事故进行救护。 进行瓦斯隧道施工的项目必须配备一支专业性队伍,并配备相应的医疗设备、器材。同时必须与当地的矿山救护队、医院建立协作关系,借助于矿山救护队、医院这两支“援军”作为自己的预备队,这样才能行之有效的运转瓦斯救护体系,解除后顾之忧,集中精力抓施工。 5结束语 瓦斯隧道施工,必须严格遵守铁路瓦斯隧道技术规范及设计图纸要求,施工过程中可参考煤矿安全规程、瓦斯检查工等煤矿技术规程,但要注意隧道与煤矿的区别,切记生搬硬套,避免产生不必要的经济费用。 参考文献 1.铁路瓦斯隧道技术规范TB101202002 J1602002 2.瓦斯检查工中国矿业大学出版社 3、煤矿安全规程