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浅谈隧道瓦斯灾害及防治 摘 要本文从瓦斯的性质、灾害、瓦斯隧道划分进行论述，并提出了可行的瓦斯防治措施以及在施工中的安全管理注意事项。 关键词隧道瓦斯，灾害，防治 目前，社会主义建设如火如荼，基础建设正加速推进，在“县县通高速”的指示下，高速公路正以前所未有的步伐全面铺开，此时，“瓦斯”的出现对公路隧道的施工带来巨大的安全隐患，稍有不慎，将会造成巨大的财产损失和生命伤害，故了解瓦斯和怎样处理好隧道瓦斯迫在眉睫。 一、有关瓦斯 1、瓦斯定义 地下工程开挖过程中从煤 岩 层内逸出的各种有害气体的总称，其主要成分为甲烷CH4。 2、瓦斯灾害 瓦斯的特性是易燃、易爆，且较空气轻，容易扩散到空气中，当风速较低时可成层积聚，尤其是在顶板附近容易发现浓度较高的瓦斯。瓦斯容易造成的危害有 （一）瓦斯窒息 瓦斯气体不断从煤层中涌出，氧气含量低于12时，人会因缺氧窒息死亡。 ⑵瓦斯燃烧 瓦斯气体从煤层中涌出，遇明火或高温后被点燃。瓦斯燃烧容易引起火灾事故，且在狭小空间里容易产生CO、CO2，造成人员中毒、窒息。 ⑶瓦斯爆炸 当空气中的瓦斯浓度达到5-15时，遇高温热源即有可能发生爆炸，浓度在9.5时爆炸威力最强烈。 爆炸危害主要来源于爆炸冲击波、爆炸火焰、改变隧道中气体成分3个方面。 ⑷煤与瓦斯突出 当所揭露煤层所处环境地压大、煤层中富含大量瓦斯（＞8m3/t），且瓦斯压力＞0.74MPa时，极有可能发生煤与瓦斯突出。 突出发生时，高速瓦斯气流裹挟着破碎的煤炭迅速涌入到隧道自由空间中，隧道内的瓦斯浓度可在瞬间达到90以上。突出煤炭分布长度可到数百米，突出煤炭量可达数千吨，突出瓦斯可喷涌至数千米外。 二、瓦斯隧道划分 通过地质勘探或施工检测表明存在瓦斯的隧道即为瓦斯隧道。瓦斯隧道的等级划分如下 瓦斯突出工区判定的四个条件 ①瓦斯压力P≥0.74MPa； ②瓦斯放散初速度△P≥10； ③煤的坚固性系数f≤0.5； ④煤的破坏类型为Ⅲ类及以上。 三、瓦斯灾害防治 1、防治措施 ⑴ 瓦斯爆炸 瓦斯参与爆炸的主体为CH4，其爆炸反应式为 爆炸需要有氧气参与，同时爆炸开始时需要吸收热量，爆炸需满足三条件 ①空气中瓦斯浓度达到爆炸浓度范围（5～15）； ②空气中有足够的氧气（12以上）； ③存在一个足以点燃瓦斯的能量（0.28MJ，500～650℃）。 在三个条件中，氧气条件是不能切断的，故防止瓦斯爆炸的技术措施，只能从另外两个条件中寻找。 Ⅰ、防止瓦斯积聚 瓦斯涌出入隧道空间是不可避免的。如果能够有效降低瓦斯在空气中的含量，则瓦斯不会爆炸。在施工作业区域瓦斯的浓度不能超过1。 ⅰ 通风排出瓦斯 通过加强通风可有效的稀释工作地点瓦斯。 据测算，隧道的工作面必须保证800m3/min的风量才能使风速保持在0.25m/s以上，0.25m/s是瓦斯隧道施工的最低风速，风速＜0.25m/s，瓦斯将从空气中游离出来聚集在隧道顶部，很容易发生事故，瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。隧道常利用大功率对旋式轴流风机配接大直径风筒，采用压入方式向隧道迎头通风。 当在自由空间中0.5m3范围内，瓦斯浓度达到2，即为瓦斯积聚。瓦斯积聚开始多发生在自由空间顶部。 对积聚瓦斯的处理方法主要是利用硬质风筒或板类引风稀释。 对有瓦斯涌出源的超限地点，在稀释后，还需要采取封闭及抽放措施，以免再次出现瓦斯积聚。 Ⅱ、防止瓦斯引燃，消除一切火源 防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源，严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。 Ⅲ、防止瓦斯灾害爆炸事故扩大的措施 ⅰ 平行作业隧道中间不得设置贯通风流。 ⅱ 隧道回风流中采取隔爆措施。 隔爆措施主要有设置隔爆水棚与隔爆水幕，防止瓦斯灾害发生时，波及范围扩大。 ⅲ 隧道中工人随身携带自救器。 ⑵ 煤与瓦斯突出 防突技术可归纳“四位一体”的综合防突措施 （一）突出危险性预测， （二）防治突出措施， （三）防突措施的效果检验， （四）安全防护措施。 隧道施工防突工作可分为2大部分揭煤作业与煤层中施工作业。其对应的安全措施有一定区别。 ◆ 突出危险性预测 1）揭开煤层前的突出危险性预测 在距煤层法线距离10m前（构造复杂区域20m），即应布置至少2个能够贯穿煤层的钻孔，以控制煤层，同时进行突出危险性预测工作。 在距离煤层5m前（构造复杂区域7m），必须停止掘进作业，采取防突措施消除突出危险后，用安全方法揭开煤层。 预测方法选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。 2）在煤层中施工时的突出危险性预测 可采用钻屑指标法、复合指标法、R值指标法或其它验证有效的方法。所有实测值均小于临界值，并且无其它异常时，可判定不具有突出危险，否则任何一项指标超过临界指标，则判定具有突出危险。 ◆ 防治突出措施 1）用于揭开煤层的防突措施 防治措施较多，如预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、固化煤层、震动放炮等。 推荐采用预抽瓦斯、排放钻孔、金属骨架、固化煤层与震动放炮。预抽瓦斯与排放钻孔原理相同，区别在于前者采用瓦斯抽放泵将瓦斯抽出，后者采用通风排除瓦斯。这里只针对排放钻孔作介绍 在隧道迎头布置瓦斯排放钻孔，钻孔长度应能控制所穿煤层，并进入顶、底板0.5m，终孔应控制住隧道轮廓线外5m以上。 钻孔呈环形、排状布置，钻孔完毕形成空眼排放。 2）在煤层中施工的防突措施 防治措施较多，如预抽瓦斯、大直径钻孔、超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔等。常用的有预抽瓦斯、大直径钻孔、超前钻孔，这里不再叙述。 ◆防突措施效果检验 均可采用煤层钻屑指标法。 当效果检验的防突指标均在临界值以下时，说明措施有效；否则需采取补救措施，补救措施有补孔、水力冲孔、继续抽放等。 ◆ 安全防护措施 为防止意外突出发生，需在隧道内采取安全防火措施。 ① 避难硐室 距离作业迎头每隔40m左右，在隧道一侧布置一处避难硐室，硐室内布置水管、压风自救袋组、电话等。 ② 压风自救系统 隧道内引入压风管路，并每隔60～100m在隧道一侧布置一组。压风自救袋。水管与压风管路同侧布置。 2、瓦斯检查与监测 ⑴ 人工瓦斯监测的基本要求 人工监测采用瓦斯检测仪器进行，基本要求 ①洞内瓦斯浓度在0.3 以下时，正常通风和作业。 ②洞内瓦斯浓度在0.3 ～0.5 时，正常通风。 ③洞内瓦斯浓度在0.5 ～1.0 时，发出一次警报，加强监测、通风。 ④洞内瓦斯浓度在1.0 ～1.5 时，进行警戒预防，指挥员、安全员随时监测，禁止放炮，切断掌子面电源，加强通风。 ⑤洞内瓦斯浓度大于1.5 时，发出警报，须撤出施工人员，停止一切作业，加强通风，同时打开掌子面的高压风，并采取相应的处理措施。 ⑥洞内瓦斯浓度大于3时，不能立即采取措施进行稀释时，必须立即对隧道进行封闭。 ⑵ 瓦斯浓度监测频率 ①当瓦斯浓度在0.5以下时，瓦检员每小时检查一次，每次检测应在测定地点测读3次，且以3次读数最高者作为该处检测结果值；