梅岭关瓦斯隧道爆破施工安全措施.doc

第 48卷第 2期 总第 337期 2011年 4月出版 Vol. 48, No. 2, Total. No. 337Apr. 2011 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUN NELLING TECHNOLOGY 梅岭关瓦斯隧道爆破施工安全措施 刘兴平 兰渝铁路有限责任公司 , 兰州 730050 梅岭关瓦斯隧道爆破施工安全措施 摘 要 兰渝铁路梅岭关隧道 DK607800DK610050、 DK613350DK614950段按高瓦斯设计 , 但瓦斯爆炸 的机理较为复杂 , 爆破时产生的冲击波 、 气体产物 、 炽热的固体颗粒都可能参与瓦斯的发火反应 。 文章针对梅岭关隧 道瓦斯地层的特点和危害 , 主要论述了在隧道爆破施工中瓦斯隧道的安全问题及其处理措施 。 关键词 瓦斯隧道 爆破施工 安全问题 处理措施 中图分类号 U. 文献标识码 A 文章编号 1009-65822011 02-0017-03 修改稿返回日期 2011-03-04 作者简介 刘兴平 1962- , 男 , 高级工程师 , 现从事铁路工程管理工作 , E-mail . 1梅岭关隧道基本情况 兰渝铁路梅岭关隧道位于四川盆地北东部的广 元市 元 坝 区 石 井 铺 乡 , 最 大 埋 深 约 407m 位 于 DK609003附 近 , 洞 深 最 小 埋 深 约 58m 位 于 DK612344附近 。 线路走向近北西 南东向 。 隧道 进 、 出口附近无乡村便道通达 , 交通条件较差 。 隧道 位于构造侵蚀中低山区 , 单面山迭岭地貌 , 进口段向 河谷深切 , 沟壁地形陡峭 , 地面坡度 3050, 局 部 为陡崖 , 地表多为柏树林及灌木荆藤 。 地面标高为 560990m , 相对高度约 430m 。 出口位于大沟河与 尹家交汇下游约 50m 处 , 地势较陡 。 隧道区属亚热 带温润季风气候 。 年均降雨量 931mm , 最大降雨量 1247mm 。 通常 69月为雨季 , 占年降雨量的 75, 最高气温 41.7℃ , 最低气温 -6.6℃ , 年均气温 15.9℃ 。 相对湿度为 6773, 区域风向受地形影响较大 , 以东风 、 东南风为主 , 最大风速可达 1726m /s。 隧道位于川东北油气区 , 这些储层中的油气有 可能沿缝隙向上运移 。 从地质构造角度分析 , 隧道 处虽不是油气聚集的场所 , 但却是区域油气运移的 必经之路 , 对隧道施工有较大的影响 。 测试结果显 示 , 隧道裂缝中形成游离瓦斯为主的天然气 , 涌出的 随机性很强 , 当隧道开挖遇到这种裂缝时就有天然气 涌出的可能性 。 据炮台山隧道既有测试资料 , 在平导 钻孔和已有炮眼测得天然气涌出段瓦斯压力为 0.12 0.20MPa , 瓦斯绝对涌出量平均值为 3.03m 3/min。 天 然气等有害气体可能随岩层构造裂缝上逸 , 在隧道 洞身范围基岩裂缝或缝隙局部游散富集 , 形成气囊 , 并有随机性和不均匀性 。 该 隧 道 DK607800DK610050、 DK613350 DK614950段按高瓦斯设计 , 参照达成线炮台山隧 道 资料 , 推测瓦 斯涌 出 量 为 3.03m 3/min, 压 力 为 0.120.20MPa 。 其余段落按低瓦斯设计 。 2 瓦斯的状态和涌出形式 2.1 瓦斯存在的状态 瓦斯存在的状态一般为游离状态和吸附状态 。 在隧道开挖通过煤层或煤层附近的岩体时 , 瓦斯通 过岩体的裂隙 、 孔洞涌向隧道或工作面 , 这时瓦斯的 吸附状态将转化为游离状态 。 2.2瓦斯的涌出形式 瓦斯涌出分为普通涌出 、 瓦斯喷出 、 煤与瓦斯突 出三种形式 。 1 瓦斯的普通涌出 由受动力影响的岩层 , 以 及由采落的矸石向隧道空间均匀地放出瓦斯的现象 。 17 第 48卷第 2期 总第 337期 2011年 4月出版 Vol. 48, No. 2, Total. No. 337Apr. 2011 现 代 隧 道 技 术 MODERN TU NNELLING TECHNOLOGY 梅岭关瓦斯隧道爆破施工安全措施 2 瓦斯喷出 大量承压状态的瓦斯从岩层裂 缝中快速喷出的现象 。 3 煤与瓦斯突出 在地应力和瓦斯的共同作 用下 , 破碎的煤 、 岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向隧 道空间抛出的异常动力现象 。 3爆破施工中的安全措施 在梅岭关瓦斯隧道爆破施工中为防止发生瓦斯 事故 , 必须采取相应措施 加强观测 , 固定与不固定 相结合 , 不间断通风 , 所有设备采用防爆型 , 避免隧 道内瓦斯超限 , 杜绝火源 。 爆破作业引起瓦斯爆炸的机理较为复杂 , 爆破 时产生的冲击波 、 气体产物 、 炽热的固体颗粒都可能 参与瓦斯的发火反应 。 试验结果发现 , 高温气体产物 引起的瓦斯爆炸最为危险 。 为避免发生瓦斯爆炸 , 应 使各种因素对瓦斯混合气体的作用时间小于危险介 质的引火延迟时间 。 3.1对材料的特殊要求 隧道必须使 用煤矿许用 炸药和煤矿 许用 电 雷 管 , 严格遵守 爆破安全规程 和 煤矿安全规程 的 有关规定 。 1 瓦斯隧道在瓦斯层或距瓦斯层 10m 以内 以及瓦斯浓度大于 0.3的岩层进行爆破施工时 , 都 必须使用煤矿许用的爆破器材 , 采用防爆型发爆器 起爆 。 若爆破工作面及其前后 20m 范围内岩层的 瓦斯浓度在爆破作业全过程中均不超过 0.3, 可以 使用非煤矿爆破材料和非电塑料导爆管起爆 。 2 炸药的选用 含瓦斯地层的隧道必须使用 安全等级为二级或三级煤矿许用炸药 。 有瓦斯突出 危险的地段 , 必须使用安全等级为三级煤矿许用的 含水炸药 、 被筒炸药 、 当量炸药 、 离子交换炸药 。 3 必须采用瞬发电雷管和毫秒延期电雷管 , 不得使用秒延期或半秒延期电雷管 。 使用毫秒延期 电雷管时 , 最后一段延期时间不得超过 130ms 。 4 必须使用防爆型发爆器对工作面进行全断 面一次起爆 , 一个工作面不得同时使用两台或多台 发爆器起爆 。 5 电爆网路必须采用串联方式 , 不得并联或混 联 。 3.2施工过程中的瓦斯检测 1 检测的标准 隧道中的瓦斯涌出 , 其浓度大 小是危险程度的重要标志 , 施工中必须将瓦斯浓度 控制在安全范围以内 。 ① 每立方米空气中含氧量不得低于 20。 ② 风流中瓦斯浓度不得高于 0.75, 从其他方 面进来的风流中 , 瓦斯浓度不得高于 0.5。 ③ 隧道风流中瓦斯浓度达到 1时 , 必须停止 电钻打眼 。 ④ 隧道风流中瓦斯浓度以及电动机或其它开关 附近 20m 以内风流中瓦斯浓度达到 1.5时 , 必须停 止设备运转 , 撤除人员 , 切断电源 , 进行安全处理 。 ⑤ 在体积大于 0.5m 3空间内局部瓦斯积聚浓 度达到 2时 , 在附近 20m 内必须立即停止工作 , 撤 除工作人员 , 进行安全处理 。 ⑥ 因为瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气 设备 , 必须在瓦斯降到 1以下时方可启动 。 ⑦ 其他有害气体按体积计算不得超过国家标 准要求 。 2 瓦斯检测仪表 光学瓦斯检测仪 、 便携式瓦 斯检测仪 。 为确保瓦斯检测仪器测试结果的准确性 , 除每 旬必须进行一次调试 、 校正外 , 平时发现问题应及时 处理 。 3 瓦斯超限的处理 当监测到瓦斯超限时 , 必 须立即停止作业 , 撤除作业人员 、 报告主管领导 , 采 取措施进行处理 , 符合国家安全标准即可复工 。 3.3瓦斯隧道爆破作业技术要求 1 要明确各级安全第一责任者的安全责任 。 2 要设有专职瓦斯安全检查员 、 爆破工 、 电工 等特种作业人员 。 3 要编制好灾害应急救援预案 , 配备兼职救 护队 。 4 在施工中要严格遵守执行 “ 一炮三检制 ”、 “ 三人连锁爆破制度 ”。 5 在施工中必须采用正向连续装药结构 , 起 爆药卷以外不得装药 。 6 炮孔必须采用水炮泥和黄泥封孔 , 严禁使 用块状材料或其他可燃性材料作为炮泥 。 7 炮泥深度与封泥长度必须符合 煤矿安全 规程 第 329条的规定 。 8 装药前和爆破前有下列情况之一的 , 严禁 装药 、 爆破 ① 爆破作业地点 20m 以内风流中 , 瓦斯浓度 达到 1时 。 18 第 48卷第 2期 总第 337期 2011年 4月出版 Vol. 48, No. 2, Total. No. 337Apr. 2011 现 代 隧 道 技 术 MODERN TUN NELLING TECHNOLOGY 梅岭关瓦斯隧道爆破施工安全措施 ② 爆破作业地点 20m 以内 , 有 1/3以上巷道 断面被堵塞 。 ③ 工作面风量不足 、 风向不稳 , 局部有循环风 , 炮孔内发现异状 , 温度骤高骤低 , 有显著瓦斯涌出 , 炮孔内煤岩粉末未清除干净 。 ④ 无炮泥 、 封泥不足或炮孔未封严 。 4穿越瓦斯层施工技术 隧道掘进由岩层进入瓦斯层前 , 必须重新验证 各瓦斯层的突出危险性 。 掘进距瓦斯层 10m 时 , 必 须打钻探孔 , 探孔必须穿透瓦斯层全厚并进入岩层 不小于 0.5m 。 探孔始终必须超前工作面 5m, 以便 确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情况 。 穿越施工中 , 常用的三种控制瓦斯突出的方法 1 远距离爆破 ① 远距离爆破安全防护措施的目的是 在爆破 作业时 , 工作人员远距离爆破作业 , 突出物突出时发 生的瓦斯逆流波及不到发爆地点 , 以保证作业人员 的安全 。 ② 瓦斯层掘进工作面采用远距离爆破时 , 发爆 地点必须设在进风侧反向风门外的全风压通风的新 鲜风流中或避难所内 。 2 水力冲刷法 在揭瓦斯层前 , 利用高压水枪预先冲刷瓦斯层 , 使岩柱内侧的瓦斯层人为地形成空洞 , 将局部卸压 , 同时排除一定量的瓦斯 , 起到预防突出的作用 。 3 水力冲孔法 通过钻孔诱导突出 , 将隧道内瓦斯层发生的大突 出转化为钻孔的小突出 , 将不易控制的破坏性突出变 为人为控制的安全突出 , 使瓦斯的潜能预先释放出来 。 技术措施如下 ① 在水力冲孔前 , 预留 5m 安全柱 。 ② 在距瓦斯层 5m 的隧道工作面内布置若干 个水力钻孔 , 布孔时将考虑隧道顶部以上 10m 、 左 右 8m 、 下部 6m 作为卸压的三个危险区 。 ③ 自上而下依次压注高压水冲孔 , 水压一般为 45MPa 。 ④ 在隧道两侧做导洞 , 保留 2m 安全岩柱 , 以 震动爆破安全揭开突出瓦斯层 。 5施工管理措施 1 施工单位应通过加强专业人员培训 、 专业 设备配备 、 规章制度制定及加强落实安全教育 、 质量 控制等工作来确保瓦斯隧道的施工安全 。 2 加强进出洞管理和有害气体监控 , 瓦斯监 测应成立专门机构 , 所配备的人员必须经安监主管 部门进行专业培训合格后方可上岗 , 每班必须有 2个以上的瓦检员跟班作业 。 3 严格执行瓦斯隧道的常规检测 , 并重点检 测以下关键部位 掌子面拱顶 、 二次衬砌台车拱顶 、 横通道位置 、 断面变化处 、 坍腔和设备洞室部位等 。 施工期间风管口到开挖工作面的距离应满足通风效 果达到防瓦斯要求 , 风管百米漏风率不宜大于 1。 隧道内动火作业 包括防水板 、 止水带接头 、 热熔垫 片焊接 应纳入工序管理 , 进行任何一项动火作业必 须制定相应安全措施 , 并经项目部技术负责人 、 监理 分站负责人审批后方可实施 。 6结束语 高瓦斯巷道施工较为复杂 , 且危险性大 , 因瓦斯 爆炸的机理较为复杂 , 爆破时产生的冲击波 、 爆破时 产生的气体产物 、 炽热的固体颗粒都可能参与瓦斯 的发火反应 。 但只要安全技术措施到位 , 并在施工中 认真执行 , 就一定能够防止事故的发生 。 参考文献 References [1]TB10120-2002铁路瓦斯隧道技术规范 [S].北京 中国铁道出版社 , 2002 TB10120-2002Technical Code for Railway Tunnel with Gas [S].BeijingChina Railway Publishing House, 2002[2]李开学 . 巷道施工技术 [M].重庆 重庆大学出版社 , 2011-01 Li Kaixue. 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Key words Tunnel exit; Large deation; Affecting factors; Control measures 上接第 19页 Countermeasures for Blasting Safety in Meilingguan Tunnel with Gases Liu Xingping Lanzhou-ChongqingRailway Co., Lanzhou 730050 Abstract Sections of DK607800DK610050and DK613350DK614950of Meilingguan tunnel on Lanzhou-Chongqing railway were designed according to the tunnel with rich gases. While the mechanism of gas explosion is very complex, shock wave, gaseous products and hot solid particles may be involved in the ignition reaction of gas. In view of the characteristics and harm of gas stratum in Meilingguan tunnel, the paper discusses the safety countermeasures for the blasting operation in the construction of the tunnel. Key words Tunnel with gases; Blasting; Safety; Countermeasure 32