浅谈瓦斯隧道安全施工.doc

浅谈低瓦斯隧道安全施工的监理体会【摘要】 通过对湘桂铁路扩能改造工程GTXG-3标段石山岭隧道施工的监理体会，简要介绍低瓦斯隧道施工过程中安全控制和预防的若干注意事项。【关键词】 低瓦斯隧道 安全施工 超前地质预报 瓦斯检测系统 监控量测 通风 一、工程简介：本隧道全长498m，设计里程为DK114+320DK114+818。隧道最大埋深约50m，全隧位于R-4000m的左偏曲线的圆曲线上，纵坡为5.8。本隧道穿越多层含煤地层，有瓦斯突出的危险。由于当地煤层挥发份较高，施工过程中具有煤尘爆炸的危险，在DK114+600800段内穿过老煤窑采空区，该段内岩层极不稳定，给现场施工带来很大困难。隧道穿越地段断层裂隙较发育，大致有5条断层横贯线路，使得隧道穿越地段岩层破碎，完整性差，且多为储水带，穿越过程中易发生坍塌、突水突泥现象，现场施工比较困难。二、瓦斯的基本特征、和放出类型1、特征瓦斯是一种无色、无味、无臭的一种混合气体，主要成分为甲烷(CH4）与乙烯（C2H2)，比重为0.554，具有能燃烧，能爆炸，能使人窒息的多种危害性，但它的最主要的危害是燃烧爆炸。瓦斯极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸。当坑道中的瓦斯浓度小于5或大于16时，遇到火焰只是在火源附近燃烧而不会爆炸；瓦斯浓度在56到1416时，遇到火源便会爆炸，9.5左右时爆炸威力最大，但瓦斯浓度大于43时，一般遇火也不能燃烧2、放出类型瓦斯放出是地层中的瓦斯气体在地应力作用下沿岩体构造裂隙外漏的表现。归纳起来，发生瓦斯放出有二个主要因素：地应力、瓦斯和围岩结构，而地应力和围岩中瓦斯的存在是引起瓦斯放出的主要因素。从岩层中放出瓦斯，可分为几种类型：(1）瓦斯的渗出：它是缓慢的、均匀的、不停的从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种“嘶嘶”的声音。(2）瓦斯的喷出：比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂隙或孔洞中放出，喷出的时间有长有短，通常由较大的响声和压力。(3）瓦斯的突出：在短时间内，从煤层或岩层中突然猛烈地喷出大量的瓦斯，喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大的轰响，并夹有煤块或岩块。以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为最大。本隧道根据地形判断，可能有瓦斯突出危险。三、瓦斯预测预报技术措施根据本隧道施工的特点，结合铁路隧道工程施工安全技术规程，采用超前水平钻孔、地震波反射法、红外探水、地质雷达探测法等手段进行超前地质预测预报。由于本隧道进行了有效的超前地质预报工作，可根据超前地质预报的数据来初步判断煤层位置，然后再由30米的超前水平钻孔来进一步确定煤层的情况和是否会出现瓦斯。1、超前探孔布置及个数见示意图； 2、根据瓦斯涌出与地质情况决定是否再增加超前探孔及钻孔深度；3、钻孔机具：采用液压防爆钻机；4、钻孔直径：89；5、预测项目：预测隧道未开挖掌之面前方的瓦斯压力、流量、浓度、衰减系数。根据预测出以上瓦斯参数决定采用行之有效的、安全的瓦斯治理防范措施；四、低瓦斯隧道的瓦斯监测建立健全专职的瓦斯监测管理机构，以确保施工安全，。本隧道采用的是矿用型KJ76瓦斯自动监控系统，辅以便携式手持瓦斯检测仪。五、隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施见下表：隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施表序号地点限值超限处理措施1低瓦斯工区任意处0.5超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测2局部瓦斯积聚（体积大于0.5立方）2.0附近20m停工，撤人，断电，进行处理，加强通风3开挖工作面风流中1.0停止电钻钻孔4煤层爆破后工作面风流1.0超限时继续通风不得进人5局部通风机及电气开关20m范围内0.5超限时应停机并不得启动6钻孔排放瓦斯时回风流中1.5超限时撤人，停电，调整风量7竣工后洞内任何处0.5超限时查明渗漏点，并向设计单位反映，增加运营通风设备六、瓦斯隧道施工的基本安全技术措施1、电气设备安全技术规定：（1）、所有洞内机电设备，不论移动或固定式都必须采用安全防爆类型。（2）、禁止洞内电气设备接零。（3）、洞内任何操作人员（包括电、钳工），不得擅自打开电气设备进行处理。电气设备的修理工作应在洞外进行。（4）、洞内各种机电设备，必须安设自动检测报警断电装置。（5）、洞内各种机电设备的开关、保险丝盒等均匀密闭，主要闸刀应有加锁装置。2、照明设备安全技术规定：（1）、低瓦斯隧道电压不应大于220V。（2）、使用的灯头、开关、灯泡等照明器材必须为防爆型。 （3）、灯具架设要离开易燃物30CM以上，固定架设高度不低于3M。（4）、做现场移动照明时，应采用36V安全电压。（5）、工作人员进入隧道前，必须进行登记和接受洞口值班人员的检查，不准将火柴、打火机、损坏的灯头及其它易燃物品带入洞内；（6、当情况特殊不可避免时，在焊接、切割等工作地点前后各20m范围内，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%，并不得有可燃物，两端应各设一个供水阀门和灭火器，并在作业完成前由专人检查，确认无残火后方可结束作业。七、防止和处理瓦斯燃烧和爆炸的专项技术措施1、隧道施工中瓦斯引燃与爆炸的主要原因：（1）、违返操作规程，如在洞内点火吸烟，爆破器材不良，携带易燃品入内，明火照明等。（2）、偶然事件引起，如洞内炽热的电灯泡被打碎，电路绝缘不良产生电火花等。（3）、瓦斯在坑道内燃烧时，受到坑道的阻碍而压缩，燃烧极易转化为爆炸。放炮也可能导致瓦斯爆炸。总之，在隧道施工中应防止火源的存在。2、瓦斯防治的一般技术措施：（1）、加强通风：隧道在掘进过程中，预防瓦斯燃烧与爆炸的主要措施是加强通风以降低瓦斯浓度，使其在允许值之下。（2）、防止喷出及突出： 在掘进工作面的前方或两侧钻孔，探明是否有断层、裂缝和溶洞及其分布位置、瓦斯贮存情况，以便采取相应措施。 排放瓦斯：瓦斯含量不大时，使其自然排放，亦可用风筒或管子将瓦斯引至回风流或距工作面20m以外的坑道中，以保证工作面开挖放炮的安全。当瓦斯量大，喷出强度大，持续时间长时，则可插管排放，当开挖面瓦斯含量较大，而且裂隙多、分布广时，可暂停开挖，封闭坑道抽放瓦斯。 在裂隙小、瓦斯含量小时，可用粘土、水泥浆或其它材料堵塞裂隙，防止瓦斯喷出。 在开挖工作面前方接近煤层3m以上，向煤层打若干75300mm的超前钻孔排放瓦斯，钻孔周围形成卸压带，使集中应力移向煤体深部，达到防止突出的目的。 水力冲孔。在进行开挖之前，使用高压水射流，在突出危险煤层中，冲击若干直径较大的孔洞，使瓦斯解吸和排放，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力。 震动性放炮诱导突出。在工作面布置较多的炮眼并装较多的炸药，撤出人员后远距离起爆，利用爆破时强大的震动力一次揭开具有突出危险性的煤层。 深孔松动爆破。在开挖工作面向煤体深部的应力集中带内布置几个长炮眼进行爆破。其目的在于利用炸药的能量破坏煤体前方的应力集中带，在工作面前方造成较长的卸压带，从而预防突出的发生。 煤层注水。通过钻孔将压力水注入煤层，使煤体湿润以改变煤的物理机械性质，减小或消除突出的危险性。（3）、隧道施工过程中除采取上述防治措施外，尚应在设计、施工方面重点考虑：1）加强施工通风，强化措施。2）施工中应详细记录瓦斯涌出地段涌出量的变化、工程地质及水文地质情况，加强瓦斯检查和量测工作。3）洞内机电设备必须采用防爆型，坑道内只准用电缆，不得使用皮线。4）加强安全教育，严格遵守安全生产有关规程的规定：开挖工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼，并在放炮地点附近20m以内严禁放炮；达到1.5%必须停止工作、撤出人员、切断电源进行处理；个别地段达到2%时，人员撤离并立即进行处理，瓦斯浓度必须在1%以下，才准开动机器。禁绝火源火种入洞。5）当隧道通过煤层时，宜采用水炮泥，放炮喷雾，装岩（煤）洒水和通风等综合防尘措施。6）含瓦斯地段隧道衬砌断面，宜采用带仰拱的封闭式衬砌或加厚铺底，并视地质情况向不含瓦斯地段延伸一段距离（一般可采用1020m）。对施工缝、沉降缝采用膨胀水泥砂浆填塞严密。7）瓦斯含量较高而且压力很大时，除采用上述封闭式衬砌结构外，还应向衬砌背后压注水泥化学浆液，隔绝瓦斯通路。当采用复合式衬砌时，结合防水要求局部或全部设防水层籍以隔绝瓦斯渗入洞内。8）整体式衬砌或复合式衬砌的二次衬砌，宜采用就地灌筑混凝土，加强捣固，提高混凝土的密实性，或采用防水混凝土。9）无论正洞或其它辅助坑道，必须随掘进随衬砌，务使迅速缩小围岩暴露面，尽快封闭瓦斯地段，以免瓦斯积滞。10）隧道竣工后，应继续对瓦斯渗入及含量进行观测，当封堵等措施仍无法隔绝时，应考虑增设运营期间机械通风。（4）、防止爆炸的主要技术措施：、选择能反映灾区瓦斯变化的关键地点，对爆炸性混合气体进行监测。、火灾在工作面附近，应保持正常通风，防止瓦斯积聚，如果已停风，切不可再送风，可设法切断自然供风，造成缺氧条件使火灾自行熄灭；、因火灾中断工作面的通风，使工作面涌出的瓦斯得不到排除，因此必须撤出人员；、因瓦斯喷出、突出造成瓦斯燃烧时，如果喷出和突出数量较小，而且瓦斯浓度在爆炸界限以下，应保持正常通风或加大供风量，以防止瓦斯浓度上升，发生爆炸。 如果瓦斯喷出和突出的数量很大，且为高浓度瓦斯时，应停止供风或隔断风流，对火灾进行封闭；3、处理爆炸事故的一般技术措施：1.首先对遇险、遇难人员立即进行抢救；2.爆炸引起火灾而灾区内有遇难人员时，必须采取直接灭火法灭火；3.在保证进风方向人员已全部撤离的情况下，可以考虑采用反风措施；4.确认没有二次爆炸危险时，可以对灾区进行通风，排除有毒有害气体。4、处理爆炸事故的安全注意事项：1.救护队在执行任务前，必须了解事故性质，并制定侦察工作的安全措施，方能进入灾区进行侦察；2.抢救队进入灾区后，必须随时检查瓦斯和其它气体浓度，掌握各种气体浓度的变化，采取措施防止瓦斯连续爆炸。待采取措施后，确认没有爆炸危险，方可进行工作；3.救护队进入灾区前，应切断灾区电源；4.不应轻易改变通风系统，以防引起风流变化，发生意外事故；5.5.在有明火存在时，要严格控制风速，不使煤层飞扬；5.6.注意坍方冒顶，必要时应设临时支护。6、煤与瓦斯突出事故处理技术措施：1.处理瓦斯喷出、突出事故的措施：救护队迅速抢救灾区遇难人员，并对充满瓦斯的坑道进行处理；通知灾区附近受到威胁的人员停止工作，撤出危险地段；迅速采取措施，以最大风量供给灾区，以最短路线排除瓦斯；为了防止瓦斯扩散，应封堵瓦斯排放源；安全注意事项：进入隧道抢救遇难人员，首先要切断电源，以防止人员触电和出现火花引起瓦斯爆炸；进入隧道必须认真检查气体和温度的变化，发现气体中一氧化碳和温度升高现象，应提高警惕，查明原因；当瓦斯喷出突出，发生燃烧时，可采用干粉、惰气灭火等措施，将火源扑灭，如果是大型瓦斯燃烧事故，应立即撤出人员，对灾区进行封闭；排放瓦斯时，应尽量避免排放的瓦斯空气流经过带电的电气设备，瓦斯浓度超过0.75%的气流排出洞口，洞口50m内应设岗哨。严禁烟火，除特许的人员以外，其它人员不得接近该地；为防止二次突出，防止突出孔洞的煤岩坍落伤人，应设置防护板，打密集支柱；处理二氧化碳突出的事故，要戴好防烟眼镜。超限排放瓦斯的一般原则：超限排放瓦斯应由救护队执行；瓦斯通过的坑道，必须切断电源；不得在经过没有熄灭的火区排放瓦斯；为了加快瓦斯的排放速度，应减少坑道内通风阻力，消除坑道堵塞物；排放瓦斯时，瓦斯流经的坑道必须撤出人员，没有佩戴氧气呼吸器的人员，不得进入排放瓦斯的坑道；在洞内总回风道中排出的瓦斯浓度超过0.75%时，必须撤出人员，切断电源。瓦斯排放技术措施：瓦斯含量不大时，使其自然排放，亦可用风筒或风管将瓦斯引至回风流或距工作面20m以外的坑道中，以保证工作面开挖放炮的安全；当瓦斯量大，喷出强度大，持续时间长，则可插管排放；在开挖工作面前方接近煤层2m左右，向煤层打若干超前钻孔排放瓦斯，钻孔周围形成卸压带，使集中应力移向煤体深部，达到防止突出的目的；当开挖面瓦斯含量较大，而且裂隙多、分布广时，可暂停开挖，封闭坑道抽放瓦斯。八、本隧道施工的有关专项要求1、瓦斯工区钻孔作业应符合下列规定：压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃风管。风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。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。瓦斯工区内固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。电缆的连接应符合下列要求：电缆与电气设备连接，必须使用与电气设备的防爆性能相符合的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。瓦斯工区内的低压电气设备，严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器。瓦斯工区照明灯具的选用，应符合下列规定：已衬砌地段的固定照明灯具，可采用EXd型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用