隧道有毒有害气体检测设备功能及监测专项方案

迪庆州维西迪庆州维西(塔城塔城)至德钦公路改建工程茨中隧道工程至德钦公路改建工程茨中隧道工程 隧道有害气体检测设备及监测隧道有害气体检测设备及监测 专项方案专项方案 编制：编制： 复核：复核： 审核：审核： 施工单位：核工业华东建设工程集团公司迪庆州维西施工单位：核工业华东建设工程集团公司迪庆州维西(塔城塔城) 至德钦公路改建工程茨中隧道工程至德钦公路改建工程茨中隧道工程 项目经理部项目经理部 二二 0 一五年五月十二日一五年五月十二日 目目 录录 一、工程概述一、工程概述.- 2 - 二、编制依据二、编制依据.- 2 - 三、监测目的及内容三、监测目的及内容.- 3 - 四、生产过程中常见的有毒、有害气体四、生产过程中常见的有毒、有害气体.- 3 - 五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数.- 6 - 六、仪器的功能及使用说明六、仪器的功能及使用说明.- 6 - 五、有害气体监测管理五、有害气体监测管理.- 24 - 六、监测及数据整理分析六、监测及数据整理分析.- 24 - 七、有害气体综合治理七、有害气体综合治理.- 27 - 八、具体要求八、具体要求.- 29 - 隧道有害气体检测设备及监测专项方案隧道有害气体检测设备及监测专项方案 一、工程概述一、工程概述 茨中隧道设计为单洞双向双车道隧道，起讫桩号：K192+195K194+615， 长 2420m，属长隧道。隧道最大埋深 567.83m。隧道区域地处青藏高原南延部 分的横断山脉中。经过多期次的地质构造运动地层岩性受到挤压褶皱、断裂破 碎、变质等作用。特别受到东边 F1 大石头断裂带和西边 F2 茨中断裂带的强烈 影响，隧道围岩节理裂隙、小断裂、褶皱发育岩体破碎，多以、级围岩为 主，只有埋深较大，风化较弱处有少量的级围岩。隧道处于澜沧江左岸的陡 坡中，滑坡段海拔高度在 18652280m 间，为构造剥蚀、江水侵蚀的高山地 形地貌。坡度很陡，最大可达 65,地形变化极大。设计为无瓦斯隧道，为预防 有害气体突出，避免灾害性事故发生,加强对有害气体的监测,用监测信息指导 隧道施工,同时对有害气体进行综合治理。 二、编制依据二、编制依据 1.公路隧道施工技术规范（JTJ04294） 2.公路工程施工安全技术规程（JTJ07695） 3.公路隧道设计规范 (JTG D70-2004) 4.铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002） 5.作业场所空气中粉尘浓度测定方法GB5748 - 85 6.公路水运工程安全生产监督管理办法(交通部 2007 年第 1 号) 7.危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质200987 号 8.建设工程安全生产管理条例国务院令 （第 393 号） 9.煤矿安全规程 10.防治煤与瓦斯突出细则 11.项目工程施工组织设计 12.项目施工设计图纸及实际情况 三、监测目的及内容三、监测目的及内容 （一）监测目的（一）监测目的 1、防止在隧道施工过程中,有害气体超限带来危险,确保人身、机械和工程 安全。 2、根据有害气体的含量高低、浓度多少,采取相应的技术措施。 3、检验技术措施效果,正确指导隧道施工。 4、为瓦斯隧道施工积累经验。 （二）监测内容（二）监测内容 瓦斯是煤矿井巷和隧道施工中，从煤层、岩层和隧道围岩中逸出的各种有 害气体（其中主要成份是俗称沼气的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氮、重烃及 其化合物，包括乙烷、丙烷、丁烷等气体）的总称。是大量植物沉积埋藏在地 下深处，在缺氧情况下经地层高温高压的作用下在进入煤的变质碳化过程中产 生的气体。 瓦斯通常在碳质岩内或者附近发现，尤其在煤层、页岩和含油层以及其他 产生瓦斯的岩石上的多孔地层，另外在泥炭、有机粉砂和有机体在潮湿环境下 腐烂的地方也会有瓦斯存在。瓦斯可以沿断层、节理或者多孔岩石横向通过相 当一段距离。如果被覆盖的不渗水地层限制，瓦斯会在湖和水下累积。 瓦斯通常以气压袋形式存在，当气压袋被刺破(如钻眼）后，由于稳定的渗 入、严重散发或者突然涌入，在开挖区域将有瓦斯出现：伴随一定煤层中的地 质扰动，瓦斯也会以强烈爆发的形式（通常含有大量煤尘）产生。溶在地下水 中的瓦斯气体进入隧道后，气体会从水中释放出来，进入隧道空气中。 根据茨中隧道有害气体的实际情况,瓦斯(CH4) 、一氧化碳(CO) 、二氧化碳 (CO2) 作为主要监测对象,而把一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对 象。 四、生产过程中常见的有毒、有害气体四、生产过程中常见的有毒、有害气体 在生产过程中对财产与人的健康、生命造成危害的因素大体上可以分为物 理、化学与生物三方面。其中化学因素的影响危害性最大。而有毒有害气体又 是化学因素中最普遍、最常见的部分。 有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。有毒气体又根据他们对人 体不同的作用机理分为刺激性气体、窒息性气体和急性中毒的有机气体三大类。 其中刺激性气体包括氯气、光气、双光气、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、 氨气、臭氧等气体。刺激性气体对机体作用的特点是对皮肤、黏膜有强烈的刺 激作用，其中一些同时具有强烈的腐蚀作用。刺激性气体对机体的损伤程度与 其在水中的溶解度与作用部位有关。一般来说，水溶性大的化学物，如氯气、 氨气、二氧化硫等对眼和上呼吸道迅速产生刺激作用，很快出现眼和上呼吸道 的刺激症状；水溶性较小的化学物，如光气、二氧化氮等，对下呼吸道及肺泡 的作用较明显。刺激性气体造成的病变的严重程度除化学物本身的性质外，最 重要的是与接触化学物的浓度和时间密切相关。短期接触高浓度刺激性气体， 可引起严重急性中毒，而长期接触低浓度则可造成慢性损伤。急性刺激性气体 中毒通常先出现眼及上呼吸道刺激症状，如眼结膜充血、流泪、流涕、咽干、 咳嗽、胸闷等症状，随后这些症状可减轻或消失，经过几小时至 3 天不等的潜 伏期后症状突然重现，很快加重，严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿， 表现为剧烈咳嗽、咯白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绀等，可因肺水肿或 并发急性呼吸窘迫症等导致残废。 窒息性气体包括一氧化碳、硫化氢、氰氢酸、二氧化碳等气体。这些化合 物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。一氧化碳进入体内后主要与红细 胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而组 织细胞得不到足够的氧气。氰化氢进入机体后，氰离子直接作用于细胞色素氧 化酶，使其失去传递电子能力，结果导致细胞不能摄取和利用氧，引起细胞内 窒息。甲烷本身对机体无明显的毒害，其造成的组织细胞缺氧，实际是由于吸 入气中氧浓度降低所致的缺氧性窒息。硫化氢进入机体后的作用是多方面的。 硫化氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导 致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了组 织细胞的缺氧另外，高浓度硫化氢通过对嗅神经、呼吸道黏膜神经及颈动脉窦 和主动脉体的化学感受器的强烈刺激，导致呼吸麻痹，甚至猝死。 急性中毒的有机溶剂有正己烷、二氯甲烷等。上述有机挥发性化合物同以 上无机有毒气体一样，也会对人体的呼吸系统与神经系统造成危害，有的致癌， 比如苯。由于有机化合物大多为可燃的物质，所以对于有机化合物的检测以前 大多检测他的爆炸性，但有机化合物的最低爆炸极限远远大于它的 MAC（空 间最大允许浓度）的值。也就是说，对有机化合物的毒性进行检测是必要的， 也是必须的。 可燃性气体的危害主要是气体燃烧引起爆炸，从而对财产与人的生命造成 危害。但可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件。一定量的可燃气体、足够的 氧气与点燃的火源。以上三个条件缺一不可。通常将可燃气体发生爆炸的气体 浓度称为最低爆炸极限，一般用 LEL 表示。不同的可燃气体具有不同的 LEL。所以对于可燃气体的检测一般检测它的 LEL。 有毒、有害 气体 TWA （8 小时统计 权重平均值） STEL （15 分钟短期暴 露水平） IDLH （立即致死量） ppm MAC （空间最大允许 浓度）mg/m3 氨气 NH3253550030 一氧化碳 CO 25/150030 氯气 Cl20.51301 氰化氢 HCH 104.7500.3 硫化氢 H2S101530010 一氧化氮 NO 25/100/ 二氧化硫2510015 SO2 VOC*50100/ 五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数 隧道中的常见有毒、有害气体极限浓度参数如下表所示： 序号有 害 气 体 名 称极 限 浓 度 1瓦斯（CH4）1 2一氧化碳（CO）0.0024 3二氧化碳（CO2）1.5 4硫化氢(H2S)0.00066 5二氧化硫(SO2)0.0005 6氨(NH3)0.0004 7二氧化氮(NO2)0.0025 8氮氧化合物(NOn)换算 NO2的浓度不得超过 5mg/m3 9粉尘每立方米空气中，含有 10以上 游离二氧化硅的粉尘必须在 2mg 以下 六、仪器的功能及使用说明六、仪器的功能及使用说明 我国有害气体监测技术发展较快,目前部分煤矿已采用全自动电脑监控,但其 成本较高。根据茨中隧道实际情况和经济比较等,在确保监测准确的前提下,选 用四合一便携式气体检测报警仪。 五、有害气体监测管理五、有害气体监测管理 1、人员配置、人员配置 成立专业检测组，所有检测人员经专业技术培训，24h 值班,做到分工明确， 责任明确，保证仪器精确度，一切情况直接向指挥或管理系统人员汇报。 管理人员进洞检查要携带便携式检测仪器。所有施工人员应经常注意洞内 固定检测仪器位置、气体浓度情况等，以此形成所有洞内施工人员全员监测有 害气体。 2、培训、培训 专职检测员进行专业技术培训，取得资格证后方可上岗，所有进洞施工人 员要经过有关知识培训，合格后方可进洞施工。 3、监测、监测 按有关规定对有害气体进行监测，并对煤系地层和高含气段地层，实行重 点监测，增加监测断面的密度。 4、监测数据整理分析、监测数据整理分析 在洞内检测的同时，做好各种有害气体浓度变化的记录，并及时汇总到组 织指挥系统。 对有害气体监测数据的整理分析，是指导隧道施工、协调各工序间关系， 确保施工生产在安全的前提下，能有序地进行。 5、管理措施、管理措施 、检测仪器专人保管、充电。应随时保证测试的准确性，按各种仪器说 明书要求，定期送地区级以上检查站鉴定，日常每 3 天校正一次，对仪器大修 送国家认定机构进行修复。 、每个检测点应设置明显的记录牌，每次检测应及时填写在气体检测记 录表上，并定期逐级上报。 六、监测及数据整理分析六、监测及数据整理分析 （一）监测频率及位置（一）监测频率及位置 因本隧道为非瓦斯隧道，因此监测频率较瓦斯隧道少，在围岩变化时必须 进行监测，同时每班监测不得少于一次，遇有突发气体时，每班可根据情况进 行多次监测，检监时每一百米检测 3 个断面，每个断面测五个点:即拱顶、两 侧拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。重点监测的风流和场地包括:开 挖面回风流、放炮地点附近 20 m 以内的风流、局部坍方冒顶处、各种作业台 车和机械附近 20 m 处以及隧道顶部局部凹陷有害气体易于聚集处等;地质破碎 带处应及时检查。 （二）监测数据整理分析（二）监测数据整理分析 瓦检人员在洞内检测的同时,做好各种有害气体浓度变化的记录,并及时汇 总分析，指导隧道安全施工，如遇特殊情况及时向值班负责人报告，以便采取 紧急应对措施。（气体检测记录表附后） 附表： 迪庆州维西(塔城)至德钦公路改建工程茨中隧道工程 项目 气体检测记录表气体检测记录表 施工单位：核工业华东建设工程集团公司 本表编号： 监理单位：云南省公路工程监理咨询公司 检测仪器:便携式复合气体检测仪 检测数值 一氧化碳 CO 硫化氢 H2S 氧气 O2 其 他 LEL 检测时间部位规定限值： 15mg/m3(12pp m),安全临界 浓度 24ppm 规定限值： 15mg/m3(10pp m),安全临界 浓度 20ppm 规定限值： 下限 18.0%vol,上 限 23.0%vol 规定限值：最 高允许浓度为 20%LEL,安全 临界浓度 50% 是 否 超 标 说明：1、硫化氢气体浓度不得超过 15mg/m3（10ppm）安全临界浓度 20ppm；高原地区一氧化碳最 高允许浓度 15mg/m3（12ppm），安全临界浓度 24ppm；可燃气体最高允许浓度为 20%LEL 安全临界 浓度 50%。2、气体浓度在标准范围时，每间隔 1-2 小时检测一次,每个断面测五个点：即拱顶、两侧 拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。3、当气体浓度超过标准，没有达到安全临界浓度时，不 间断检测。4、发现达到临界值或发生报警时，应立即停止作业。按相应的应急程序处理。 施工单位检测人： 安全监理工程师： 七、有害气体综合治理七、有害气体综合治理 目前对隧道内有害气体的综合治理，主要是采用超前探测、排放、通风、 防护、注浆止气及气密性砼封闭等方法对有害气体进行综合治理。 1、超前探测、排放、超前探测、排放 利用 KDL-3 型防爆地质雷达对开挖面至前方 60m 范围进行超前探测，了 解其地层构造、含气状况，对探测出的裂隙发育、连通性好的含气层或较大的 气囊，用 ZY-150 型钻机进行超前钻探，对有害气体进行判断，并通过钻孔排 放有害气体。在隧道每个开挖循环作业钻孔前，加强局部爆破钻孔对开挖面前 方 5m 范围进行探测，判断是否有有害气体逸出。 超前钻孔的位置可根据岩层产状确定：当掘进由煤层顶板进入煤层时，超 前钻孔布置在隧道底部；反之，当掘进由煤层底板进入煤层时，超前钻孔布置 在隧道顶部。采用 5m 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。同时由于科学布孔，最大限度的发挥了钻孔 作用。超前探孔还可兼做炮眼，节约成本，提高功效。 2、通风、通风 通风是降低有害气体浓度、防止有害气体积聚的最有效手段；通风可以不 断向洞内送入新鲜空气，排出有害气体和降低粉尘浓度，从而改善洞内施工环 境，确保洞内施工安全和人员身体健康，提高生产效率。 通风标准：通风标准： 根据经验及安全规范要求，通风量至少应满足以下要求： a、洞内空气含氧量不得少于 20%，并保证洞内施工人员每人每分钟能获 得 4m3 的新鲜空气。 b、粉尘允许浓度，每立方米空气中，含有 10%以上游离二氧化硅的粉 尘必须在 2mg 以下。 c、洞内有害气体最高允许浓度标准见表 2。 d、洞内最小风速：Vmin=0.25（m/s）。 3、防护、防护 、在有害气体含量高地段施工，作业人员必须携带个体自救器。爆破采 用煤矿许用安全炸药，非电毫秒起爆系统和电雷管引爆，洞内人员全部撤离， 洞外起爆。通风后，先由救护人员带灭火器、自救器及检测仪进入工作面，经 检查无燃烧、无有害气体涌出后再供电，待检测各种有害气体浓度降至安全标 准以下后，才能开始施工作业。 、洞内不能停止通风，必须有备用电源。 4、注浆止气、注浆止气 对有害气体含量高地段，为施工及营运安全，采用小导管注浆封闭周边围 岩裂隙，防止有害气体渗漏。使用 42 钢管钻梅花孔，管长 5m ,沿开挖周边以 58外插角钻孔，钢花管插入孔内，孔口用锚固剂堵塞缝隙，注浆用水泥-水 玻璃双液浆掺 BR 增加型防水剂，配合比为：水：水泥：水玻璃：防水剂 =1：1：0.67:0.256,注浆压力 0.70.9 MPa 。 5、气密性砼、气密性砼 在瓦斯设防段，初期支护采用气密性喷砼封闭瓦斯，二次衬砌采用全封闭 复合式衬砌，模筑气密性砼，气密性砼渗透系数小于 1010-11cm/s。 6、防爆与防煤层瓦斯突出、防爆与防煤层瓦斯突出 有害气体防治,最重要的内容就是防爆与防煤层瓦斯突出。防爆可通过加 强通风对洞内瓦斯进行稀释，使其浓度降至安全浓度以下；同时采取控制火源、 使用防爆电器、防爆机械等手段实现。而防煤层瓦斯突出，必须先预测煤层是 否具有突出危险，然后根据预测情况采取相应的措施。 在隧道工作面距煤层 5m 垂距时停止掘进，掌子面布置 3 个测压钻孔，测 定瓦斯压力和瓦斯涌出量。如瓦斯压力大于 1MPa 或单孔涌出量大于 5L/min 时，必须采取防治突出措施，同时近距离布孔排放瓦斯，释放瓦斯压力；当瓦 斯压力降至 0.61Mpa（或瓦斯压力本身为 0.61Mpa）时，可采用远距离放 炮或微震动爆破法揭穿煤层。若瓦斯压力小于 0.6Mpa 时，可正常掘进。 为了保证既能一次揭开煤层，又不致围岩因过度“震动”而引起坍塌，应结 合掘进在工作面进行爆破试验，不断调整和修正爆破参数，使之达到最佳的爆 破效果，并尽可能减少对围岩的扰动。揭煤后应及时支护，加固围岩，以防坍 塌；并尽快采用气密性砼衬砌封闭，以防瓦斯渗出。 7、其它方法、其它方法 利用有害气体的化学、物理特性，采取下列措施,也可降低有害气体浓度。 、对 H2S 气体，可向煤体或岩体压送石灰水及化学浆液。 、水幕降尘，把水雾化成微细水滴射到空气中，使之与空气中的粉尘碰 撞，则尘粒附于水滴上，