铁路隧道瓦斯监测及检测专项方案

中国电建凯里环城高速公路北段PPP项目EPC总承包部隧道瓦斯监测及检测专题方案审核：复核：编制：中国电建凯里环城高速公路北段PPP项目EPC总承包四分部10月14日目录第一章瓦斯工区等级划分及确定方法 -2-第二章瓦斯监测及检测方案 -2-一、瓦斯监测及检测 -2-（一）、瓦斯监测内容及目标 -2-（二）、监测依据及实施标准 -2-（三）、瓦斯监测体系 -3-（四）、监测数据搜集和分析 -10-三、防爆方法 -12-(一)、预防瓦斯浓度超限和瓦斯积聚 -12-(二)、预防引爆瓦斯方法 -13-第一章瓦斯工区等级划分及确定方法依据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-)4.1.3节中要求：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。在隧道施工中发觉有瓦斯涌出，必需经专业机构检测判定，依据判定结果按相关要求进行瓦斯等级管理。第二章瓦斯监测及检测方案一、瓦斯监测及检测（一）、瓦斯监测内容及目标瓦斯爆炸是施工中最大安全隐患。瓦斯爆炸3个必需条件：一是要有一定浓度瓦斯(关键为CH4)；二是要有火源；三是要有足够氧气。要达成安全生产目标，就必需从瓦斯监测、通风、设备防爆等综合预防方法下手，杜绝洞内同时含有瓦斯爆炸3个必需条件。经过对瓦斯实时监测，控制和预防瓦斯浓度超限，是预防瓦斯爆炸发生关键。在施工中，对安全生产影响最大是瓦斯(关键成份是CH4)、二氧化碳(C02)浓度。故在本隧道施工中，关键以CH4、C02为监测对象，监控隧道内有害气体浓度。瓦斯监测目标：①预防在施工过程中，有害气体浓度超限造成灾难，以确保施工安全和施工正常进行；②依据监测到洞内有害气体浓度大小，立即采取对应技术方法；③检验防排瓦斯技术方法效果，正确指导隧道施工，为科学组织施工提供依据。（二）、监测依据及实施标准1、监测依据铜锣山隧道瓦斯监测，关键以《煤矿安全规程》（）；《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-)、《防治煤矿瓦斯突出细则》、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》〔AQ1029－〕为关键依据，依据上述规程进行有害气体监测、控制。2、瓦斯限值和处理隧道岩层中瓦斯涌出浓度大小是危险程度标志，施工中必需将瓦斯浓度控制在安全限值以内。

（三）、瓦斯监测体系为了安全起见，隧道施工瓦斯监测采取人工和自动相结合监测方法，二者监测数值相印证，避免误报现象。1、人工检测人工检测由瓦斯检验员实施检验瓦斯，瓦斯检验员必需经专门培训，考试合格，持证上岗。依据《煤矿安全规程》及相关要求，专职瓦斯检验员必需使用光干涉式甲烷测定器检验瓦斯，同时检测CH4（甲烷）和C02（二氧化碳）两种气体浓度。（1）、光干涉式甲烷测定器光学瓦斯检测器是依据光干涉原理制成，除了能检验CH4浓度外，还能够检验C02浓度，瓦斯浓度在0％～l0％，使用低浓光干涉甲烷测定器；瓦斯浓度在10％以上，使用检测范围是0％～l00％高浓度光干涉式甲烷测定器。光干涉式甲烷测定器属机械式瓦斯检测仪器，含有仪器使用寿命长，经久耐用特点，但受环境和人员操作等多个原因影响，为了能确保检测结果正确有效指导施工、预防安全事故发生，必需注意以下事项：

①使用前，须检验水分吸收管中硅胶和外接C02吸收管中钠石灰是否变质失效，气路是否通畅，光路是否正常；将测微组刻度盘上零位线和观察窗中线对齐，使干涉条纹基准线和分划板上零位线相对齐，取和待测点温度相近新鲜空气置换瓦斯室内气体。②检测时，吸收气体通常捏放皮球以5～l0次为宜。③测定甲烷浓度时，要接上C02吸收管，以消除C02对CH4测定结果影响。④测C02浓度时，应取下C02吸收管，先测出二者混合浓度，减去已测得CH4浓度即可粗略算出C02浓度。⑤干涉条纹不清，是因为隧道中空气湿度过大，水分不能完全被吸收，在光学玻璃管上结雾或灰尘附着所致，只要更换水分吸收剂或拆开擦拭即可。⑥C02吸收管中钠石灰失效或颗粒过大，C02会在测定CH4浓度时混入瓦斯室中，使测定CH4值偏高，所以要立即更换钠石灰，确保仪器测量正确。⑦空气不新鲜或经过瓦斯气路不通畅，对零地点温度、气压和待测点相差过大，均会引发零点漂移，所以必需确保在温度、气压相近新鲜气流中换气对零。（2）、人工检测瓦斯测点部署和检测要求：1)、测点部署（即检测地点）：①、掌子面（即掘进工作地点）；②、回风；③、进风、即全部压入式扇风机入口处风流；④、全部洞室；⑤、总回风（即抽出式关键扇风机入口风流）；⑥、放炮点；=7\*GB3⑦、超前地质预报作业钻孔（或探孔）点；其它瓦斯可能积聚和发生瓦斯事故地点（依据各级领导和专题方法要求按需设置），如：放炮地点等处。2）、检测要求：①、隧道中各测点人员使用光干涉式甲烷测定器检测时，采取五点法检测，即对巷道顶部、腰部两侧、底部两侧距巷道周围200mm处检测，取五点中最大浓度为该处瓦斯（含二氧化碳）浓度，进行日常管理；②、躲避式物资存放洞室人工瓦斯检测应在洞室最里处检测，衬砌断面改变处于断面改变最高处检测，仍采取五点法检测；③、掌子面检测应在掌子面前0.5米至1米处断面中检测，回风检测应在距回风口往掌子面15米断面中检测，进风检测应在压入式扇风机入口处检测，高冒区检测应采取五点法在高冒区检测，总回风应在抽出式关键扇风机入口前平直巷道中检测；④、检测频率（次数）要求：洞室、总回风、高冒区、进风、回风、掌子面标准上每两小时检测一次；电焊时每小时检测一次；掌子面出渣时每一小时检测一次，检测按五点法进行，放炮地点每放一次炮均应按“一炮三检”制要求检测（对爆破地点和起爆地点风流中瓦斯浓度进行检验，CH4浓度低于0.5%方可放炮）。⑤、浓度控制及方法：依据《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯隧道技术规范》等相关要求，结合本隧道施工工程项目部相关严格控制瓦斯浓度要求，本方案瓦斯检测浓度控制标准为：当瓦斯浓度达成0.3%时报警（瓦检人员向现场责任人报警，由现场责任人向各级领导汇报并立即组织相关人员查明原因进行处理），当瓦斯浓度达成0.5%时，瓦检人员应立即向现场施工责任人汇报，由现场施工责任人立即组织停止工作，撤出人员，切断隧道中电源，并汇报项目部经理，由项目经理向各级领导汇报，由相关专业人员制订方法，进行处理。瓦斯浓度低于0.4%方可复电。⑥、统计：瓦斯检验员检验瓦斯后应统计在当班瓦斯手册和现场瓦斯检验牌板上。⑦、隧道高处瓦斯检验、应使用瓦斯检验杖和折叠人字梯，以确保巷道高处瓦斯检验到位。⑧、光干涉甲烷测定器每六个月必需进行一次检定，合格方可使用，使用人员日常使用中发觉仪器故障，必需立即送相关专业人员维修，以确保仪器完好。2、自动监测本方案自动监测采取便携式甲烷（自动）检测报警仪和瓦斯安全监测系统进行监测。（1）、便携式甲烷（自动）检测报警仪监测要求：①、携带人员:进入撑子面和隧道内以下人员必需携带便携式甲烷（自动）检测报警仪连续监测工作地点瓦斯浓度：a、放炮员；b、班组长、c、现场值班责任人、d、到隧道检验各级管理人员（每一行人最少携带一台）、e、流动作业检修人员、f、各类机车驾驶员、g、其它相关人员；②、便携式甲烷（自动）检测报警仪报警点设置：报警点一律设置为CH4浓度0.3%；③、便携式甲烷（自动）检测报警仪必需由监测组专员统一管理，连续使用8小时必需缴回仪器室充电。每七天必需进行一次调校，每六个月必需送专业机构检定一次，合格方可使用，以确保仪器灵敏、可靠。（2）、瓦斯安全监控系统设计：隧道施工使用瓦斯监测系统目标是为了经过采取新技术来改善掘进过程中安全情况，即隧道不管是采取简单检测手段还是采取复杂瓦斯监测系统，其目标全部是：改善隧道内环境和安全条件，提升开挖进度，确保隧道按时完工。为此，监测系统选择关键应从以下多个方面考虑。(1)瓦斯隧道灾难情况如隧道瓦斯涌出量、冲击地压及地温地热等灾难及程度全部是确定建立隧道瓦斯监测系统类型依据。(2)瓦斯隧道实际施工情况要依据隧道施工中开挖面数量、机电设备安装地点、数目等需要监测地点数量来确定瓦斯监测系统装备容量，并应在此基础上再考虑20％～30％备用量。(3)系统功效选择隧道瓦斯监测系统时应优先配用计算机系统进行数据处理，不仅软件功效要强，而且要易于开发、有足够容量、能够用于数据统计、计算及报表编制工作。在计算机选型上应优先使用兼容机种，要能方便和工区计算机联网。(4)综合技术、经济方面在进行隧道瓦斯监测系统选型时应从技术优异性、性能稳定性、安全和经济效益、使用维护方便性等方面进行综合技术经济分析，以作为选择隧道瓦斯监测系统依据。（3）、监测系统选型标准上，被监测信息量是确定系统大小依据。结合隧道实际情况，考虑以上配置原因，轩盘岭隧道选择KJ101N型瓦斯安全监测系统（隧道出口和进口各安设一套该系统）。KJ101N自动监测系统采取分部式网络化结构，一体化嵌入式设计，含有红外遥控设置，独特三级断电控制和超强异地交叉断电能力，可实现计算机远程多级联网集中控制和安全生产管理。系统由洞外计算监控中心、洞内分站、洞内风速传感器、低浓度瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、远程断电仪和自动报警器组成，工作原理图1所表示。图1

KJ101N一体化监控系统原理示意图隧道进出口自动瓦斯监测系统分别由l台主控计算机、3台洞内分站、15台低浓度瓦斯传感器、3台风速传感器、2台远程断电仪、1台报警器、l套设备电源和1台备用电源组成（以上设备为现场安设设备、未含备用设备）。系统瓦斯监测范围设置为：0％～4％CH4，瓦斯检测反应速度≤30s；风速监测范围设置为：0．3～15m／s。系统可实现洞内传感器声光报警及洞外监控中心自动报警。（4）、信息传输系统电缆选择及部署要求①监测系统传输电缆要专用，以提升可靠性。②监测系统所用电缆要含有阻燃性。③监测系统中各设备之间连接电缆需加长或作分支连接时，被连接电缆芯线应采取接线盒或含有接线盒功效装置，用螺钉压接或插头、插座插接，不得采取电缆芯线导体直接搭接或绕接方法。④含有屏蔽层电缆，其屏蔽层不宜用作信号有效通路。在用电缆加长或分支连接时，对应电缆之间屏蔽层应含有良好连接，而且在电气上连接在一起屏蔽层通常只许可一个点和大地相连。⑤全部传输系统直流电源和信号电缆尽可能和电力电缆沿隧道两侧分开敷设，若必需在同一侧平行敷设时，它们和电力电缆距离不得小于0．5m。（5）、分站安装要求①、分站应安装在便于工作人员观察、调度、检验、支护良好、无滴水、无杂物地方。其距离洞口高度不应小于0．3m，并加垫木或支架牢靠固定。独立声光报警箱悬挂位置应满足报警声能让周围人听到要求。②、分站部署：见监控系统部署图（图1）主峒进口设1台分站（主峒出口一样设置）、平导峒进口设1台分站（平导峒出口一样设置），总回风设置1台分站（总回风离地面近，可安设在地面）。（6）、传感器部署安装要求因为各处隧道断面大，为了有效监测瓦斯浓度，应安设瓦斯传感器隧道内同一断面上设置两台瓦斯传感器，即巷道右上部、左上部两台瓦斯传感器。多种传感器安装还必需符合传感器说明书要求。隧道传感器部署必需符合图2要求，并应满足下列要求。1）、掌子面（工作面）传感器部署要求隧道各掌子面设低浓度瓦斯传感器4台（具体位置见附图2），报警浓度为0.3％CH4，瓦斯断电浓度为0．5％CH4，复电浓度为小于0.4％CH4，断电范围为掌子面中全部非本质安全型电气设备。在实际施工过程中，使用瓦斯自动检测报警断电仪掌子面，只准人工复电。人工复电前，必需进行瓦斯检验，确定瓦斯浓度低于0.4%后，方可人工复电。各掌子面还设一台温度传感器，连续监测掌子面温度，报警点设置为30℃。掌子面各类传感器在放炮时应由施工人员移至安全地点，预防放炮时损坏传感器，放炮后移回。2）、洞室和断面改变处传感器部署要求依据隧道内实际情况，隧道洞室和断面改变凹陷处传感器部署在顶部最高点向下200mm处。3）、回风传感器部署要求平导、隧道掌子面回风中各设瓦斯传感器两台（具体位置见图1），报警浓度为0．3％CH4，瓦斯断电浓度为0．5％CH4，复电浓度为小于0．4％CH4，断电范围为回风区全部非本质安全型电气设备。4）、进风传感器部署要求：各掘进工作面进风流中（压入式扇风机入口处风流中）各安设一台瓦斯传感器（在断面中具体位置见图2）。其报警浓度设置为0.3%CH4，断电浓度为0.5%CH4，复电浓度为0.4%CH4。断电范围为：扇风机供风巷道内全部非本质安全型电气设备。5）、总回风巷传感器部署设计：总回风巷中部署两台瓦斯传感器，一台风速传感器。瓦斯传感器报警点设置为0.3%CH4，风速传感器报警点下限为0.25m/s，上限为5m/s，各传感器在断面中具体位置见图二所表示。6）、机电设备开停传感器设置：抽出式关键扇风机2台（使用一台备用一台），压入式局部扇风机2台（主峒、平导洞各一台），分别设一台机电设备开停传感器，连续监测设备运行情况。7）、馈电传感器设置：馈电传感器设置同机电设备开停传感器设置相同8）、风门开关（状态）传感器设置：在平导口风门处设置一组风门开关（状态）传感器，连续监测风门状态，确保通风系统稳定。9）、筒开停传感器设置：每个压入式局部扇风机供风风筒内（撑子面往外50米风筒内）设置一台风筒传感器，连续监测风筒内有没有风量。10）、远程断电器：每个掘进巷道中设置一台低压远程断电器，起到超限断电作用。11）、检测员检测，峒室、高冒区瓦斯浓度达成0.3%，应立即安设瓦斯传感器，其报警点设置为0.5%。（7）、安设传感器其它注意事项①传感器应自由悬挂，其迎风流和背风流O．5m之内不有阻挡物。②传感器悬挂处支护要良好，无滴水，走台架过程等不会损坏传感器。（8）洞口中心站部署要求中心站计算机电源应由在线式不间断电源或交流稳压器加后备式不间断电源（供电大于2小时）供给。中心站机房应采取空调设施及抗静电地板。（四）、监测数据搜集和分析在本隧道施工中，必需严格要求，常常进行阶段性检验，使瓦斯检验员能够严格根据岗位职责，做好检测数据统计、搜集工作，积累原始数据，经过对数据分析，为施工管理人员指导安全生产提供了可靠依据。注意事项：①任一时刻瓦斯浓度，掌子面顶部最高，该部位在任何时间全部将是最危险地方，全体施工人员必需严格实施瓦斯隧道施工规范，严禁违章作业，时刻提升警惕，预防事故发生。②出碴时，因为运输车辆尾气排放等原因，洞内瓦斯浓度会有一定程度升高，必需引发足够重视，多种型号汽车必需配置防爆装置、出碴施工人员必需使用便携式瓦斯（自动）检测报警仪，连续监测瓦斯浓度。③节理裂隙发育地段瓦斯浓度升高，施工中依据情况应立即汇报，经项目经理同意可采取超前探测。二、隧道瓦斯检测安全技术方法1、对瓦斯隧道施工必需制订并实施对应瓦斯检测等制度(如一炮三检制、三人连锁爆破制等)。2、隧道内全部地点瓦斯浓度不得超出0.5%，瓦斯浓度达成0.3%时，应停止放炮;当浓度超出0.5%时，应停止工作，撤出人员，切断电源，待采取方法处理后进行再次检验，确定安全后方可施工。3、每班进出口各工作面（撑子面）均应安排一名专职瓦检员跟班检测瓦斯，瓦检员应实施现场手上交接班制。4、全部传感器、报警仪、光干涉式甲烷测定仪均应天天调校一次，每六个月送专业机构检定一次，合格后方可使用，确保仪器正确、灵敏、可靠。5、加强对洞内死角，尤其是隧道上部、坍塌洞穴、避人(车)洞等各个凹陷处通风不良、瓦斯易积聚地点，严格进行浓度检测，如瓦斯浓度超出0.5%以上时，应立即采取局部加强通风方法进行处理，瓦斯浓度超出0.3%应安设瓦斯传感器。6、隧道因忽然停电时，现场责任人必需立即组织人员撤出隧道，瓦斯检测人员必需立即对隧道进行人工检测，检测每30分钟一次，从洞口逐步向内进行。检测方法按平时部署测点进行。7、超前探孔内瓦斯检测。超前探孔作业时，掌子面探头必需按本方案要求设置到位；钻孔完成后，瓦斯检测员立即对孔内浓度进行检测，同时做好统计；当瓦斯检测员发觉孔内浓度超出0.3%时，必需立即汇报工地责任人，工地责任人必需立即复核，并上报项目部责任人和技术责任人，分析前段岩层瓦斯溢出量，以采取对应防范方法。孔内浓度超出0.5%时，项目部必需立即汇报指挥部瓦斯检测督导小组。8、瓦斯检验人员要做好检验瓦斯具体统计，每班要进行交接签字，瓦斯检测员、技术员、施工员(工班长)接班时要查阅上班检测统计，并向项目经理部安全专管部门汇报。9、天天瓦斯检测统计交项目经理部安全专题部门，由安全专管部门专职员程师进行数理统计和分析，提前掌握洞内瓦斯溢出发展动态，发觉有异常现象，立即向项目总工程师、项目经理提出采取方法处理提议。10、项目经理或总工程师天天应审阅通风瓦斯日报表，进洞时必需携带瓦斯检验仪进行瓦斯检验。11、当两台或两种以上瓦斯检测仪对瓦斯浓度检测结果不一致时，以浓度显示值高为准。12、瓦检员瓦斯浓度检测信息反馈：瓦检员应作好人工瓦斯检测统计，并天天按时交技术室存档。13、瓦斯监测专业技术人员天天要例行检验各类传感器、监测系统设备（含传输电缆）、监测探头等，检验安设位置是否正确、仪器有没有损坏、是否失效，如发觉异常，立即处理，不留隐患。三、防爆方法(一)、预防瓦斯浓度超限和瓦斯积聚1、加强通风是预防瓦斯积聚关键方法。巷道断面设计必需考虑通风需要；关键通风机依据计算选型，能够可靠地确保隧道需风量；各用风地点风量轻易控制，风流稳定性好，能够确保各用风点风量，预防瓦斯积聚。2、要按设计位置及通风质量标准化要求施工隧道内平导和主硐之间通风建(构)筑物。施工过程中要加强通风设施检验和维护，确保通风设施完好；正确使用通风设施，以确保遂道风流稳定，确保各用风地点按计划配风，风流中瓦斯浓度符合《煤矿安全规程要求》和《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-)。3、隧道装备甲烷风电闭锁装置，并采取对旋局部通风机，双电源自动切换供风，最大程度降低无计划停电、停风。一旦瓦斯浓度超限自动声光报警，自动切断工作面及回风流非本安电源。4、加强隧道顶板管理，避免形成顶板高冒空洞，一旦形成要立即接顶充填。合理安排隧道掘进。对轻易积聚瓦斯低风速巷道顶板周围、高冒区等地点，要严格瓦斯检验。当瓦斯超限时，必需严格实施瓦斯排放制度。5、加强通风设备及供电设备检修维护，降低无计划停电停风造成瓦斯积聚。6、一旦出现瓦斯积聚，必需制订周密瓦斯排放方法，严格实施瓦斯排放程序，进行安全排放。(二)、预防引爆瓦斯方法1、瓦斯工区施工应遵守下列防火安全要求：（1）、瓦斯工区必需在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中应常常保持大于200m3储水量，保持一定水压；（2）、瓦斯工区内必需设置消防管路系统，并每隔100m设置一个阀门（消火栓）；（3）、瓦斯作业区内应设置灭火器及消防设施，并常常保持良好状态。（4）、使用防爆型施工机械设备。2、火源管理（1）、严禁火源进洞，洞口、洞口房、通风机房周围20m范围内不得有火源。（2）、瓦斯工区作业人员进洞前必需经洞口检验人员检验确定无火源带入洞内。3、易燃品管理（1）、瓦斯工区内不得存放多种油类，废油应立即运出洞外，不得洒在洞内；（2）、瓦斯工区内待用和使用过棉纱、布头和纸张等，必需存放在密闭铁桶内，并由专员送到洞外处理。4、瓦斯工区进洞人员应遵守下列要求：（1）、进入瓦斯隧道人员必需进行登记和接收洞口值班人员检验。不准将火柴、打火机、手机及其它易燃物品带入洞内。隧道口周围20m范围内严禁明火。（2）、严禁穿着易于产生静电服装进入瓦斯工区；（3）、上班人员必需由班组点名后进洞;实施进洞挂牌出洞摘牌制度;携带工具应预防敲打、撞击、以免引发火花;不得在洞内大声喧哗。洞内出现险情或警报信号发出后,绝对服从相关人员指挥,有序撤出险区;进洞参观人员,应进行相关防治安全常识学习,并遵守相关安全要求。5、设计洞内电气设备均按《煤矿安全规程》防爆要求选型，本隧道电气设备选择防爆型，电缆选择煤矿用阻燃性电缆，通信、信号电缆采取本质安全电路。一旦电气事故产生电火花，这些设备含有耐爆性和隔爆性，或产生电火花能量不足以点燃瓦斯。隧道内变压器中性点为不接地方法，电气设备作保护接地。10kV和0.69kV系统全部设有绝缘监视和漏电保护，洞内电气设备因某相绝缘损坏，不会发生接地短路故障。当一旦发生单相接地时，该系统内保护装置会立即切断故障电源，预防杂散电流产