隧道气体监测设备及方案

隧道有害气体检测设备与

检测方案

中铁XXXX工程有限企业

XXXXXXXXX协议段项目经理部

二。一三年七月

隧道有害气体检测设备与检测方案

一、生产过程中常见的J有毒、有害气体

在生产过程中对财产与人的J健康、生命导致危害的原因大体

上可以分为物理、化学与生物三方面。其中化学原因W、J影响危害性最

大。而有毒有害气体又是化学原因中最普遍、最常见W、j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

据他们对人体不同样的作用机理分为刺激性气体、窒息性气体和急性

中毒出J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，其中某些同步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，对下呼吸道及肺泡日勺作用较

明显。刺激性气体导致的病变日勺严重程度除化学物自身日勺性质外，最

重要日勺是与接触化学物日勺浓度和时间亲密有关。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导致慢性损伤。

急性刺激性气体中毒一般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，随即这些症状可减轻或

消失，通过几小时至3天不等的潜伏期后症状忽然重现，很快加重，

严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿，体现为剧烈咳嗽、咯白色

或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绢等，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、氟氢酸、二氧化碳等气体。

这些化合物进入机体后导致口勺组织细胞缺氧各不相似。一氧化碳进入

体内后重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小J氧气。氟化氢进入机

体后，鼠离子直接作用于细胞色素氧化酶，使其失去传递电子能力，

成果导致细胞不能摄取和运用氧，引起细胞内窒息。甲烷自身对机体

无明显的毒害，其导致的组织细胞缺氧，实际是由于吸入气中氧浓度

减少所致的缺氧性窒息C硫化氢进入机体后日勺作用是多方面的C硫化

氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，克制细胞呼吸酶的活

性，导致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽日勺筑基结合，使谷胱甘肽

失活，加重了组织细胞日勺缺氧此外，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积极脉体的化学感受器日勺强烈刺激，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同样，也会对人体日勺呼吸系统与神经系

统导致危害，有的致癌，例如苯。由于有机化合物大多为可燃的物质，

因此对于有机化合物的检测此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不不大于它的MAC（空间最大容许浓度）时值。

也就是说，对有机化合物日勺毒性进行检测是必要日勺，也是必须日勺。

可燃性气体的危害重要是气体燃烧引起爆炸，从而对财产与

人的生命导致危害。但可燃气体发生爆炸必须具有一定口勺条件。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。

一般将可燃气体发生爆炸口勺气体浓度称为最低爆炸极限，一般用LEL

体现。不同样的可燃气体具有不同样的LEL。因此对于可燃气体的检

测一般检测它口勺LELo

MAC

TWASTELIDLH

有毒气（空间最大

（8小时记录（15分钟短期暴（立即致死量）

体容许浓度）

权重平均值）露珠平）ppm

mg/m3

氨气NH3253550030

一氧化

25/150030

碳CO

氯气C120.51301

氟化氢

104.7500.3

HCH

硫化氢

101530010

H2S

一氧化

25/100/

氮NO

二氧化

2510015

硫S02

VOC*50100//

二、隧道中的有害气体

隧道中的常见有害气体表

序号有害气体名称极限浓度

1瓦斯(CI1,)1%

2一氧化碳(CO)0.0024%

3二氧化碳(C02)1.5%

4硫化氢(H2S)0.00066%

5二氧化硫(S02)0.0005%

6氨(附3)0.0004%

7二氧化氮(N02)0.0025%

8氮氧化合物(NOn)换算NO?的浓度不得超过

5mg/m3

9粉尘每立方米空气中，具有10%

以上游离二氧化硅的粉尘

必须在2mg如下

□

三、怎样选择有毒有害气体检测仪

在我国，由于历史和认识上的原因，我们在选用各类检测仪

时存在的问题还比较多，详细体目前：

A）对可燃气体的检测重于对有毒气体日勺检测。

B）对也许引起急性中毒气体日勺检测重于对也许引起慢性中

毒的气体的检测。

对于各类不同样的生产场所和检测规定，选择合适口勺气体检

测仪是每一种从事安全和生产工作的人员都必须十分注意的。

1、确定所要检测气体种类和浓度范围

假如甲烷和其他毒性较小的烷煌类居多，选择LEL检测仪无疑

是最为合适的。这不仅是由于LEL检测仪原理简朴，应用较广，同步

它还具有维修、校准以便口勺特点。假如存在一氧化碳、硫化氢等有毒

气体，就要优先选择一种特定气体检测仪才能保证T作人员口勺安全.

假如更多的是有机有毒有害气体，考虑到其也许引起人员中毒口勺浓度

较低，例如芳香煌、卤代煌、氨（胺）、酸、醇、酯等等，就应当选

择光离子化检测仪，而绝对不要使用LEL检测器应付，由于这也许会

导致人员伤亡。

假如气体种类覆盖了以上几类气体，选择一种复合式气体检

测仪也许会抵达事半功倍的效果。

2、确定使用场所

工业环境的不同样，选择气体检测仪种类也不同样。

①、固定式气体检测仪

这是在工业装置上和生产过程中使用较多的检测仪。它可以安装

在特定的检测点上对特定的气体泄漏进行险测。固定式检测器一般为

两体式，有传感器和变送构成日勺检测头为一体安装在检测现场，有电

路、电源和显示报警装置构成的二次仪表为一体安装在安全场所，便

于监视。它同样要根据现场气体口勺种类和浓度加以选择，同步还要注

意将它们安装在特定气体最也许泄漏的部位，例如要根据气体的比重

选择传感器安装口勺最有效的高度等等。

②、便携式气体检测仪

由于便携式仪器操作以便，体积小巧，可以携带至不同样的

生产部位，电化学检测仪采用碱性电池供电，可持续使用1000小时;

新型LEL检测仪、PID和复合式仪器采用可充电电池（有些已采用无

记忆口勺银氢或锂离子电池），使得它们一般可以持续T作近12小时,

因此，作为此类仪器在各类工厂和卫生部门的应用越来越广。

假如是开放的场所，例如敞开的工作车间使用此类仪器作为

安全报警，可以使用随身佩戴的扩散式气体检测仪，由于它可以持续、

实时、精确地显示现场口勺有毒有害气体的浓度。此类口勺新型仪器有时

还配有振动警报附件一一以防止在嘈杂环境中听不声音报警，并安装

计算机芯片来记录峰值、STEL（15分钟短期暴露珠平）和TWA（8小时

记录权重平均值）一一为工人健康和安全提供详细日勺指导。

假如是进入密闭空间，例如反应罐、储料罐或容器、下水道或其

他地下管道、地下设施、农业密闭粮仓、铁路罐车、船运货舱、隧道

等工作场所，在人员进入之前，就必须进行检测，并且要在密闭空间

外进行检测。此时，就必须选择带有内置采样泵的多气体检测仪。由

于密闭空间中不同样部位（上、中、下）的气体分布和气体种类有很

大H勺小同样。例如：一般意义上H勺可燃气体的比重较轻，它们大部分

分布于密闭空间的上部；一氧化碳和空气内比重是差不多，一般分布

于密闭空间日勺中部；而硫化氢等较重气体则存在于密闭空间日勺下部。

同步，氧气浓度也是必须要检测日勺种类之一。此外，假如考虑到罐内

也许口勺有机物质的挥发和泄漏，一种可以检测有机气体的检测仪也是

需要日勺。因此一种完整的密闭空间气体检测仪应当是一种：具有内置

泵吸功能--以便可以非接触、分部位检测；具有多气体检测功能--以

检测不同样空间分布的危险气体，包括无机气体和有机气体；具有氧

检测功能--防止缺氧或富氧；体积小巧，不影响人工作日勺便携式仪器。

只有这样才能保证进入密闭空间日勺工作人员日勺绝对安全。

此外，进入密闭空间后，还要对其中的气体成分进行持续不停的

检测，以防止由于人员进入、突发泄漏、温度等变化引起挥发性有机

物或其他有毒有害气体口勺浓度变化。

假如用于应急事故、检漏和巡视，应当使用泵吸式、响应时间短、

敏捷度和辨别率较高日勺仪器，这样可以很轻易泄漏点的方位。

在进行工业卫生检测和健康调查H勺状况时，具有数据记录和记录计算

以及可以联接计算机等功能的I仪器应用起来就非常以便。

目前，伴随制造技术的发展，便携式多气体（复合式）检测仪也

是我们H勺一种新的选择。由于这种检测仪可以在一台主机上配置所需

口勺多种气体（无机/有机）检测传感器，因此它具有体积小、重量轻、

响应快、同步多气体浓度显示日勺特点。更重要的是，泵吸式复合式气

体检测仪时价格要比多种单一扩散式气体检测仪廉价某些，使用起来

也愈加以便。

需要注意的是在选择此类检测仪时，最佳选择具有单独开关各个

传感器功能日勺仪器，以防止由于一种传感器损害影响其他传感器使用。

同步，为了防止由于进水等堵塞吸气泵状况发生，选择具有停泵警报

口勺智能泵设计的仪器也要安全某些。

四、隧道中口勺有害气体仪器的选择和使用措施

我国煤矿的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。根据隧道实际状况和经济比较等，在

保证监测精确口勺前提下，参照选用九种24台有害气体监测仪器及大

量CO、CO2、H2S、SO2、NOn等各剂量浓度有害气体检测试管。

隧道中有害气体监测,义器参照选用表

序仪器型号重要技术指标仪器特点产地及用途使用措施

号名称

1四合YHA1O量程参数为：0〜1OO%CH,、0、全自动，可任意调英国产测由瓦检人员

一气250PPnHS、。〜500Ppmc0、。〜整报警指标，自动OhMS'CO、随身携带巡

体检25%限报瞥，精度高02检.

测仪

2三合GBX2可任意调整报警指标并且当出较先进H勺有害气日本产测由现场瓦检

一气（NL现警报状态时发出特定的警报体监测仪，其精度CH”CO、O2人员在洞内

体检式）信号，它能在可燃性气体浓度高，自我保护装置各部位巡

测仪超过了爆破卜限、co浓度超过优良，不易损坏，检。

500P，m和HzS浓度超过了故障率低。

100P?m进行检测并显示，它也

能对氢气浓度在0〜25%以外

范围内状况进行分析，当抵达预

置上勺跳氧水平，或检测到了可燃

性气体、CO、H2s时，发出特定

警报。

3瓦斯ADJ-2a、测量范围：0-3%CH.可对甲烷进行持国产测CII.学子面一

警报b、误差：浓度在0〜1.0%时，续检测，声光报台，衬砌台

断电误差±0.10%：浓度在1.0%〜警,精度高，探头车上情定一

仪2.0%时，误差±0.12%浓度在移动位置大，在出台。

2.0%〜3.0%时,误差±0.3%：现瓦斯超限时自

c,检测距黑：0〜1000m(主机动切断洞内电源，

至探头)人工送电，保证安

d、报警点:0.5~1.5%CH,可调。全。

e、断电点:0.5〜2%可调。

4光干GWJ-1a、测量范围:0~10%CH.精度高，可探测国产测CH.由值班瓦检

涉甲Ab、误差范围：浓度在。〜战时，探孔内浓度，测定员随身携带

烷测误差±0.05%浓度在1〜4%时,范围大。测洞内各

定器误差±0.惟;浓度在4〜7%时,处。

误差±0.2%；浓度在7〜10%时，

误差±0.3%0

5甲烷JCB-2a、测量范围：。〜5%OL持续监测，携带以国产测CH.由管理人员

测定b、报警方式:0.5〜2就K持续便，具有声光报警进洞隧身携

报警可调功能，适合管理带。

仪c、响应时间：30s人员使用，但其寿

d、外形尺寸:110X72X33(mm)命较短。

6沼气AZJ-9a、测量范围：0〜5%CH,可固定悬挂，亦移国产测CH.固定在掌子

检测2b、误差范围：浓度在。〜2%时，动以便。面，叵风区

报警误差不不不大于0.1%：浓度在及瓦期也许

仪2〜3.5%时，误差不不不大于汇集处。

0.2%：浓度在3.5〜5%时,误差

不不不大于0.3%0

C、催化元件使用寿命：一年以

上

d、外形尺寸：170X84X36(mm)

7甲烷JEJ-1a、测量范围：0属热导式，可测国产测CH,、由瓦检人员

二辄10%C02,3.0高、低浓度CH.sCO?随身携带，

化碳进行检测。

99.9%CH.»（0.0〜3.0%CH.CO2c

测定的参照值）

仪b、基本误差：0.0〜

±0.3C02：1.5-3.0W,

±0.5%CO>;3.0〜10%Ca,

±1.0%C0^3.0-99.9%CHlf

误差不不不大于真值约

10%。

8瓦斯ATYa、测量范国：0-10000Pa：具有数据处理.、储国产预测突揭煤时在工

突出b、测量精度：±1.5%；存、打印、报警等出危险性作面使用

预测c、分辩率:lOPa；功能。

仪d、环境条件：温度0〜40℃,

相对湿度95%以内:

e、外形尺寸：220X150X70(mm)

9气体XK-1操作简朴，携带以国产用于气由瓦检员携

采样便，价格低廉。用体采集带，根据有

器于多种剂量浓度害气体浓度

检测试管,测多种在洞内各处

高下浓度气体;缺检测。

陷是误差大。

因各个厂家、品牌KJ瓦检仪性能、精度均有差异，应选用多种瓦

斯仪，互相参照，互相印证。

五有害气体监测管理

1、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，一切状况直接向指挥或管

理系统人员汇报。

所有管理人员进洞检查要携带便携式检测仪器。所有施工人员

应常常注意洞内固定检测仪器位置、气体浓度状况等，以此形成所有

洞内施工人员全员监测有害气体。

2、培训

专职检测员进行专业技术培训，获得资格证后方可上岗，所有进

洞施工人员要通过有关知识培训，合格后方可进洞施工。

3、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，增长监测断面日勺密度。

4、监测数据整顿分析

在洞内检测的同步，做好多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顿分析，是指导隧道施工、协调各工序

间关系，保证施工生产在安全的前提下，能有序地进行。

5、管理措施

①、检测仪器专人保管、充电。应随时保证测试的精确性，按多

种仪器阐明书规定，定期送地区级以上检查站鉴定，平常每3天校正

一次，对仪器大修送国家认定机构进行修复。

②、每个检测点应设置明显的记录牌，每次检测应及时填写在瓦

斯记录本上，并定期逐层上报。

六有害气体综合治理

目前对隧道内有害气体的综合治理，重要是采用超前探测、排放、

通风、防护、注浆止气及气密性碎封闭等措施对有害气体进行综合治

理。

1、超前探测、排放

运用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，理解其地层构造、含气状况，对探测出的裂隙发育、连通性好W、J

含气层或较大日勺气囊，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5nl范围进行探测，判断与否有

有害气体逸出。

超前钻孔日勺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5nl超前钻探工艺，防止了钻机

的频繁移动，不中断隧道的正常掘进，简便易行，事半功倍。同步由

于科学布孔，最大程度时发挥了钻孔作用。超前探孔还可兼做炮眼，

节省成本，提高功能。

2、通风

通风是减少有害气体浓度、防止有害气体积聚的最有效手段；通

风可以不停向洞内送入新鲜空气，排出有害气体和减少粉尘浓度，从

而改善洞内施工环境，保证洞内施工安全和人员身体健康，提高生产

效率c

通风原则：

根据经验及安全规范规定，通风量至少应满足如下规定：

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4小的新鲜空气。

b、粉尘容许浓度，每立方米空气中，具有10%以上游离二氧化

硅的J粉尘必须在2mg如下。

c、洞内有害气体最高容许浓度原则见表2。

d^洞内最小风速：Vmin=0.25(m/s)。

3、防护

①、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

人员所有撤离，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

检测多种有害气体浓度降至安全原则如下后，才能开始施工作业。

②、洞内不能停止通风，必须有备用电源。

4、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

闭周围围岩裂隙，防止有害气体渗漏。使用d)42钢管钻梅花孔，管

长5m，沿开挖周围以5。〜8。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增长型防水剂，

配合比为：水：水泥：水玻璃：防水剂二1：1：0.67:0.256,注浆乐力

0.7-0.9MPao

5、气密性碎

在瓦斯设防段，初期支护采用气密性喷碎封闭瓦斯，二次衬砌采

用全封闭复合式衬砌，模筑气密性碎，气密性碎渗透系数不不不大于

10x10Hcm/so

6、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如下；

同步采用控制火源、使用防爆电器、防爆机械等手段实现。而防煤层

瓦斯突出，必须先预测煤层与否具有突出危险，然后根据预测状况采

用对应的措施。

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。如瓦斯压力不不大于IMPa或单

孔涌出量不不大于5L/min时，必须采用防治突出措施，同步近距离

布孔排放瓦斯，释放瓦斯压力；当瓦斯压力降至().6〜IMpa(或瓦斯

压力自身为0.6〜IMpa)时，可采用远距离放炮或微震动爆破法揭穿

煤层。若瓦斯压力不不不大于0.6Mpa时，可正常掘进。