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桥隧机械&施工技术
Bridge and Tunnel Machinery & Construction Technology
RMEM
浅谈高瓦斯隧道的瓦斯预报和防治
Discussion on Gas Forecast and Prevention of High-gas Tunnel
李洪彬,万成华2
LI Hong-bin, WAN Cheng-hua
1.川路桥建设股份有限公司,四川成都610041
2.湖北省路桥集团有限公司,湖北武汉430056
1. Sichuan Road Bridge Co Ltd, Chengdu 610041, Sichuan, China
2. Hubei Provincial Road Bridge Co Ltd, Wuhan 430056, Hubei, China
【摘要】对隧道施工中瓦斯的产生原理、爆炸条件进行了阐述。结合南大梁高速华蔤山高瓦斯特长隧道的施工经
验,介绍了实际施工中隧道瓦斯的综合预防措施。
I Abstract The gas generation principle and explosion condition in tunnel construction were expounded. Com
bined with the construction experience of Huayingshan high-gas extra-long tunnel of Nandaliang expressway, the
comprehensive gas preventive measures in practical tunnel construction were introduced
【关键词】隧道施工;瓦斯;预报;预防措施
I Key words ]tunnel construction; gas: forecast; preventive measure
中图分类号:U456.3
文献标志码:B
文章编号:1000-033X(2012)08-0077~-02
0引言
1.1瓦斯的出现形式
进行隧道施工时,瓦斯从煤、岩层涌出的形式主要有
在西部群山中修建高速公路隧道时,设计上难免会两种:一是缓慢、均匀、持久地从煤、岩的暴露面涌出,这
遇上长大隧道。隧道穿过矿山、含煤山体,将不可避免地也是隧道内瓦斯的经常来源;二是在压力状态下的瓦斯,
遭遇瓦斯、CO、H1S等有毒气体,如何预报和处治这些有大量、迅速地从裂隙中喷出,即瓦斯喷出,也是隧道开挖
毒气体,保证施工的安全,是瓦斯隧道施工安全关注的焦施工中常遇到的情况。
点问题。本文将从几个方面对瓦斯隧道进行介绍并提出1.2瓦斯隧道分类
相应的处理措施,供同类施工参考
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》,瓦斯隧道分为低瓦
斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种,按隧道内瓦斯
隧道瓦斯及瓦斯爆炸
工区的最高级确定。低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对
瓦斯的涌出量进行判定。当全工区的瓦斯涌出量小于0.5
瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,由纤维素和有m2min时,为低瓦斯工区;当瓦斯涌出量大于或等于0.5
机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中,mmin时,为高瓦斯工区。瓦斯隧道只要有一处有突出
生成煤的同时,由于物理和化学作用,也会不断生成瓦危险,则该处所在的工区即为瓦斯突出工区。
斯。瓦斯是无色、无味的气体,它与空气的相对密度是1.3瓦斯爆炸
0.554,渗透能力是空气的1.6倍,难溶于水,不助燃也不能
瓦斯爆炸是一种热一链式反应,也叫链锁反应。当爆
维持呼吸。瓦斯达到一定浓度时,能很快使人缺氧而室炸混合物吸收一定能量,通常是引火源给予的热瓦斯爆
息,并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中以游离状炸能后,反应分子的链即行断裂,离解成两个或两个以上
态和吸着状态存在,它的主要成分是烷烃,其中甲烷占绝的游离基,也叫自由基。在适当的条件下,每一个游离基
大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。
又可以进一步分解,再产生两个或两个以上的游离基。这
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样循环分解,游离基越来越多,化学反应速度也越来越
(1)以地质法为基础、以HSP声波反射法为主要手
快,最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以,段,结合超前超深钻探和瓦斯浓度监测的综合方法实施
就其本质来说,瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的隧道瓦斯地质预报,并根据预报结果提出防治措施
氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。
(2)建立以项目经理为组长,副经理、总工、安全负
瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆炸源附近的气体责人和施工队长为副组长,其他部门负责人和施工班组
以极大的速度向外冲击,破坏隧道和器材设施。另外,爆长为组员的瓦斯防治领导小组。并按照各自岗位制定相
炸后会生成大量的有害气体,可造成人员中毒死亡。
应的职责,管理范围,全面落实安全生产责任制。
1.4爆炸条件
3)对所有参建人员广泛宣传瓦斯的形成、危害、预
1.4.1瓦斯浓度
防措施等,并做好安全教育和培训工作,让所有人都了解
瓦斯爆炸有一定的浓度范围,将空气中瓦斯遇火后瓦斯,都熟悉瓦斯预防工作。
能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界
(4)为了防止瓦斯事故,洞内移动机械全部必须进
限为5%~16%。当瓦斯浓度低于5%时,遇火不会爆炸,但行防爆改装或直接购买防爆机楲。电缆、开关、接线盒、配
能在火焰外围形成燃烧层;当瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸电箱、照明系统、监控系统等全部进行防爆处理或使用防
威力最大(氧和瓦斯完全反应):瓦斯浓度在16%以上时,爆型的材料器械并随时检查更换。
失去爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并
(5)设置风电闭锁系统、瓦电闭锁系统,加强通风
不是固定不变的,它还受温度、压力、煤尘以及其他可燃局部工点安设局扇,确保所有施工部位的瓦斯浓度达到
性气体、惰性气体等因素的影响。
设计要求的安全指标,防止施工中发生瓦斯事故2。
1.4.2引火温度
(6)在人员较多的施工部位布置多台瓦斯、有毒气
瓦斯的引火温度,即点燃瓦斯的最低温度。一般认体检测探头和风量、风速测量仪,随时电子监控洞内瓦斯
为,瓦斯的引火温度为650℃-750℃,但一般受瓦斯的浓及有毒气体的浓度以及通风情况。同时配备足够的辅助
度、火源的性质及混合气体的压力等因素的影响而变化。监控人员随时进行瓦斯的人工动态监控。
当瓦斯含量在7%~8%时,最易引燃;当混合气体的压力增
(7)设置人员进洞自动考勤和视频自动监控系统,全
高时,引燃温度降低;在引火温度相同时,火源面积越大、面掌握洞内各个工点的人员动向和施工状况。加强洞口管
点火时间越长,越易引燃瓦斯。所以,在有瓦斯隧道中作理,禁止明火、电子器件、化纤衣物等进洞。
业,必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。
(8)配备足够的灭火器、急救箱、逃生平台、逃生通
1.4.3氧的浓度
道等,同时为发生事故提供熟练、准确有效的应急救援方
实践证明,空气中氧气的浓度降低时,瓦斯爆炸界限案,防止事故扩大损失和二次事故的发生。
会随之缩小,当氧气浓度減少到12%以下时,瓦斯混合气
体即失去爆炸性。在隧道施工中,必须保证足够的新鲜