高瓦斯隧道施工的瓦斯監(jiān)控技術(shù)探究范文

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摘要：文章依托對象為四川省南充化工園鐵路專用線項目中的粟家灣高瓦斯隧道工程，通過粟家灣高瓦斯隧道實際施工中所應(yīng)用的瓦斯監(jiān)控技術(shù)，闡述瓦斯隧道監(jiān)控技術(shù)的相關(guān)要點。

關(guān)鍵詞：高瓦斯；隧道；監(jiān)控

1工程概況

粟家灣隧道為單線鐵路隧道，全長2529m，隧道進(jìn)、出口作業(yè)工區(qū)各設(shè)平導(dǎo)400m。平導(dǎo)主要用于超前正洞掌子面施工開辟第二工作面，待第二工作面開始組織施工后作為運輸通道和用以通風(fēng)。平導(dǎo)為無軌運輸，隧道埋深最大約為200m。隧道所處南充地區(qū)為侵蝕-剝蝕低山區(qū)，穿越侏羅系上統(tǒng)遂寧組泥巖夾砂巖，該區(qū)域地貌為水平狀巖層，洞身巖層傾角平緩，產(chǎn)狀變化較小，未見斷裂構(gòu)造形跡，地下水不發(fā)育。粟家灣隧道雨季涌水量大約為Q雨季=3000m3/d，平常涌水量大約為Q平常=1500m3/d。

2隧道瓦斯概況

勘察結(jié)果表明：粟家灣隧道穿過區(qū)域不良地質(zhì)為有毒有害氣體，且無特殊巖土。根據(jù)勘察單位報告，該地區(qū)屬油氣層埋深在2000～2800m的川東北油氣田產(chǎn)區(qū)。有害氣體（如深層天然氣等）存在形成氣囊的可能，它是局部游散富集于基巖縫隙或者裂隙中，上逸通道為巖層的構(gòu)造裂隙，隧道施工安全將受到嚴(yán)重威脅。施工前，對粟家灣隧道進(jìn)行的深孔天然氣測試顯示，單孔天然氣濃度約為6800ppm。故定義粟家灣隧道施工為高瓦斯隧道施工。

3瓦斯監(jiān)控技術(shù)方案

根據(jù)國內(nèi)以往施工經(jīng)驗，高瓦斯隧道施工過程中極易出現(xiàn)燃燒、窒息、爆炸、瓦斯突出等事故。由于目前國內(nèi)對瓦斯監(jiān)控相關(guān)研究有限，未形成相應(yīng)技術(shù)規(guī)范。通過以往施工經(jīng)驗和總結(jié)，對施工過程中瓦斯的監(jiān)測和超前的預(yù)測、預(yù)報將隧道的安全施工起到極為關(guān)鍵的作用。

3.1超前探孔預(yù)測預(yù)報

探清前方天然氣儲氣情況，然后制定、調(diào)整施工方案和安全措施，方可確保瓦斯隧道的安全、有效施工。超前探測除了能探測天然氣在前方的分部情況，亦能對前方地質(zhì)進(jìn)行預(yù)測，為施工提供相關(guān)參數(shù)。按照設(shè)計要求，在掌子面上打三個探測孔，30m每次，搭接長度不可低于于5m。探孔過程中必須詳細(xì)有無斷層，地下水、天然氣包、煤層、軟弱層情況，以及天然氣頂鉆現(xiàn)象。在鉆孔完畢后，進(jìn)行封孔，再對瓦斯壓力、涌出速度以及有害氣體進(jìn)行檢測。瓦斯涌出或突出危險的安全值為0.74MPa（瓦斯壓力）、4L/min（涌出速度），即兩項中任一項超出上訴數(shù)值，則必須對瓦斯進(jìn)行排放，通常采用增設(shè)瓦斯排放孔的方法進(jìn)行排放。預(yù)測瓦斯突出危險性指標(biāo)為：定量指標(biāo)：在鉆孔中，如果有動力現(xiàn)象如卡鉆、噴孔、頂鉆等出現(xiàn)，則該開挖面可被判斷為突出危險工作面。為了預(yù)測掌子面前方巖層情況，亦可對前方地質(zhì)進(jìn)行TSP法或者地質(zhì)雷達(dá)探測。本工程對粟家灣隧道進(jìn)口作業(yè)工區(qū)共進(jìn)行了171次超前探孔瓦斯監(jiān)測，出口57次，并進(jìn)行了171孔次瓦斯排放效果檢測；共進(jìn)行了6期TSP203地質(zhì)超前預(yù)測，瓦斯壓力、濃度和流速值都較小，且未出現(xiàn)不良地質(zhì)、明顯斷層和地下水富存，故在通風(fēng)條件下，不必設(shè)置排放孔，可進(jìn)行正常施工作業(yè)。

3.2瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

粟家灣隧道的施工對瓦斯等有害氣體的控制和監(jiān)測是根據(jù)我國相關(guān)規(guī)范和規(guī)程，采用人工檢測結(jié)合自動監(jiān)測所進(jìn)行的。人工監(jiān)測是指專人利用瓦檢儀按照規(guī)定監(jiān)測頻率對隧道施工各作業(yè)面進(jìn)行瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測，并在濃度超標(biāo)情況下迅速作出報警、斷電、組織人員撤離等相關(guān)緊急動作。對作業(yè)面監(jiān)測要求為：保證各有一名專職瓦檢員即時對模板臺車和掌子面進(jìn)行監(jiān)測，保證一名專職瓦檢員巡回對斷面變化處與錯車帶進(jìn)行即時監(jiān)測。對監(jiān)測頻率要求為：每1h對正常工序作業(yè)面進(jìn)行一次監(jiān)測，每4h對各通風(fēng)死角進(jìn)行一次監(jiān)測。當(dāng)有瓦斯?jié)舛瘸^0.3%的地段出現(xiàn)，則每20min需對該地段進(jìn)行一次監(jiān)測。當(dāng)有瓦斯?jié)舛瘸^0.5%的地段出現(xiàn)，則必須停止施工作業(yè)并立即報警、并切斷電源和組織人員迅速撤離。瓦斯自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用帶有探頭的儀器對隧道風(fēng)流進(jìn)行瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，在探測到的濃度高于0.5%時，系統(tǒng)可自動啟動光、聲聯(lián)動形式的斷電報警系統(tǒng)，瓦斯?jié)舛雀哂?%時，可自動切斷電源并實現(xiàn)瓦電閉鎖。粟家灣隧道施工所采用的KJ101N自動監(jiān)測系統(tǒng)可進(jìn)行100點的巡回遙測。在緊急情況下，系統(tǒng)操作人員亦可直接向洞內(nèi)發(fā)出報警或直接進(jìn)行斷電操作。該系統(tǒng)同時配備有甲烷和一氧化碳傳感器探頭，分別配置在開挖工作面、二襯施工作業(yè)面、仰拱作業(yè)面、防水層施工處、距開挖工作面20m回風(fēng)流處和局扇附近、通風(fēng)死角位置。

通風(fēng)死角位置如二襯模板臺車背風(fēng)面及周圍附近空間、大小避車洞的地方。另外，在瓦斯突出和高瓦斯隧道作業(yè)的撐子面，甲烷傳感器要求必須被設(shè)置在回風(fēng)巷、作業(yè)面以及回風(fēng)流中的機(jī)電設(shè)備洞室進(jìn)風(fēng)側(cè)，監(jiān)測報警儀需設(shè)置在工作面上隅角；在瓦斯突出區(qū)域中，如進(jìn)、回風(fēng)主要運輸巷道內(nèi)使用的為礦用防爆型柴油機(jī)車或礦用防爆特殊型蓄電池電機(jī)車，則便攜式甲烷監(jiān)測報警儀被要求必須設(shè)置在柴油機(jī)車上，蓄電池電機(jī)車必須設(shè)置有便攜式甲烷監(jiān)測報警儀或車載式甲烷監(jiān)測報警儀。在超過0.5%的瓦斯?jié)舛葪l件下，機(jī)車必須停止運行。隧道瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)和瓦斯檢測儀等必須是國家或行業(yè)定點廠家，生產(chǎn)資質(zhì)、安全許可證、產(chǎn)品合格證、安全許用標(biāo)志等必須齊全；必須經(jīng)專門生產(chǎn)廠家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)或安裝，安裝后必須經(jīng)過煤礦安監(jiān)局或有關(guān)專家驗收合格后方可投入正常運行，并應(yīng)形成驗收記錄；為保證監(jiān)控系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)、性能達(dá)到設(shè)計要求，系統(tǒng)運行期間必須加強(qiáng)檢查和維護(hù)工作。確保瓦斯隧道的施工安全，必須按照“多檢測、善通風(fēng)”原則組織現(xiàn)場施工作業(yè)。

4結(jié)束語

瓦斯隧道的施工安全尤為重要，瓦斯爆炸會導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡等重大財產(chǎn)損失，故在瓦斯隧道施工過程中，應(yīng)特別加強(qiáng)對瓦斯的檢測工作。文章通過對四川省南充化工園鐵路專用線項目的粟家灣隧道施工過程施工中的瓦斯監(jiān)控進(jìn)行了相關(guān)要點闡述，為同類型的瓦斯隧道施工提供了可靠、有效的施工經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]李榮.瓦斯隧道防治技術(shù)措施探討[J].西南公路,2009,(4):158-160.

[2]高生財.鉆爆法施工工藝在低瓦斯隧道開挖中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究,2017,(10):46-47.

作者：周遠(yuǎn)毅；胡小剛 單位：中交二航局第二工程有限公司