公路隧道施工中瓦斯通风技术的应用

2020-07-22芦靓戴龙斌

运输经理世界 2020年5期

文/芦靓、戴龙斌

1 前言

我国很多地区的地质条件都是比较复杂的，而高速公路在这些地区的建设过程中，需要使用隧道技术，因此对地理位置的要求是比较高的。高速公路隧道多建设在地下空间中具有较为隐蔽的交通功能，并且其经过的地区地形条件是比较复杂的，极大地影响道路的施工和运行安全。由于隧道多建在山脊地带，存在较多的煤炭、天然气、瓦斯等矿物质，造成高速公路隧道建设难度比较高。如果高速公路隧道项目施工中，一旦瓦斯处理不当，将导致爆炸等严重后果，不仅会造成人员伤亡事故的发生，还将给经济生产带来较大影响。

2 瓦斯通风技术作用分析

隧道工程在实施中，容易出现一种无色无味的混合气体，这就是瓦斯气体。瓦斯通常都会出现在隧道顶部上，在浓度比较高的情况下，遇到火源就会发生爆炸。比如该隧道项目，地质、地形等多个方面的影响，要进行必要的通风处理，以降低瓦斯浓度，可以消除有可能出现的爆炸事故[1]。瓦斯会穿越岩体进行扩散，也可能会直接留存到岩体结构内部，所以隧道项目在开始施工前，需要进行详细的勘测处理，如果发现有瓦斯存在，需要做好风险的识别和分析，以保证在隧道工程实施环节不会产生严重的人员伤亡事故问题。因此，在该隧道施工前，要做好通风的处理，能够降低内部瓦斯气体的浓度，可以确保项目施工更加的安全。通过瓦斯通风处理措施的应用，能够确保该隧道运行的安全性，所以要制定出切实可行的隧道通风实施方案，能够达到高速公路隧道施工的技术标准和要求。在该隧道项目中，其是直接穿越整个山体而存在的，其高差基本上已经达到了103.2m，所以在具体的施工中需要严格控制风向和风量，能够避免瓦斯产生的严重危害问题，确保施工人员达到安全性。综合分析掘进面的风流分布实际情况，在施工中进行瓦斯通风技术的合理应用[2]；加强对于有害气体的检测，能够了解瓦斯浓度的数据，为隧道施工安全提供良好的基础条件。

3 隧道施工项目

某隧道设计总长度是1308m，处于我国的贵州省境内，是当地极为重要的高速公路建设施工项目。从具体的高速瓦斯检测数据年度分析能够发现，该隧道中的矿井瓦斯相对涌出量为21.31m3/t，绝对瓦斯涌出量2.95m3/min，属于瓦斯危害程度较高的矿井，一旦没有有效的处理，会导致比较严重的危害和问题。

4 高速公路隧道施工中瓦斯通风技术的应用

4.1 设计隧道施工中的通风标准

在该隧道项目在实施中，具体的通风技术标准如下所示：能够使得现场内的氧气浓度符合要求，其不能小于总空间体积的20%；隧道项目在实施中，应该通过进行瓦斯隧道装药爆破的方式，能够使得风流瓦斯浓度不足1%，能够使得隧道内总回风流瓦斯浓度在0.75%以下，隧道开挖面瓦斯浓度如果超出1.5%的标准，就要及时将人员撤出到安全的地带中，同时要立即进行隧道内的通风处理。隧道中环境温度要控制在28℃以下，且噪声不能超过90dB。隧道通风设置中，要确保最小风量是没人4m3/min 新鲜空气，且应该尽量防止出现高速公路的瓦斯聚集的事故问题，能够达到通风风速控制在1m/s 以下。

4.2 通风设备选定

在具体的应用中，还应该加强通风设备的选择和控制，要做好隧道中的瓦斯含量的检测，给隧道运行安全性提供标准。考虑到隧道的断面尺寸和送风长度，选择合适的风管。风管材质选择中，应该保证其为新型材料，比如选择使用新型的PVC 软风管，能够保证设备的运行效果和速度符合标准要求。风机的选择也是比较关键的，需要考虑到风压和供风量方面的要求。把管路长度、管径和性能参数等来进行确定，保证其使用效果符合标准。

4.3 规避隧道施工瓦斯风险

综合分析本次该隧道中的具体状况，隧道项目实施环节，可以通过应用模糊数学理论方式进行研究，要综合分析高速公路隧道项目施工瓦斯风险分析，能够做好通风量的计算和分析，然后就是计算风量、风速等，合理的确定风机、风管等设备，可以避免出现瓦斯浓度超标的情况，保障人们的生命安全。隧道项目实施中，可以在工作面的位置上进行局部风扇的通风处理，如果因为风扇或者供电故障的问题导致无法正常的运行，需要在恢复通风前就要进行瓦斯浓度的检测，及时将内部瓦斯气体排出去。如果在施工阶段存在有瓦斯涌出、喷出等异常的情况，要禁止任何火源进入，及时断电和通风处理，要快速撤离相关人员。具体隧道施工阶段，要做好瓦斯通风管理工作，要做好维护与保养，保证设备处于最佳的运行状态中，能够避免通风设施发生严重的故障问题，能够使得整个项目设备都能够有效的运营。

4.4 施工中的通风安全测定

本次隧道施工阶段，选择应用瓦斯通风技术，要估量出隧道中的风速参数，把风表指针回零，然后让其面对着风流，与其是垂直布置的，在翼轮转动正常之后，读取风表指针读数（格/min），并做记录；对于断面部位的风速检测过程中，测量的风速测量需要至少在3 次以上，然后测量的数据偏差需要控制在5%以内，最后是进行测风位置的隧道面积测量，并且详细记录。通过瓦斯检测系统联网操作，可以做好通信测试，能够完成各项操作，同时还应该进行地下分站的设置，能够直接接收到各项数据参数，不仅能够进行隧道内部环境监测的原基层分析和控制，还能够进行隧道工程实施情况的跟踪和管理，能够形成完成完善的数据网络控制系统，同时远程网络来进行报警处理，可以提升检测的效率和数据精度。然后是通过风速检测的结果，能够暗中通风管理规程和操作细则来开展具体的施工作业。高速公路建设施工环节，安全性管理重中之重[3]。该隧道项目实施环节，可以选择正压通风的方式，在洞门安装好主风机来持续内给内部进行通风设置，就能够保证内部有持续不断地新鲜空气进入，并且将内部污浊的空气排出来，形成了循环的风流。针对该隧道的正洞进口来说，可以根据需要来实现无轨运输的方式，可以通过巷道通风运行的方式，隧道中的通风筒直接压入到正向工作面来进行通风处理，然后就可以形成了排风巷道的形式，然后设置一台功率比较大的通风机在封闭洞口进行抽风处理，及时把隧道掌子面中所存在的污浊空气通过压力的方式排出去，形成负压的状态。具体施工前，要制定出切实可行的瓦斯技术实施方案，保证项目施工安全性合格，能够随时监测瓦斯浓度，提供准确数据信息，确保隧道项目运行更加的安全，避免造成人员伤亡的事故问题。

4.5 瓦斯通风管理

积极组织开展隧道通风管理工作，要应用通风灵活技术来提升通风的安全性。考虑到工程的具体状况，还应该在通风口处设置有10～20m 处进行U 型压力管结构形式来保证其使用效果，从而可以更好地进行风机压力、风机管理方面的控制。如果压力管中的数据比较大，则表示其存在较大的风阻，风机过载运行严重。为了能够让风机不会出现烧毁的情况，要停机进行管路处理。显示数值较小的条件下，就表示掌子面中的通风性能无法满足设计标准的要求，管路损坏比较严重。对于该问题来说，还应该立即做好管路的维修处理，能够达到隧道通风的标准。为了能够避免污风的循环问题，要将风机和隧道洞口部位应该达到一定距离要求，至少在30m 以上。对于单线正洞的情况，应该需要保证风机出口距离掌子面控制在30m 以下，保证有害气体能够及时排出。因为不同条件下要选择不同处理工序，所以不同供风条件下要做好联系处理，能够达到动态化管理控制。从实际情况分析，应该采取多级变速风机调节方式，可以让供风量进行电能节约，能符合作业的需要。风管安装环节，为了能够降低阻力，应该达到平、顺、直的要求，从而可以提供足够的风量。风管应用阶段，要随时进行管路巡视检查，能够达到供风的标准。

4.6 瓦斯通风技术

该隧道项目在实施环节，可以选择应用瓦斯通风技术，进行整个断面的超前检测，及时发现岩层瓦斯的具体含量。在掌子面到探孔底距离为10m 的情况下，然后就能够进行二次探孔作业，每次探入的深度为30m。合理的应用甲烷检测设备来进行隧道内瓦斯浓度检测，结合具体的浓度技术参数来开展后续的工作[4]。同时，在该隧道项目实施阶段，选择应用KG9701 型瓦斯传感器，其工作电压是3V，工作电流是50mA，能够准确地检测出内部瓦斯浓度，结合了解施工环境，能够实施动态调节控制，且能够利用该设备的通信模块，会使用JENNIC—5139 模块，其工作电压是3V，待机状态电流是30μA，在模块中集成96kbRAM以及32 位的RISCCPU 等，不仅可以把隧道内瓦斯含量转变成为数字化的型号，还能够利用温度传感器来确定瓦斯的温度。通过计算机图形系数，创设出该隧道中的三维通风网络模型，能够综合进行通风系统的评价与分析，然后能够计算确定出具体的通风系数，发现施工难度较高的工作面，可以达到数字化、可视化的管理，通过系统实现网络数据的实时运算和处理，给管理者开展具体的工作提供基础条件。在该隧道项目实施阶段，通过瓦斯通风技术能够进行超前地质预报，防止发生严重的地质灾害造成巨大的危险，能够提升隧道围岩施工的安全性[5]。主洞部分的干扰出渣进料风门，避免航道中新鲜空气出现倒流的情况，还要把风机直接安装到洞内，使用效果非常的明显。在通风15min 的时间之后，瓦斯浓度可以下降到0.3%以下，能够达到安全的标准。要做好各个高速公路的通风处理效果，能够完善高速公路瓦斯通风安全性监测，然后能够组织专业技术人员做好瓦斯浓度检测，以提升该隧道施工的安全性。