高瓦斯长大隧道施工中瓦斯防治技术与安全管理对策

中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡 721006

1 工程概况

集义隧道位于延安集义镇，全长约15km。对隧道进行天然气测试，其浓度超过1.3%；隧道存在5段，共长2.4km的高瓦斯地段，综合判定集义隧道为高瓦斯隧道，如表1所示。

表1 高瓦斯区段统计 单位：m

2 隧道内瓦斯气体的防治措施

2.1 采用超前探测排放

按照瓦斯隧道的地质分级表，在开挖前需要提前预报开挖工作面的地质情况，以百米每次的频率进行，每次搭接10m，并根据探测后的地质情况进行超前钻孔，以验证前方地质，测量瓦斯涌出量和压力，每次搭接5m。

钻孔时，在局部瓦斯积聚的地段，通过深孔检查是否有瓦斯。每个分段至少有5个深孔，在掌子面上均匀分布，深孔长度不少于3m，洞口Ⅰ部掌子面与破碎带瓦斯的垂距为5m，增加3孔φ89mm预测孔，测定瓦斯压力、瓦斯散失初期速度与坚硬系数、钻屑瓦斯解吸指标等。预报孔径与前驱孔径、探孔见煤点之间的距离不小于5m，能准确地测定原始瓦斯参数。

如果超前探测遇到瓦斯等不良气体时应立即停止作业，关掉电源，撤离到安全的地方。并同时断开瓦斯超限区内的风筒，然后开动风机由外向内逐段排放。起动风机时，严格控制送风速度，使回风和新鲜空气中的瓦斯浓度不超过1.0%。当其浓度小于1.0%时，可逐渐增加风量，并由外向内逐步接长风筒。

2.2 加强通风

加强通风是防止瓦斯积聚爆炸的有效措施。隧道所需风量，应按爆破排烟、同时作业最多人数和绝对气体涌出量分别计算，以最大允许风速为准。加强通风主要是合理选择风机的功率大小及通风方式，强化通风可保证充足的风量和风速，使气体被稀释和加速排出，减少洞内气体含量。排风器必须保证不漏风，必须配有备用风机和两路电源，一旦原来的排风器不能正常工作应立即使用备用风机。

应按下述原则加强通风：（1）当测定属于低瓦斯时，按照正常情况下的通风设计及能力，适当延长通风时间，风管尽量靠近工作面。（2）当测定瓦斯严重时，需要进行专门的通风设计，采用以压入式为主的混合式通风。由于瓦斯浓度较高的地方都在开挖面顶部附近，因此吹出风管尽量靠近开挖作业面。（3）当测定具有瓦斯突出的危险时，需要进行专门的通风设计。对于瓦斯积聚高的区域应安排专门风机通风，消除瓦斯积聚的风速不小于1.0m/s。

2.3 瓦斯监控及检测

结合该隧道高瓦斯的特征，采用自动监控辅助人工检测的方式进行瓦斯浓度监控，在开挖作业面及模板台车上设置自动便携检测仪，气体浓度超过0.4%将声光同时报警，气体浓度超过0.8%将自动切断整个作业区的电源，同时组织施工人员撤出作业区。需要人工进行检测的区域，只需要按照每30min一次的检测频率进行手动检测。同时需要在洞口布置测风仪进行回流风速测量，如果风速低于要求时应及时查明原因并采取相应措施。采用瓦斯自动报警仪与人工检查相结合，配备专职的瓦斯检测员，每班三人，对隧道进行全天候交叉巡回检测，由洞外向洞内，对机电设备集中地点、各个作业面、瓦斯可能聚集处进行检测。对爆破作业，实行“一炮三检制”，即装药前、放炮前和放炮后对爆破工作面进行检测。

2.4 设置隔离层及采用气密性混凝土

探测出瓦斯后，应及时调整施工方法，将瓦斯隔离层设置在初期支护与二次衬砌之间，对初支表面进行处理，保证不渗漏，锚头或钢筋等突出部位去除后妥善处理，确保喷浆表面平整、无尖角，符合设计要求。隧道应设置水气分离室。为避免地下水将瓦斯气体带进隧道，全封闭段落的纵向盲管和环向盲管不能直接进入沟槽，而是经水气分离室分离后，通过边墙的泄水管将地下水带进沟槽，从而避免将瓦斯气体带进隧道，分离出的有毒害气体引入边墙底部的纵向排气管通过竖井和斜井排放。二次衬砌用模筑混凝土加气密剂拌和，要求透气系数小于10cm/s，衬砌厚度大于45cm，隔离层由1.5mmEVA和4mm闭孔泡沫垫组成，设置于喷射砼与二衬砼之间。要求隔离层接缝与施工接缝相错，同时防水板埋设背贴止水带，二衬砼中间和施工缝埋设中埋式止水带。

3 安全管理措施

3.1 严格进洞管理制度

应建立和完善安全管理体系，严格按照上级主管部门签发的文件施工，成立瓦斯检验小组，小组中的每一位检验人员都要有上岗证，做到24h轮班，最少2h检验一次，严格遵守各项安全管理制度和履行自己的职责。

3.2 加强施工通风管理

在进行瓦斯隧道施工过程时，需要建立监测监控系统，对隧道中的瓦斯浓度风速、风量等各类参数进行实时监测监控，低浓度施工区域可使用便携瓦斯检测仪，高瓦斯浓度区域则需要设置自动检测报警装置和高浓度瓦斯检测仪，同时还需要配备专业的救护队。

3.3 瓦斯监控管理

（1）采用分级管理，浓度在0.3%以下即可正常施工作业，超过0.4%自动发出声光报警，超过0.5%立即停止作业，组织通风，浓度恢复到0.3%以下才可继续作业。（2）需要进行焊接和切割工作时，保证工作点20m范围内瓦斯浓度不能超过0.5%，同时需要提前探测作业20m范围内的顶部和底部是否有瓦斯残存，保证符合要求的情况下方可进行作业，另外作业完毕后需要有专人检查作业现场是否有残留的明火。（3）高、低瓦斯工区应以瓦斯涌出量进行区分，全工区瓦斯涌出量小于0.5m3/min为低瓦斯区，否则判定为高瓦斯区。（4）按照设计要求，将浓度值对照浓度表进行处理，如表2所示。

表2 瓦斯超限处理措施表

3.4 电气与作业机械管理

（1）瓦斯隧道供电必须采用双电源供电方式进行供电，同时隧道电源为专用电源，不可外接隧道外设备。（2）在给瓦斯隧道进行供电时，严禁使用中性点接地的变压器和发电机。（3）瓦斯隧道内所有的电缆线必须使用阻燃同时符合要求的矿用电缆线。（4）瓦斯隧道内使用的接线盒必须为符合要求的防爆型接线盒，接线盒内需要填充绝缘物。（5）瓦斯隧道内所使用的电气装置和机械设备，需要符合矿用防爆型要求。（6）对蓄电装备进行充电时，应远离洞口60m以上，如果只能在洞内进行充电时，则需要配置专门的通风设施。

3.5 钻爆作业安全管理

（1）作业的爆破员、瓦斯检测员、安全员以及保管人员必须持有效证件上岗。（2）在瓦斯隧道进行作业的工程设备和电气装置都必须符合矿用防爆要求。（3）在对高瓦斯隧道进行施工作业过程中，应成立专门的部门负责隧道的通风防爆和检测消防等工作，同时配备专业的救护队。（4）参与作业施工和管理人员在项目开始前，需要进行系统的安全技术培训，特种作业人员需要持有效证件上岗。（5）爆破作业30min后方可进入爆破地点进行巡查，重点检查通风、瓦斯、残炮等情况,如有特殊情况需要及时处理。在确定各方面都符合要求的情况下，作业人员方可进入掌子面进行作业。（6）需要进行电雷管爆破作业时，200m范围内不得进行无线电通信和电焊作业。

4 结束语

文章以集义隧道工程高瓦斯隧道施工技术为研究对象，从超前探测排放、加强通风、瓦斯监测监控及设置隔离层四个方面详细地阐述了瓦斯防治技术，并从进洞管理、施工通风管理、瓦斯监控管理、电气与作业机械管理和钻爆作业安全管理等方面提出了相应的安全管理对策。