基于有害气体监测的多作业面隧道通风

2022-12-17秦梨棚

大众标准化 2022年21期

秦梨棚

（中铁十一局集团第四工程有限公司，湖北武汉 430040）

二郎山是某某铁路线控制性工程，研究该路段隧道有害气体监测与隧道通风工作开展形式至关重要，有助于加快该铁路线的修建速度。该铁路线是国家铁路修建重点工程，受工程施工所处环境影响，隧道建设过程中，可能出现有害气体种类繁多，增加了隧道通风的难度，因此相关工作人员应重视研究基于有害气体监测的多作业面隧道通风工作有效开展形式。

1 多作业面通风方式选择

1.1 明确有害气体种类

有害气体种类是合理选择多作业面通风方式的基础条件，为加强隧道通风效果，相关人员应全面监测隧道有害气体情况，明确有害气体的种类。二郎山的山体组成成分包括多种浅海相碳酸盐岩、浅海相碎屑岩、浅海相泥岩、泥灰岩、泥质灰岩、浅海相介壳灰岩、半海相炭质页岩等多种岩石成分，这种山体组成特点使该隧道内有害气体种类繁多，提高工作人员合理选择通风方式的难度。二郎山隧道中有害气体主要为甲烷与二氧化碳，受二郎山岩层与地质构造结构特点的影响，该隧道内甲烷大量聚集的可能性较高，工作人员需根据隧道内有害气体监测实际情况选择通风方式，保证隧道通风效果，有效避免隧道内发生爆炸、燃烧等安全事故。

1.2 合理选择通风方式

合理的通风方式有助于提高隧道通风工作的效率，快速实现减少隧道内有害气体的目标，基于有害气体监测的多作业面隧道通风的通风方式需满足隧道的通风需求，保证隧道通风工作的开展效果，确定隧道通风方式流程如下所述。首先，分析某某铁路二郎山路段隧道内有害气体分布情况，设置多作业面隧道通风的目标，提高隧道通风工作的规范性。其次，总结隧道有害气体的分布特点，根据隧道结构与岩层结构合理设计隧道通风的风流路线，以此为基础正确选择多作业面隧道通风方式。最后，结合二郎山隧道的实际情况，将压入式通风作为完成通风工作的方式，同时规范通风方式的具体运用标准，充分发挥该通风方式的作用，降低二郎山隧道内有害气体含量。

2 多作业面通风系统设计

2.1 有害气体监测系统

有害气体监测系统是多作业面通风系统顺利运行的基础，完善监测系统功能设计能够提高隧道通风系统的实际可行性，良好的有害气体监测系统设计流程如下所述，工作人员应结合实际情况完成该部分系统设计工作。首先，明确气体监测系统的组成部分，为系统实现选择符合系统搭建需要的硬件设备，为有害气体监测系统建立创造基础条件。其次，确定系统应包含的功能，有害气体监测系统的功能包括信息采集、信息分析与信息显示，依据隧道有害气体监测实际需要设计功能细节。最后，设置有害气体监测系统的安装规定，瓦斯聚集重点区域增设有害气体监测点，根据隧道不同区域有害气体的特点分别安装不同传感器，保证监测信息的准确性与时效性。

2.2 人工监测系统

人工监测系统是基于有害气体监测的多作业面隧道通风管理系统的主要组成部分，可提升隧道有害气体监测结果的准确性。首先，相关人员需建立人工监测人员管理制度，结合二郎山隧道施工的实际情况，科学安排工作人员携带监测设备开展监测工作。其次，明确人工监测有害气体的工作重点，利用监测设备全面获取隧道内有害气体的具体信息，只有监测人员完成监测工作且监测结果合格，施工人员才能开展作业，保证施工人员人身安全。最后，明确不同有害气体监测结果的处理措施，有害气体浓度低于标准施工可正常进行，超出浓度标准需查明有害气体超标原因，加强多作业面隧道通风力度，直至有害气体浓度低于标准施工方可继续进行。

2.3 瓦斯门禁系统

瓦斯门禁系统对提高多作业面隧道通风系统运行效果具有重要作用，完善的瓦斯门禁系统设计可降低隧道通风工作的难度，瓦斯门禁系统包含以下两种功能。第一，强化隧道内人员的管理力度，记录进出隧道人员的身份信息，同时建立信息化人员管理系统，将进出隧道人员的工种、人数与时间等信息存入系统，全面掌握隧道内的人员情况，降低隧道内发生安全事故的概率，提高基于有害气体监测的多作业面隧道通风工作效率。第二，严格检查进入隧道人员的随身物品，避免危险品被带入隧道，确保进入隧道的人员身着防静电服，以防易燃易爆物品进入隧道与有害气体发生反应造成瓦斯爆炸，增加多作业面隧道通风系统的设计难度，影响有害气体的排出效果。

2.4 气体探测机器人

设计有害气体探测机器人有助于提高隧道通风系统的智能化程度，利用智能化技术替代人力完成监测与通风工作，提高二郎山隧道通风效果，适用于某某铁路线二郎山路段隧道有害气体监测与通风工作开展的机器人应具备以下功能。第一，具备监测该隧道内有害气体的能力，获取隧道内有害气体的真实情况，并将监测到的信息传递给工作人员，便于工作人员做出更正确的决策，用于该隧道的气体探测机器人能够对甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮气等有害气体进行探测。第二，实时监测有害气体浓度变化，隧道中有害气体会随施工工作开展而发生变化，实现机器人实时监测功能，可使工作人员及时发现隧道通风系统存在的问题，快速采取措施解决问题。

3 多作业面通风设备选择

3.1 确定通风设备

通风设备直接影响隧道通风的效果，为保证基于有害气体监测的多作业面隧道通风工作开展效果，相关工作人员应结合二郎山隧道实际情况选择通风设备。综合分析某某铁路线二郎山路段有害气体的实际情况与通风方式，应选择压入式通风机作为隧道的通风设备。工作人员需将通风机设置在距离隧道入口30 m的位置，通风距离保证2 000 m左右，通过双抗分管将新鲜空气送至掌子面，为保证通风机的运行效果达到预期目标，掌子面与通风机前端的距离应小于15 m。科学选择隧道通风设备并设置设备安装位置是提高隧道通风效率的有效方式，充分发挥通风设备的作用将新鲜空气送入隧道内，降低隧道内有害气体的含量，优化某某铁路二郎山路段隧道施工的环境，减小施工过程中由于通风不充分引发安全事故的可能性。

3.2 明确使用规范

通风设备的使用方式与通风效果关系紧密，因此二郎山隧道施工管理人员应合理规范设备使用要点，保证通风设备通风作用被尽数发挥。第一，通风设备停止运行后快速撤离隧道内施工人员，避免有害气体浓度上升影响施工人员人身安全。第二，设置备用通风机，当主通风机出现故障停止运行时，快速启动备用通风机，缩短二郎山隧道内通风系统停止运转的时间，减小通风设备故障对隧道空气质量的影响。第三，隧道内通风系统长时间未恢复，可通过监测隧道周围有害气体浓度判断是否具有人工开启部分通风设备的条件，同时制定隧道瓦斯安全排放措施。第四，通风设备检修过程中，需切断隧道内除气体监测设备外所有设备的电源，检修完毕后恢复通风系统，同时监测隧道内瓦斯的浓度，当监测到瓦斯浓度低于施工标准时才能恢复为其他施工设备供电。

4 强化通风管理力度

4.1 完善管理制度

完善隧道通风管理制度是强化管理力度的前提条件，某某铁路线二郎山路段隧道施工规模与难度较大，建立完善的通风管理制度可提升通风工作开展的条理性。首先，二郎山隧道施工管理人员需明确不同工种在隧道通风工作中的责任，将基于有害气体监测的多作业面隧道通风工作职责落实到个人，强化工作人员的责任意识。其次，以责任划分结果为依据建立管理制度，约束工作人员开展隧道通风工作的方式，提升隧道通风工作的合理性。最后，建立与管理制度相匹配的奖惩措施，引起工作人员对隧道通风管理制度的重视，扩大隧道通风管理制度的作用范围，全面提升二郎山隧道施工的通风效果，维持隧道内良好的施工环境。

4.2 重视风速监测

风速监测是隧道通风管理工作的主要内容，会对隧道通风系统的运行方式产生影响，结合风速合理设置系统运行方式，能够提升隧道通风系统的运行效果，隧道通风工作中风速监测包含以下两方面内容。第一，自然风速的监测，自然风速影响隧道内有害气体的流动速度，在开展隧道通风工作时，需考虑自然风速对隧道通风工作的影响，合理设置基于有害气体监测的多作业面隧道通风系统的运行风速。第二，监测通风系统的风速，结合隧道内有害气体浓度的变化情况调整风速，使二郎山隧道通风系统的风速满足隧道内有害气体排出的需求，取得较好的隧道通风效果，保持隧道内空气质量良好。

4.3 形成动态化管理体系

某某铁路线二郎山路段隧道内有害气体种类与浓度不断发生变化，为保证管理工作顺利开展，相关人员应建立动态化管理体系，以适应二郎山隧道有害气体分布的变化情况。首先，强化隧道有害气体监测设备的性能，延长气体监测设备的使用时间，实现全天全过程监测的目标，及时了解隧道内有害气体的现状。其次，根据有害气体监测信息总结有害气体的变化趋势，预先制定二郎山隧道通风工作的变化方案，充分发挥隧道通风管理体系的管理作用。最后，建立完整的隧道通风动态管理体系，制定不同有害气体状态的通风工作管理措施，提升二郎山隧道的通风能力，能够应对不同情况的隧道通风需要。

5 建立系统可靠性评价体系

5.1 设计可靠性评价

设计可靠性评价是系统可靠性评价体系的主要组成部分，基于有害气体监测的多作业面隧道通风系统设计方案对运行效果起决定性作用，评价设计可靠性流程如下所述。首先，汇总某某铁路线二郎山路段隧道施工资料与通风系统设计方案，评估通风系统设计方案的科学性。其次，分析二郎山隧道施工现场周边的气候条件，将隧道通风系统设计方案与当地实际情况进行对比，确定该通风系统设计方案的实际可行性。最后，根据分析结果评价二郎山隧道通风系统设计方案的可靠性，识别设计方案的不合理之处，协助设计人员优化设计方案，提升二郎山隧道通风系统设计方案的可靠性。

5.2 系统稳定性评价

基于有害气体监测的多作业面隧道通风系统的稳定性是评价该系统可靠性的关键指标，系统稳定运行与系统设备运行情况、通风系统布设线路、相关工作人员技术水平密切相关。首先，将系统布设方案与某某铁路线二郎山路段隧道工程实际情况进行比对，判断通风线路的布设方式是否满足隧道通风需要。其次，提高二郎山隧道通风系统所用设备的性能，随时监测通风设备运行情况，及时发现设备运行异常并采取措施维护设备正常运行，保证二郎山隧道通风系统的运行稳定性。最后，加强隧道通风工作人员技术培训，使其具备正确操作该隧道通风系统的能力，避免人为因素对隧道通风系统稳定运行产生影响。

5.3 通风质量评价

二郎山隧道通风质量是多作业面隧道通风系统可靠性的直观体现，在基于有害气体监测的多作业面隧道通风系统实际运行后，相关工作人员应重视检验隧道通风质量，验证二郎山隧道通风系统的运行效果是否满足施工环境标准。工作人员需根据国家隧道施工要求与二郎山隧道施工现状设置评价标准，检验通风后隧道有害气体的浓度，发现隧道通风系统中存在的问题，不断调整二郎山多作业面隧道通风系统的性能，使其符合某某铁路线二郎山路段隧道施工的通风标准，为施工人员营造良好的施工环境，提升隧道施工的安全性。