公路瓦斯隧道施工管理与控制

摘要：目前路建设飞速发展，隧道比例大、瓦斯隧道越来越多；瓦斯爆炸机理十分复杂、铁路隧道断面大，施工中瓦斯管理与控制十分关键。本文主要论述了隧道瓦斯产生的形式与危害，深入论述了施工过程中瓦斯的管理与控制的重要性，确保了施工安全。

关键词：瓦斯隧道施工管理安全控制

中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：

一、隧道瓦斯的产生形式与危害性

瓦斯是隧道及地下工程的一个重要地质灾害，其主要成分为甲烷。甲烷较空气轻，常聚积在隧洞顶部和高空洞中通风不良的地方，形成沼气带，不易扩散或稀释，也可能聚积在隧道顶部以气团形式缓慢移动。

1．1瓦斯产生的形式

隧道穿过岩层的煤化程度越高，产生的瓦斯量越多。各种煤层含瓦斯量不同，其中无烟煤最高。当煤化程度超过无烟煤阶段时，瓦斯含量急剧下降，到达石墨阶段时瓦斯含量为零。这些由煤的变质过程产生的气体保存在煤层或岩层中，当隧道开挖通过时，瓦斯通过煤层或岩层的裂隙、孔洞等涌向隧道，同时吸附瓦斯转化为游离瓦斯。隧道工程中瓦斯产生形式有4种。

(1)非受压状态下缓慢渗出。瓦斯从掌子面均匀涌出，或在有水地方形成水泡涌出。瓦斯总量通常随掘进速度而增大，随大气压的增加而减少。随着时间推移，瓦斯逸出量逐渐减少。

(2)受压状态下喷出。地层中的空洞或断层中蓄积大量瓦斯，遇到钻孔或隧道掘进时，蓄积的瓦斯由持续涌出状态变为喷出。喷出虽为短暂现象，但会造成隧道瓦斯浓度瞬时剧增。另外，有的岩层深处瓦斯含量很大，会形成长时间喷出。

(3)受压状态下突然冲破岩石大量涌出状态称为突出。出现轻微涌出征兆后，大量的高压瓦斯压迫岩层，突然破石而出。

(4)溶于地下水中的甲烷。随着隧道涌水(压力降低)或施工开挖(温度升高)从水中释放。

1．2瓦斯的危害

在道路隧道施工中，瓦斯爆炸需要三个条件：一定浓度的甲烷、一定温度的火源和足够的氧气。瓦斯爆炸会产生高温、高压冲击和一氧化碳，严重影响隧道结构、现场设备和施工人员安全。爆炸瞬间温度可达1 8500C～26500C，易引起火灾，并可产生爆炸前9倍的高温、高压、高速气流冲击，对施工人员及设备造成严重危害。瓦斯爆炸后产生大量有害气体，隧道内一氧化碳浓度可达2％～6％，远远高于国内外有害气体容许浓度，一氧化碳会使人中毒死亡。一般来说，隧道内发生瓦斯爆炸事故几率较小，一旦发生，事故后果十分严重。

二、隧道瓦斯事故的预防措施

瓦斯爆炸可造成群死群伤的大(重大)事故，必须加以控制和预防。根据瓦斯爆炸的成因，应降低空气中瓦斯浓度，控制在5％以下，杜绝火源，降低空气中氧气浓度，控制在1 2％以下。隧道工作面施工，要求其进风风流中氧气浓度不得低于20％。因此，不能控制氧气浓度，只能通过超前地质钻探、控制瓦斯浓度和杜绝火源等措施，预防瓦斯事故发生。

2．1超前地质钻探

超前地质钻探是为了准确掌握煤层位置、产状、厚度和瓦斯储存状况。煤层是否有瓦斯突出危险，必须掌握其准确位置和参数，以备应对瓦斯措施，防止瓦斯突出危险事故。对超前探孔布置与实施，有关规范要求在距初探煤层位置15～20m处，钻水平超前探孔，初探煤层位置；在距初探煤层位置10m(垂距)处的开挖工作面上钻3个超前探孔，并取岩芯，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位煤层位置；按各孔见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及隧道的关系，并分析煤层项、底板岩性；钻孔过程中主要掌握并收集瓦斯动力现象。

预测和判别煤层有无瓦斯突出危险是隧道瓦斯工区施工中不可缺少的一项工作，不管有无瓦斯突出危险必须按程序进行判断，判断分两步进行。第一步，在超前钻孔探煤过程中，如果出现顶钻、夹钻、喷孔等动力现象，即可判断该开挖工作面为瓦斯突出危险工作面，如果动力学现象不明显，应按临界指标法进行确认。第二步，在距煤层垂距5 m处的开挖工作面上钻瓦斯测压孔，对相关临界指标进行测试，测试数据中出现超临界指标，即可判定有瓦斯突出危险。为确保正确，可选用两种方法互相验证。

2．2瓦斯浓度的控制

隧道通风是防止瓦斯爆炸的有效方法，应稀释空气中瓦斯浓度，并将其排除洞外。隧道施工通风设施应由专业人员专门设计，必须满足施工通风安全需要。

(1)非瓦斯工区的隧道施工通风方式宜采用压入式或混合式，低瓦斯工区应采用压入式或巷道式，高瓦斯工区和瓦斯突出危险工区宜采用巷道式。

(2)瓦斯隧道所需风量必须按爆破排烟、同时工作最多人数和瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验。瓦斯隧道施工中，防止瓦斯积聚的风速在坑道内不小于1 m／s，正洞不小于0．5 m／s，取其最大值。

(3)在施工期间，瓦斯隧道实施连续不间断通风。

2．3瓦斯的监测和检测

瓦斯监测是保证瓦斯隧道施工安全的必要手段，必须全方位、全过程进行监测，以便掌握隧道瓦斯浓度分布状况，对隧道项部、断面变化处等瓦斯易积聚部位更应严密监测。在一个施工循环中，凿岩过程和放炮后的瓦斯含量增加最大，因为炮眼成为与瓦斯层的连接通道。放炮后，由于大面积的新岩层突然揭露，致使封闭的瓦斯层逐渐释放甚至完全暴露，瓦斯沿围岩裂隙缓慢渗漏和涌出。因此，加强凿岩过程及装药前与放炮后的瓦斯监测至关重要。

瓦斯检测的重点是隧道顶部及顶部超挖的空洞、言巷、避车洞等部位。由于瓦斯比空气轻，并有很强的扩散性，当隧道风速小到一定程度(通常认为风速不应小于0．5m／s)时，瓦斯游离出来，在隧道项层和死角处积聚，局部超限即可达到爆炸浓度。应特别注意的是，隧道内瓦斯浓度达到1％时，禁止打眼、装药、放炮，达到1．5％时，撤人、停电、通风。

2．4杜绝火源

火源是瓦斯燃烧和爆炸的必要条件之一。没有火源，即使瓦斯达到爆炸浓度也不会发生爆炸。因此，隧道内应防止火源。工程开工前，对参与员工进行瓦斯知识的全面培训，强调瓦斯爆炸的危害性，让全体员工掌握瓦斯知识，从思想上养成自觉遵守各项瓦斯规章制度。

（1）洞口实行封闭式管理，所有人员进洞必须在值班室登记、姓名翻牌、领取进洞许可证、经瓦斯安检人员持金属探测仪进行全身检查，确认未带打火机、香烟、手机等违禁物品后方准进洞，出洞后在值班室交回进洞许可证、将姓名牌翻回原位并销记；设备进洞也必须登记。

（2）加强对洞内动火管理，严格执行瓦斯隧道每次动火作业必须有动火审批方案。隧道内每次动火作业，必须提前 4小时得到分部总工、现场队长同意并签字，交由值班领工员、瓦检员，现场必须由领工员、瓦检员跟班作业，随时检测瓦斯浓度，洞内瓦斯浓度超过0.30%时，严禁动火作业。

2．5其他瓦斯管理措施

（1）防爆设备配置：对投入该隧道的电气设备、移动机械等设备全部使用防爆型。包括部分移动设备防爆改装和安装车载式甲烷断电仪。

（2）瓦检员定期培训、持证上岗管理，参建职工全员教育。

（3）瓦检设备定期校验管理，保证性能良好。

（4）对瓦斯浓度实行洞口揭示、洞内各工作面告知、日报制度和瓦斯浓度超限及时上报制度。

（5）成立专职通风班组，进行风机管理、通风监测、风管挂设、维护。

（6）安全员、领工员洞内交接签认制度。

（7）瓦斯事故演练、制定预案

三、结语

道路瓦斯隧道施工技术复杂，危险性极大，确保安全通过瓦斯地段，要靠科学的施工方案、工程技术人员的精心指导，制定并落实严密的安全防范措施。目前，我国道路建设进入了大量快速建设高潮，因此不可避免地要修建大量隧道，加强研究和总结瓦斯隧道安全施工的经验与技术，以适应我国道路高速发展需要。

参考文献：

1、(日)樗木武．隧道力学[M]．北京：中国铁道出版社．1983

2、郝俊锁.梅岭关瓦斯隧道施工技术 现代隧道技术,2011(2)第48卷第2期