瓦斯隧道安全管理中風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)的應(yīng)用研究

李賀朋+亓祥成+石常生

摘 要：本文以四川省天河隧道為工程實例，介紹了風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)的組成構(gòu)架和實現(xiàn)，立足從現(xiàn)場動態(tài)瓦斯安全監(jiān)測實施效果展開分析和研究。研究得出以風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)為核心的瓦斯隧道安全管理策略，形成有效的瓦斯隧道生產(chǎn)管理成套體系，以供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)；瓦斯隧道；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.074

1 前言

瓦斯隧道安全施工是煤礦、鐵路、公路等地下工程施工中的一大難題，在施工過程中如果存在安全管理不到位的情況就極容易發(fā)生災(zāi)難性的事故，導(dǎo)致人員傷亡和嚴重的經(jīng)濟損失[1]。大量的工程案例表明，一旦發(fā)生瓦斯事故，后果將極其慘重。

為實現(xiàn)對隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛群碗娐钒踩膶崟r動態(tài)監(jiān)測，，項目嚴格按照相關(guān)制度進行，為隧道安全施工提供了直接保障[2]。本文結(jié)合天河隧道工程，對風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)在瓦斯隧道安全管理中作用的研究，重點分析管理中風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)核心地位及功能，提出瓦斯隧道安全管理策略，為類似瓦斯隧道安全管理提供借鑒和參考。

2 工程概況

天河隧道位于四川省雅安市天全縣，巖質(zhì)主要為粉砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖夾煤層和玄武巖。其瓦斯段圍巖為三疊系上統(tǒng)須家河組（T3x）的砂巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖夾煤層。碳質(zhì)泥巖和煤層均具有一定的生烴的可能性，系可能產(chǎn)生瓦斯的地層。隧址區(qū)尚有生產(chǎn)煤礦，天河煤礦（距隧道僅500m左右）所采煤礦的采煤工作面、掘進工作面的回風(fēng)中均含有瓦斯，主要成分為和。本隧道主要體現(xiàn)為附著式煤層，系采空區(qū)滲漏瓦斯，實際施工過程中，必須加強瓦斯監(jiān)測，需核實瓦斯等級，針對不同等級，采取不同防護級別和措施。

3 風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)介紹

（1）系統(tǒng)組件及施工注意。本項目瓦斯的監(jiān)測工作主要是通過人工監(jiān)測和利用瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測來實現(xiàn)的。參考國家《煤礦安全規(guī)程》要求采用掘進工作面通風(fēng)設(shè)備實現(xiàn)“三專兩閉鎖”，使用了多種風(fēng)電、瓦斯電閉鎖裝置來滿足生產(chǎn)安全要求[3]。施工過程中甲烷傳感器實時動態(tài)監(jiān)測隧道內(nèi)甲烷濃度，經(jīng)數(shù)據(jù)信號分站到地面機房顯示，對數(shù)據(jù)信息做出分析處理并根據(jù)數(shù)據(jù)信息提示工作面狀態(tài)及時對工作面施工人員發(fā)出預(yù)警。系統(tǒng)內(nèi)置閾值會自動判別瓦斯?jié)舛?，及時切斷隧道內(nèi)設(shè)備工作電源，同時報警疏散人員。

監(jiān)測需做到嚴格控制瓦斯監(jiān)測點地點和范圍：

1）開挖工作面風(fēng)流、回風(fēng)流中，爆破地點附近20m內(nèi)的風(fēng)流中及局部塌方冒頂處；2）坑道總回風(fēng)的風(fēng)流中；3）各種作業(yè)臺車和機械附近20m內(nèi)的風(fēng)流中；4）電動機及其開關(guān)附近20m內(nèi)的風(fēng)流中；5）隧道洞室中，如變電所、水泵站、水倉等瓦斯易于積聚處；6）接近地質(zhì)破碎帶處。

（2）安全監(jiān)測過程解釋。風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)的功能主要有兩個，一個是在正常的隧道施工作業(yè)時，通風(fēng)機一旦出現(xiàn)停機或者隧道內(nèi)空氣不流動時，系統(tǒng)能夠自動聯(lián)鎖切斷故障區(qū)域內(nèi)的所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源；第二個是當(dāng)隧道作業(yè)區(qū)內(nèi)的瓦斯?jié)舛瘸^額定濃度時，系統(tǒng)能自動聯(lián)鎖斷開隧道內(nèi)或施工掌子面區(qū)域內(nèi)所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源。瓦斯?jié)舛瘸瑯说奶幚砀鶕?jù)不同區(qū)域或部位，也會有不同的超限處置措施，本項目瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)要求如下：1）掘進工作面內(nèi)的甲烷濃度應(yīng)低于1%。

2）掘進工作面回風(fēng)流中的甲烷濃度應(yīng)低于1%，當(dāng)掘進工作面回風(fēng)流中的甲烷濃度開始下降，降至1%以下時，系統(tǒng)應(yīng)能自動解鎖。

3）當(dāng)局部通風(fēng)機發(fā)生統(tǒng)計故障，且掘進工作面或回風(fēng)流中的甲烷濃度超過3%時，系統(tǒng)應(yīng)對局部通風(fēng)機進行閉鎖使之不能啟動，只有通過人工操作的方式使用專業(yè)軟件并輸入密碼或者采用專用工具進行解鎖；而當(dāng)掘進工作面或回風(fēng)流中甲烷濃度降至1.5%以下時，系統(tǒng)應(yīng)能自動解鎖。

4）所有與閉鎖控制有關(guān)的設(shè)備，一旦發(fā)生故障或者斷電時，系統(tǒng)應(yīng)能切斷該設(shè)備所監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的所有非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的電源并閉鎖。

4 風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)特點及管理要點

在大多數(shù)隧道綜合安全監(jiān)測系統(tǒng)控制中，電閉鎖功能由系統(tǒng)平臺來下發(fā)指令，電力監(jiān)控系統(tǒng)來執(zhí)行，電力監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行完成后，收集閉鎖動作后的電網(wǎng)信息，進一步判斷閉鎖指令執(zhí)行的結(jié)果是否正確。瓦斯電閉鎖控制首先讀取安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測到的實時環(huán)境數(shù)據(jù)，與電閉鎖閾值進行比較，若達到閉鎖閾值則向電力監(jiān)控系統(tǒng)下達閉鎖指令，切斷該區(qū)域的配電設(shè)備，以避免或減少瓦斯爆炸的可能性。由此可以看出瓦斯電閉鎖在安全監(jiān)測系統(tǒng)中承擔(dān)著重要一環(huán)。

基于以上特征，分析得出涉及瓦斯電閉鎖安全管理方面的幾個要點如下：

（1）風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)對隧道瓦斯事故監(jiān)測項目具有很好的適應(yīng)性，能夠為瓦斯隧道提供直接精準的安全分析，做出基于數(shù)據(jù)分析的風(fēng)險控制和安全決策。

（2）瓦斯隧道安全管理工作應(yīng)以風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)為核心，各項針對瓦斯隧道的安全管理工作將圍繞該系統(tǒng)展開。從專業(yè)技術(shù)人員、管理人員，到項目經(jīng)理在系統(tǒng)投入之后需進行設(shè)備相關(guān)知識培訓(xùn)。

（3）瓦斯隧道的通風(fēng)施工應(yīng)嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行，并將瓦斯通風(fēng)、監(jiān)控、檢測等系統(tǒng)進行聯(lián)鎖設(shè)置，通過系統(tǒng)對瓦斯?jié)舛?、風(fēng)量、風(fēng)速和氣象等參數(shù)進行實施監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)能立即反應(yīng)進行報警和聯(lián)鎖控制。

（4）對于隧道瓦斯實時狀況的管理，工程項目管理部門的技術(shù)人員應(yīng)參照相關(guān)標準及施工安全制度制定瓦斯隧道施工安全管理體系，由技術(shù)人員組成安全管理機構(gòu)，做到職責(zé)明確，對隧道內(nèi)的瓦斯監(jiān)測情況進行及時記錄，并對系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息進行分析和處理。

5 結(jié)論

本文主要通過分析風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)的運行特點和在防瓦斯事故方面的優(yōu)勢，將其納入隧道安全管理體系中，發(fā)揮基礎(chǔ)性的安全保障作用。結(jié)果表明：

（1）現(xiàn)場工程案例表明，有效的瓦斯隧道管理工作離不開電閉鎖的基礎(chǔ)性保障。風(fēng)瓦電閉鎖系統(tǒng)在瓦斯隧道安全管理工作中具有極為重要的作用。（2）本項目隧道施工推進中，瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)的正常顯示通風(fēng)設(shè)備運行良好，工作面瓦斯?jié)舛染?.4%以下，未發(fā)生任何瓦斯事故，充分說明了管理工作行之有效。

參考文獻：

[1]張民慶，黃鴻健，孫國慶，鐵路瓦斯隧道安全設(shè)計[J].施工與管理現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012（03）：25-31.endprint