淺談三屯河水電站發(fā)電引水隧洞施工過程中出現(xiàn)硫化氫氣體的處置措施

洪偉明

【摘要】三屯河中游段第三極水電站三屯河水電站在發(fā)電引水隧洞施工過程中，由于圍巖斷層中含有大量的硫磺礦物質(zhì)，出現(xiàn)濃度較高的硫化氫氣體（H2S）。經(jīng)現(xiàn)場勘察和檢測，硫化氫氣體濃度嚴(yán)重超標(biāo)，已達(dá)到100mg∕m3，掌子面施工部位已超過130mg∕m3以上.根據(jù)硫化氫氣體的化學(xué)特性和檢測結(jié)果制定了相應(yīng)的處置措施，確保了發(fā)電引水隧洞的安全施工。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電引水隧洞；硫化氫氣體（H2S）；處置措施

近年來，水電資源作為清潔能源，各地按照國家產(chǎn)業(yè)政策和當(dāng)?shù)厮Y源狀況，積極建設(shè)水電站工程。昌吉市政府在2011年8月引進(jìn)社會資本，利用三屯河流域年經(jīng)流量3.6億方水資源，開發(fā)建設(shè)三屯河中游段四級水電站，三屯河水電站為第三級。在三屯河水電站發(fā)電引水隧洞施工過程中，由于部分洞身段圍巖中含有大量的硫化氫氣體（H2S）。自2015年7月開工至今，施工人員出現(xiàn)頭暈，惡心，鼻、眼、喉嚨呼吸道不適等現(xiàn)象，為此還付出了兩名施工人員的寶貴生命。

基于這一情況，我們組織力量通過現(xiàn)場踏勘、室內(nèi)試驗及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查等方法對隧道硫化氫氣體的賦存特征進(jìn)行了分析，結(jié)合施工實際情況，提出了隧道安全預(yù)警機(jī)制，為施工危害防治提出理論依據(jù)。本人想通過親身經(jīng)歷，總結(jié)和歸納應(yīng)對這一突發(fā)現(xiàn)象而采取的處置措施，供業(yè)內(nèi)人士共同探討與參考。

1、三屯河水電站開發(fā)項目簡介 工程概況

三屯河位于新疆昌吉州昌吉市轄區(qū)的中部，是昌吉州境內(nèi)第三大河流，發(fā)源于天山北坡中段的天格爾峰。位于三屯河流域中游段三屯河水庫下游7公里處，是三屯河流域中游段水電規(guī)劃中第三極水電站三屯河水電站。三屯河梯級水電站為混合式水電站，該水電站利用已建成的三屯河水庫蓄水發(fā)電，三屯河水庫相應(yīng)庫容1767.10萬m3，可進(jìn)行年調(diào)節(jié)。大壩為已建的漿砌石重力壩，壩高52 m，電站引水采用洞式引水進(jìn)入右岸山體隧洞即發(fā)電引水隧洞，水電站主副廠房順河?xùn)|向西布置，尾水高程878 m，利用落差153 m，裝機(jī)容量為42MW。

1.1引水隧洞設(shè)計布置內(nèi)容

發(fā)電引水系統(tǒng)全長7119.743m，布置在三屯河右岸。主要由進(jìn)口引渠段、進(jìn)水口、壓力引水道、調(diào)壓井、壓力鋼管段（包括斜井段和下水平段）、出洞回填管、岔管及支管段組成。洞徑4米，洞身的埋藏深度因利用圍巖抗力，圍巖厚度大于3倍開挖洞徑級，根據(jù)地形條件洞身的埋藏深度在26至556米不等。

1.2主要工程地質(zhì)條件

隧洞穿越三條規(guī)模較大的沖溝，沿線上覆巖體厚度52～556m，洞身段處于微風(fēng)化及新鮮巖體內(nèi)，巖性為侏羅系砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、局部夾薄層砂質(zhì)泥巖，層理發(fā)育，具薄層～中厚層狀結(jié)構(gòu)。帶內(nèi)以碎裂巖、糜棱巖為主，斷層兩側(cè)巖石破碎。斷面略呈舒緩波狀，屬壓扭性逆斷層，洞室開挖過程中，沿斷出現(xiàn)滲水和涌水現(xiàn)象，對洞室穩(wěn)定影響較大，該段以Ⅳ類圍巖為主，局部（過溝段及斷層帶附近）為Ⅴ類圍巖。

1.3 硫化氫氣體的分布及成因分析

在隧道施工中產(chǎn)生的硫化氫氣體一般作為在特殊的地層巖性，特殊的金屬含礦異常帶、區(qū)域性褶皺斷裂組合情況下，某些化學(xué)反應(yīng)和蛋白質(zhì)自然分解過程的產(chǎn)物以及某些天然物的成分和雜質(zhì)，隧道施工就是其中的一種。含硫地層物質(zhì)在硫酸鹽熱化學(xué)還原情況下，產(chǎn)生硫化氫，并向上飄逸遇水溶解于地下水中，隨地下水運移，在隧道開挖后，由于圍巖體及地下水場受到擾動，破環(huán)了硫化氫存在的狀態(tài)和硫化礦水解的原有平衡，硫化氫便會隨之涌出。

2、硫化氫氣體（H2S）

硫化氫氣體（H2S）是無色氣體，有特殊的臭味（臭雞蛋味）。易溶于水，比重比空氣大，易積聚在通風(fēng)不良的污水管道、窯井、化糞池、污水池以及其它各類發(fā)酵和蔬菜腌制池等低洼處（含氯化合物，如蛋白質(zhì)腐敗分解產(chǎn)生）。硫化氫屬窒息性氣體，是一種強烈的神經(jīng)毒物，硫化氫濃度在0.4 mg∕m3時，人能明顯嗅到硫化氫的臭味，當(dāng)濃度在70～150 mg∕m3時，吸入數(shù)分鐘即發(fā)生嗅覺疲勞而聞不到臭味，濃度越高嗅覺疲勞越快，越容易使人喪失警惕，當(dāng)濃度超過760 mg∕m3時，短時間內(nèi)即可發(fā)生肺水腫、支氣管炎、肺炎，可能造成生命危險。與濃硝酸、發(fā)煙硫酸或其它強氧化劑劇烈反應(yīng)，發(fā)生爆炸。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引起回燃 有毒，吸入會引起急性中毒反應(yīng)

3、處置措施

制定《三屯河水電站發(fā)電引水隧洞有毒有害氣體環(huán)境下的預(yù)防和安全生產(chǎn)的應(yīng)急措施》。主要內(nèi)容：

（1）、作業(yè)時指定專人監(jiān)護(hù)，遇險時科學(xué)施救。現(xiàn)場安全監(jiān)護(hù)人員負(fù)責(zé)檢查作業(yè)人員佩戴防護(hù)用具和了解應(yīng)急預(yù)案的情況，提前告知作業(yè)人員可能遇到的危險因素、緊急情況下的呼救方式和逃生方式，落實監(jiān)督安全措施，及時制止不安全行為。

（2）、作業(yè)過程中，現(xiàn)場安全監(jiān)護(hù)人不得擅自離崗。當(dāng)發(fā)生硫化氫等有毒氣體中毒時，要沉著應(yīng)對，冷靜處理，及時報警，尋求專業(yè)救護(hù)；救援者應(yīng)佩帶專業(yè)防護(hù)面具實施救援，禁止不具備條件的盲目施救，避免傷亡擴(kuò)大。

（3）、隧洞上下游必有各自獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，隧洞內(nèi)的風(fēng)道出口隨著掘進(jìn)進(jìn)度，距離掌子面作業(yè)點在30米左右。隧洞出口要有明顯的迎面出風(fēng)的感覺。

（4）、隧洞內(nèi)既有硫化氫氣體又有巖體滲雜的硫磺粉，在隧洞一側(cè)挖排水溝將融入水中的硫磺排出洞外并做好稀釋處理。

（5）、加強對有毒氣體濃度的檢測手段。按照“掘前必探、先探后掘、長探短掘”的原則施工掘進(jìn)，在有毒氣體作業(yè)面放緩施工進(jìn)度，確保安全施工。

（6）、給施工人員必須配備防護(hù)自救用具，如人手一條濕毛巾、口罩、隔絕式壓縮自救器等，人員一旦出現(xiàn)異常，不要驚慌亂跑，迅速到通風(fēng)口靜坐呼吸新鮮空氣緩解癥狀。

（7）、加強對洞內(nèi)通風(fēng)能力的檢測手段，通風(fēng)能力包括風(fēng)量風(fēng)速要滿足降低硫化氫氣體含量的技術(shù)要求。通過排氣通風(fēng)硫化氫濃度不能超過0.000666﹪；氧氣不能低于16﹪；配備常規(guī)的檢測儀器，隨時檢測，掌握第一手資料，確保萬無一失。

（8）、每班組縮短作業(yè)時間，增加輪班次數(shù)。根據(jù)幾年來的實踐經(jīng)驗，每班連續(xù)作業(yè)時間不超過兩個小時，采取輪班或出洞后至少休息40分鐘后再進(jìn)入洞內(nèi)繼續(xù)作業(yè)，讓施工人員充分吸入新鮮空氣緩解身體不適。

（9）選擇和使用正確的檢測儀器。

存在硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）等有毒氣體，則要優(yōu)先選擇一個特定氣體檢測儀才能保證工作人員的安全。檢測硫化氫（H2S）可購買單一性的便攜式硫化氫檢測儀，它可連續(xù)檢測作業(yè)環(huán)境中硫化氫氣體泄漏濃度。目前，針對隧道施工氣體監(jiān)測，也可選擇便攜式多氣體（復(fù)合式）檢測儀也是我們的最佳選擇。

（10）開展科學(xué)施救的現(xiàn)場演練。根據(jù)硫化氫等有毒氣體的特點，制定有針對性的應(yīng)急預(yù)案，明確緊急情況下作業(yè)人員的逃生、自救、互救方法的演練。

4、結(jié)束語

根據(jù)硫化氫氣體的化學(xué)特性和檢測結(jié)果，經(jīng)過分析和研究，制定科學(xué)的切實可行的處置方案、應(yīng)急預(yù)案以及施工時的預(yù)防措施，其中重要的環(huán)節(jié)就是要對項目經(jīng)理和安全員、現(xiàn)場施工人員進(jìn)行預(yù)防和救護(hù)知識的專業(yè)培訓(xùn)，這是保障各種方案、預(yù)案、措施順利實施的前提保障，更是在隧洞這樣有限空間內(nèi)作業(yè)，用科學(xué)的處置方法戰(zhàn)勝有毒有害氣體，是確保安全生產(chǎn)的有效保障。