低瓦斯隧道施工安全技術(shù)管理要點

文/孟祥虎 安徽省科興交通建設(shè)工程監(jiān)理有限公司 安徽合肥 230000

1、工程概述

安徽省某隧道在全國有著相當(dāng)高的知名度，為了打造這條重點項目，政府投入了大量的資金，工程師把這條隧道設(shè)計成一條獨立的隧道，經(jīng)過數(shù)十年的實地考察，結(jié)合工程的地質(zhì)報告，該隧道必須穿越劉家河8 段、9 段和10 段，河8 段為煤地層，其它段為煤層及煤系。為了項目的安全必須按低瓦斯隧道區(qū)組織施工。

2、低瓦斯隧道的安全系數(shù)

1）加強(qiáng)探測技術(shù)：采用國外先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù),比如地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)等等，通過一系列技術(shù)手段，可以及時發(fā)現(xiàn)前方的地質(zhì)情況，采用常規(guī)的檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)煤層等復(fù)雜情況。

2）保證隧道的良好通風(fēng)：選用風(fēng)力強(qiáng)勁的風(fēng)管送風(fēng)，采用優(yōu)質(zhì)風(fēng)管減少漏風(fēng)；保證連續(xù)面送風(fēng)，保證風(fēng)機(jī)供電。編制了詳細(xì)的通風(fēng)方案。

3）加強(qiáng)瓦斯檢測：隧道瓦斯檢測采用自動瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)與人工檢測相結(jié)合。編制了詳細(xì)的《氣體監(jiān)測檢測程序》。

4）無論高瓦斯區(qū)和低瓦斯區(qū)是如何劃分的，當(dāng)穿越煤層>0.8m 時，應(yīng)提前預(yù)測好煤與瓦斯的危險性，并根據(jù)實際的預(yù)測結(jié)果確定施工方案。因此，在組織人員對隧道進(jìn)行施工時，進(jìn)出口工作區(qū)的施工量約為建筑面積的一半，為1650m左右，兩個工區(qū)左右線的施工被平均分配，中間有一條連接通道。若開挖過程中出現(xiàn)瓦斯?jié)舛冗^高現(xiàn)象，工程師應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置隔爆設(shè)施。

3、低瓦斯隧道施工技術(shù)的指標(biāo)

3.1 瓦斯隧道通風(fēng)

隧道外的新鮮空氣通過左線射流風(fēng)機(jī)等一系列通風(fēng)設(shè)備的傳輸，離開射流風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)面（車輛類型通道右側(cè)隧道外）。見通風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

根據(jù)隧道內(nèi)同時作業(yè)人數(shù)，可以確定最多的人員所需的瓦斯排放量和通風(fēng)量，將一次裝藥產(chǎn)生的有害氣體減至允許濃度所需的通風(fēng)量。同時在隧道內(nèi)使用內(nèi)燃機(jī)。

機(jī)器產(chǎn)生的有害氣體被稀釋到允許濃度所要求的通風(fēng)量，最大值作為隧道施工面的空氣需要量。最后，對煙氣除塵的最小風(fēng)速進(jìn)行了校核。（1）根據(jù)氣體排放量。（2）根據(jù)人數(shù)最多來計量。（3）根據(jù)最小風(fēng)速。（4）根據(jù)炸藥數(shù)量。（5）根據(jù)同時在隧道內(nèi)工作的柴油設(shè)備計算。根據(jù)計算的結(jié)果可以得知，按同時工作的柴油機(jī)設(shè)備計算所需的風(fēng)量。根據(jù)設(shè)計風(fēng)量和通風(fēng)阻力計算結(jié)果選擇風(fēng)機(jī)，一臺維持正常運作，一臺備用以便有意外情況發(fā)生，自動配風(fēng)裝置分別與兩臺風(fēng)機(jī)相連（自動配風(fēng)裝置直徑等于風(fēng)缸的使用直徑，長度為10m，采用自動配風(fēng)裝置相當(dāng)于氣缸的使用）。風(fēng)道由雙后壓邊板連接。掘進(jìn)工作面送風(fēng)采用140mm 防靜電阻燃風(fēng)管。為保證掘進(jìn)工作面連續(xù)送風(fēng)，要求風(fēng)機(jī)設(shè)三路專用電源，備用風(fēng)機(jī)設(shè)自動電源，自動切換。

3.2 氣體監(jiān)測

瓦斯監(jiān)測無疑是瓦斯隧道施工的主要步驟，是保證施工穩(wěn)定的必要保證。參照瓦斯隧道施工規(guī)范和綜合工程技術(shù)水平，在隧道施工過程中，工程師根據(jù)瓦斯監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行實際劃分。采用人工與自動相結(jié)合的監(jiān)測方法，全面掌握了該區(qū)的瓦斯情況。氣體探測孔可作為直徑89mm 的先進(jìn)水探測孔。當(dāng)測量氣體壓力>1Mpa 或當(dāng)單孔瓦斯涌出量大于5L/min 時，應(yīng)在涌出孔附近增設(shè)鉆孔，釋放瓦斯、天然氣等有害氣體。低瓦斯區(qū)每班檢查2-3 次，每段檢查5 個點，即拱頂、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻腳距隧道周邊20cm。氣體、二氧化碳和其他有害氣體應(yīng)在這五點檢查。每個周期包括89m m 的超前鉆孔、45m/周期和50m/孔的檢測。掌握和收集鉆井過程中的氣體動力學(xué)現(xiàn)象。

3.3 瓦斯隧道爆破作業(yè)

打井用的是濕鉆。裝藥由正向的連續(xù)裝置構(gòu)成，電雷管只能通過藥筒頂部進(jìn)入，所有槍管都用炮泥堵住并壓實。電雷管只能采用串聯(lián)方式進(jìn)行連接，隧道低瓦斯區(qū)具體的開挖過程如下：測量放樣前進(jìn)行超前支護(hù)，以便進(jìn)行鉆孔裝藥等操作，當(dāng)通風(fēng)瓦斯當(dāng)濃度檢測<0.5%時，必須對水荷載巖石進(jìn)行灑水，隧道采用毫秒電雷管，嚴(yán)格控制延期的時間，確保不會引發(fā)大規(guī)模的瓦斯爆炸，不允許使用二秒或半秒延時電雷管。由于二次延期雷管或半次延期雷管的間隔時間長達(dá)1s 和0.5s，很容易引爆瓦斯、煤塵。瓦斯、煤塵爆炸危險區(qū)域應(yīng)使用防爆電容雷管。

3.4 自動監(jiān)測報警系統(tǒng)

在氣體的自動監(jiān)測系統(tǒng)中，探頭是非常重要的。它不僅需要自由懸掛在表面，還需要放置在第二層襯里拱頂下300 毫米處。當(dāng)氣體濃度超過0.75%時，報警器響起并自動切斷電源。如果施工現(xiàn)場屬于高瓦斯環(huán)境，還應(yīng)配備高濃度瓦特檢測儀，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.5 隧道洞口施工技術(shù)

巖石開挖前，應(yīng)事先在洞頂設(shè)置截水溝和相關(guān)的給排水系統(tǒng)。在施工過程中，隧道洞口的開挖也應(yīng)并入隧道洞口路基的土石方施工中。根據(jù)有關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，及時處理路基邊坡和洞口。針對現(xiàn)場不同的地質(zhì)條件，有必要采取邊坡加固和上坡加固措施。當(dāng)處于軟土中時，應(yīng)在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測，充分了解其穩(wěn)定性。洞口及洞室開挖時，應(yīng)事先在洞頂設(shè)置截水溝，以排除坡地積水。對于隧道進(jìn)口段，土方開挖應(yīng)嚴(yán)格按開挖順序進(jìn)行，自上而下順序進(jìn)行，每層開挖深度應(yīng)達(dá)到2m 以上。此外，開挖過程中應(yīng)立即進(jìn)行噴錨噴混凝土澆筑，以提高邊坡的穩(wěn)定性。

3.6 隧道開挖

為全面提高隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力，應(yīng)首先進(jìn)行隧道仰拱施工。此時應(yīng)做好隧道底部的填筑工作，再進(jìn)行襯砌施工。在此基礎(chǔ)上，可以降低隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷程度。倒拱區(qū)的施工應(yīng)以大段的模板為地基，在澆筑過程中應(yīng)按照中間到兩側(cè)的先后順序，不能中斷澆筑，以免出現(xiàn)中間中斷現(xiàn)象。施工結(jié)束后拆除仰拱時，應(yīng)將隧道底部填滿。自卸車在運輸過程中需要經(jīng)過棧橋。

結(jié)論：

綜上所述，低瓦斯隧道的建設(shè)是交通網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模擴(kuò)張的普遍情況。與普通隧道施工相比，其風(fēng)險更大。因此，施工中應(yīng)采取安全防護(hù)措施。通過改善通風(fēng)性能，開展瓦斯檢測，優(yōu)化防爆機(jī)理，為瓦斯隧道施工順利進(jìn)行創(chuàng)造了更安全穩(wěn)定的環(huán)境。