瓦斯隧道機(jī)械防爆性能改裝技術(shù)

韓偉

摘要： 瓦斯隧道施工具有高風(fēng)險(xiǎn)性，普通機(jī)械無法在瓦斯隧道內(nèi)作業(yè)，因此，機(jī)械防爆性能改裝是瓦斯隧道施工中最重要的內(nèi)容之一。本文結(jié)合三江至南川鐵路關(guān)壩支線防爆改裝車輛在紅豆埡瓦斯隧道施工中的實(shí)際應(yīng)用，主要介紹了瓦斯隧道工程車輛防爆改裝技術(shù)，以期類似工程借鑒。

Abstract： Due to the high risk of gas tunnel construction， ordinary machinery cannot operate in the gas tunnel. Therefore， the modification of mechanical explosion-proof performance is one of the most important contents in the construction of gas tunnels. This paper combines the practical application of the explosion-proof modified vehicles of the Sanjiang-Nanchuan Railway Guanba branch line in the construction of the red soybean meal gas tunnel. It mainly introduces the explosion-proof modification technology of the gas tunnel engineering vehicle， with a view to similar projects.

關(guān)鍵詞：瓦斯隧道;機(jī)械設(shè)備;防爆改裝

Key words： gas tunnel;mechanical equipment;explosion-proof modification

中圖分類號(hào)：U455.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）18-0149-02

1? 工程概況

紅豆埡隧道全長(zhǎng)7989m，最大埋深360m，里程ZD1KO+525～ZD1K8+514段穿越東溪?dú)馓锴秩緟^(qū)，進(jìn)行深孔測(cè)氣時(shí)，1號(hào)鉆孔未測(cè)到天然氣，2號(hào)鉆孔在150m深度開始就測(cè)到天然氣（濃度4500～7890ppm），3號(hào)鉆孔在131m深度就測(cè)到天然氣（濃度均大于10000ppm，孔深390m），4號(hào)鉆孔161m深度開始就測(cè)到天然氣（濃度6930～18640ppm）。根據(jù)隧道深孔測(cè)氣資料顯示，紅豆埡隧道為高瓦斯隧道。

2? 機(jī)械防爆性能的改裝

2.1 瓦斯的概念和特性

瓦斯是從煤（巖）層、油層或天然氣層中逸出的各種有害氣體的總稱，其主要成分是甲烷。

瓦斯爆炸必須具備以下條件：充足的氧氣、存在高溫火源及一定濃度的瓦斯。

若瓦斯?jié)舛鹊陀?%，遇火不爆炸，但會(huì)在火焰外圍形成燃燒層;若瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反應(yīng)）;若瓦斯?jié)舛瘸^16%，雖然在空氣中遇火會(huì)燃燒，但會(huì)失去其爆炸性。

為避免瓦斯事故出現(xiàn)，有的放矢的采取有效應(yīng)對(duì)措施，應(yīng)準(zhǔn)備掌握瓦斯性質(zhì)。應(yīng)在隧道瓦斯?jié)舛鹊陀?.3%的環(huán)境下施工，當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂?.5%時(shí)，應(yīng)立即停工檢查并加強(qiáng)通風(fēng)。

2.2 瓦斯無軌運(yùn)輸設(shè)備選型

紅豆埡隧道1#、2#斜井坡度為15%，洞口位置場(chǎng)地受限，通過方案比選，項(xiàng)目部決定采用系統(tǒng)的通風(fēng)方案設(shè)計(jì)、瓦斯的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和人工檢測(cè)、對(duì)進(jìn)洞施工機(jī)械的防爆改裝等措施，選擇無軌運(yùn)輸方式組織施工。無軌運(yùn)輸涉及的主要施工機(jī)械設(shè)備包括裝載機(jī)、自卸車、混凝土罐車等。隧道單個(gè)作業(yè)面主要作業(yè)車輛配置如表1所示。

2.3 機(jī)械防爆改裝基本原理

若作業(yè)機(jī)械的動(dòng)力是普通柴油機(jī)，其為非防爆產(chǎn)品，如此在爆炸性氣體環(huán)境中作業(yè)不符合相關(guān)的安全技術(shù)要求。由于這類機(jī)械沒有防爆裝置，在爆炸性氣體環(huán)境中作業(yè)，極其容易出現(xiàn)爆炸事故。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：一是危險(xiǎn)高溫引燃周圍可燃混合氣體，從而導(dǎo)致爆炸事故出現(xiàn);二是火花引燃周圍可燃混合氣，從而導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生，火花包括機(jī)械火花、排氣火花、電氣火花等。針對(duì)瓦斯隧道施工機(jī)械設(shè)備，可采取兩種改裝方案：一是針對(duì)瓦斯隧道內(nèi)燃施工機(jī)械、設(shè)備，選取一套適合于車載的瓦斯自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警閉鎖系統(tǒng);二是針對(duì)非防爆機(jī)械誘發(fā)源，采取控制高溫和預(yù)防產(chǎn)生火花的有效措施。

2.4 系統(tǒng)組成

瓦斯隧道機(jī)械車輛防爆改裝系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：甲烷傳感器、監(jiān)測(cè)裝置、斷電裝置等構(gòu)成。

2.5 系統(tǒng)工作原理

紅豆埡隧道采用車載的瓦斯自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警閉鎖系統(tǒng)，在內(nèi)燃施工機(jī)械、設(shè)備上安裝該系統(tǒng)，利用傳感器可將施工機(jī)械工作區(qū)域的瓦斯等氣體濃度參數(shù)收集起來，然后依據(jù)采集到的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行必要處理。

在系統(tǒng)工作期間，若瓦斯?jié)舛戎饾u上升，而傳感器監(jiān)測(cè)到其濃度值達(dá)到設(shè)定的報(bào)警濃度值0.3%時(shí)，報(bào)警器會(huì)接收到由分站傳來的報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器此時(shí)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，相關(guān)人員在看到或者聽到報(bào)警信號(hào)后，馬上停止作業(yè)，之后安排專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)核查情況，將報(bào)警原因查明并找到應(yīng)對(duì)之法，待威脅消除后才能開始作業(yè)。若瓦斯?jié)舛壬仙^快，或者施工車輛現(xiàn)場(chǎng)無人值守，當(dāng)環(huán)境瓦斯?jié)舛瘸^設(shè)定限值0.5%時(shí)，機(jī)械的斷電熄火控制器會(huì)接收到分站傳來的控制信號(hào)，關(guān)閉車輛供電系統(tǒng)開關(guān)，中斷供電，讓機(jī)械自動(dòng)停止作業(yè)，實(shí)現(xiàn)閉鎖。系統(tǒng)工作原理示意如圖1所示。

2.6 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

①機(jī)械車輛的動(dòng)力性不會(huì)因防爆改裝而改變;②防爆裝置系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，不僅安裝方便，而且維護(hù)簡(jiǎn)單;③系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)測(cè)流化氫、二氧化氮、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等多種有害氣體;④防爆改裝裝置配備備用電源，確保系統(tǒng)工作穩(wěn)定;⑤裝置先報(bào)警后熄火，留有安全處理時(shí)間間隙;⑥裝置瓦斯超限報(bào)警和斷電控制值小于瓦斯隧道施工安全值，保險(xiǎn)系數(shù)高;⑦防爆改裝裝置系統(tǒng)的傳感器精度≤正負(fù)0.1%;數(shù)據(jù)傳輸速率2400bps;控制執(zhí)行時(shí)間≤1秒;掃描間隔≤0.4秒。

2.7 防爆系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

2.7.1 防爆系統(tǒng)的安裝

可根據(jù)機(jī)械自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇防爆裝置安裝位置，通常安裝在駕駛室與車箱連接處、車輛底部或側(cè)面、駕駛室等。在駕駛室頂部通風(fēng)處安裝傳感器。由于車輛處于移動(dòng)狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，因此安裝相關(guān)設(shè)備時(shí)必須采取加固措施。防爆改裝系統(tǒng)裝置布置示意圖如圖2。

2.7.2 防爆系統(tǒng)的調(diào)試

工作人員按照要求設(shè)定系統(tǒng)瓦斯超限報(bào)警和斷電控制值后，用標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣體檢測(cè)防爆系統(tǒng)，系統(tǒng)檢測(cè)瓦斯精度必須控制在±0.1%以內(nèi)，保證在系統(tǒng)檢測(cè)到異常情況后能夠及時(shí)依照相關(guān)規(guī)定采取應(yīng)對(duì)措施，比如報(bào)警和瓦機(jī)閉鎖。

2.8 機(jī)械防爆性能驗(yàn)收

安裝調(diào)試完成防爆系統(tǒng)后，應(yīng)驗(yàn)收整個(gè)機(jī)械性能，要求改裝后的機(jī)械不僅防爆性能良好，而且原先機(jī)械的操作性能不會(huì)因此改變。

首先由待驗(yàn)收車輛的駕駛員對(duì)改裝后的車輛進(jìn)行試運(yùn)行，在車輛行駛過程中，駕駛員檢查車輛的整體操作性能，確保各項(xiàng)性能無異常，車輛運(yùn)行正常后，駕駛員可將車輛行駛至驗(yàn)收區(qū)域;然后由改裝廠家工作人員用標(biāo)準(zhǔn)的甲烷氣體對(duì)改裝后的機(jī)械車輛進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)傳感器采集到的甲烷氣體達(dá)到限定濃度值后，車輛進(jìn)行報(bào)警及自動(dòng)斷電熄火，實(shí)現(xiàn)閉鎖，能有效的解決在瓦斯超限情況下，車輛仍繼續(xù)作業(yè)產(chǎn)生的火花引爆（燃）瓦斯的安全事故問題，起到了良好的防爆作用，驗(yàn)收合格。如果防爆系統(tǒng)安裝完成后車輛操作性能出現(xiàn)異?；蛲咚钩尴到y(tǒng)未報(bào)警或、輛斷電熄火時(shí)，為驗(yàn)收不合格。此時(shí)需專業(yè)技術(shù)人員對(duì)車輛狀態(tài)或防爆系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查測(cè)試，待各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求后，重新進(jìn)行驗(yàn)收。防爆改裝完成后的車輛必須經(jīng)驗(yàn)收合格后方能投入使用。機(jī)械車輛防爆性能驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)圖片如圖3所示。

2.9 設(shè)備配備表

2.10 注意事項(xiàng)

①改裝前，應(yīng)先檢查改裝的車輛性能和狀態(tài)，保證其無異常情況;②改裝時(shí)車輛必須?？吭诘貏?shì)平緩區(qū)域，并使車輛處于制動(dòng)狀態(tài);③駕駛員在隧道作業(yè)前，應(yīng)先檢查監(jiān)控系統(tǒng)是否存在異常;④必須在保證監(jiān)控系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)的情況下才能在隧道內(nèi)作業(yè);⑤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警時(shí)，說明環(huán)境瓦斯?jié)舛却嬖诋惓＃{乘人員應(yīng)立即停止作業(yè)，并通知相關(guān)人員查明報(bào)警原因并找到應(yīng)對(duì)之策，待危險(xiǎn)解除后才能開始作業(yè);⑥若監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，并控制車輛自動(dòng)熄火，說明環(huán)境瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)在極度危險(xiǎn)的狀態(tài)，此時(shí)駕駛?cè)藛T為了自身安全，必須立即停止作業(yè)并撤離現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)通知可能會(huì)受到威脅的人員;車輛熄火后，在為解除報(bào)警前，駕駛?cè)藛T禁止違規(guī)嘗試點(diǎn)火;⑦若利用其它手段發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛犬惓＃矐?yīng)及時(shí)停止作業(yè)，在確定無異常的情況下才能開始作業(yè);⑧一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)異常，必須及時(shí)匯報(bào)給相關(guān)負(fù)責(zé)人員;⑨監(jiān)控系統(tǒng)所帶的瓦斯傳感器，必須每隔15天進(jìn)行零點(diǎn)較準(zhǔn)，同時(shí)做好除塵工作;⑩系統(tǒng)必須與監(jiān)控系統(tǒng)、人工檢測(cè)等預(yù)防措施搭配使用。

3? 結(jié)束語

通過對(duì)機(jī)械設(shè)備的防爆性能改裝，能有效的控制火源的產(chǎn)生，避免在瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)時(shí)發(fā)生瓦斯燃燒和爆炸等安全事故，加強(qiáng)了瓦斯隧道安全信息自動(dòng)化管理水平，為瓦斯隧道施工提供了安全保障。

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