公路瓦斯隧道施工通風(fēng)技術(shù)研究

牛月峰

（中鐵十八局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司 天津 300308）

1 引言

隨著我國安全生產(chǎn)形勢越來越嚴(yán)峻，瓦斯隧道現(xiàn)場施工對通風(fēng)技術(shù)提出了更高的要求。因此，我們需要進(jìn)一步的強(qiáng)調(diào)瓦斯隧道通風(fēng)技術(shù)手段的合理性，盡量避免風(fēng)筒的漏風(fēng)、折彎等現(xiàn)象，以保證足夠風(fēng)量能到達(dá)掘進(jìn)面，以降低瓦斯在空氣中的濃度，為工作人員提供安全的工作空間，從而降低隧道施工中給人們帶來的威脅。所以，我們需要重視瓦斯隧道通風(fēng)技術(shù)技術(shù)，確定合理的瓦斯通風(fēng)方案，從而提高公路隧道施工安全。

2 瓦斯通風(fēng)技術(shù)在高速公路施工的背景及意義

現(xiàn)階段，我國西部開發(fā)戰(zhàn)略方針不斷實(shí)施，中西部道路工程建設(shè)也備受人們的關(guān)注。因?yàn)槲覈鞑康貐^(qū)多山嶺，其施工難度相對較大，因此為了改善公路線形，并縮短建設(shè)距離，因此隧道工程的設(shè)計常被采用，該方案更適宜地形復(fù)雜的公路建設(shè)區(qū)域。但是隨著我國公路隧道施工建設(shè)的增加，隧道長度也在不斷增加，而在復(fù)雜地質(zhì)條件下需要各項施工技能不斷提高，特別是針對瓦斯隧道通風(fēng)技術(shù)也提出了更高的要求。所以，我們需要不斷創(chuàng)新并加強(qiáng)瓦斯隧道通風(fēng)技術(shù)的分析和研究。此外，公路隧道在其勘測設(shè)計過程中，要盡量避開煤系地層，降低施工安全難度，但是由于線路繞行會給整個建設(shè)成本造成影響。所以我們在整個建設(shè)中，想要縮短建設(shè)時間，降低投入資金，有時則需要穿越煤系地層，但是因?yàn)槊合档貙雍写罅客咚梗坏┢錆舛容^高，就會造成燃燒或是爆炸現(xiàn)象，從而危及人們的生命安全。想要降低該類風(fēng)險問題造成的損失，加強(qiáng)公路隧道瓦斯通風(fēng)技術(shù)的分析和研究有著很重要的意義。

3 瓦斯公路隧道施工通風(fēng)技術(shù)控制要點(diǎn)分析

3.1 工程概況

王家?guī)r隧道處于煤層與斷層較多的地段，其貫通區(qū)域之內(nèi)的瓦斯賦存情況較明顯，在施工中可能存在瓦斯積聚的狀況，同時該隧道處于斷層交匯處。其地應(yīng)力也比較集中，瓦斯氣體存在積聚的幾率很高，所以在隧道進(jìn)行開挖過程中，我們需要對整個通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保其在開挖中能夠安全施工，王家?guī)r隧道施工現(xiàn)場如圖1 所示。

圖1 王家?guī)r瓦斯隧道入口

3.2 瓦斯隧道基礎(chǔ)知識

瓦斯的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，其具有無色無味，比重輕于空氣等特點(diǎn)。瓦斯一般情況下主要集中在隧道頂部，一旦遇到火源當(dāng)空氣中氧氣濃度達(dá)到10%時，瓦斯?jié)舛仍?%-16%之間，就會發(fā)生爆炸。在該類隧道施工中，常會遇到突發(fā)狀況，主要為巷道出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象、煤層及瓦斯突出、巖爆等問題，以上災(zāi)害的出現(xiàn)，我們一定要做好安全風(fēng)險級別的判定，對危險源及特點(diǎn)等進(jìn)行分析判斷，并通過具體措施和相關(guān)手段對其問題進(jìn)行消除，避免更大事故的出現(xiàn)。

3.3 設(shè)立隧道工程的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)

首先，我們要提前對隧道施工位置進(jìn)行了解，做好當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的勘測工作，了解公路隧道施工環(huán)境能否達(dá)到有關(guān)安全通風(fēng)的規(guī)定；其次，要對現(xiàn)場施工空氣的含氧量進(jìn)行相關(guān)檢測，并保證含氧量能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。此外，還需做好提前防火和防爆等工作預(yù)防，使得工作人員能全部撤離該區(qū)域。瓦斯隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 王家?guī)r瓦斯隧道通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)表

瓦斯隧道需風(fēng)量取值采用稀釋隧道內(nèi)所有污染空氣中的大者，即：

稀釋瓦斯?jié)舛鹊男栾L(fēng)量計算：

α——瓦斯涌出的不均衡系數(shù)，取1.5-2.0；撫順煤炭研究分院建議取1.6；

Bg設(shè)——隧道內(nèi)瓦斯設(shè)計濃度，取0.3%；

Bg送——送入風(fēng)的瓦斯?jié)舛龋?/p>

QCH4——隧道內(nèi)單位時間瓦斯涌出量（m3/s），可按下列公式計算：

式中：K——透氣系數(shù)，m/s；

P1——地層瓦斯壓力，MPa；

p——隧址區(qū)大氣壓，MPa；

S——透氣面積，m2 其中S=LCH4.Lr；

LCH4——隧道穿越瓦斯地段長度，m；

Lr——隧道斷面周長；

γA——瓦斯密度，kg/m3，一般取0.716kg/m3；

b——襯砌厚度，m。

3.4 隧道瓦斯通風(fēng)的主要技術(shù)

圖2 王家?guī)r瓦斯隧道通風(fēng)設(shè)計圖

瓦斯隧道通風(fēng)施工目的就是改變隧道內(nèi)空氣的化學(xué)組成和氣候條件，以及稀釋瓦斯類的氣體，從而確保整個施工的安全及空氣質(zhì)量。我們通過對施工安全風(fēng)險進(jìn)行識別，并依照安全風(fēng)險的來源找出原因，并進(jìn)行解決。在瓦斯通風(fēng)施工過程中，我們首先需要對隧道項目內(nèi)存在的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測，并在施工中，為了能夠方便日后的施工提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，我們需要建立人工檢測與自動化檢測兩者結(jié)合，并建立完善的隧道瓦斯檢測系統(tǒng)，從而為隧道項目施工安全奠定基礎(chǔ)。

在隧道施工過程中，可利用通信控制模塊將隧道氣體包括瓦斯含量用數(shù)字化模式傳達(dá)給接收信號人員，同時利用這一設(shè)備也可以測量隧道內(nèi)的氣體含量、濕度與溫度。之后隧道施工人員借助于計算機(jī)設(shè)備，用圖形系統(tǒng)打造隧道三維通風(fēng)模型，以便更加直觀的分析與評價隧道內(nèi)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)測量通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，及解決的有效措施。實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)管理的可視化與數(shù)字化，從而進(jìn)一步為隧道施工工作人員提供數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)計算的支持。當(dāng)結(jié)束通風(fēng)作業(yè)后，如果隧道內(nèi)挖起濃度低于百分之零點(diǎn)三以下，則可以開始后續(xù)的隧道工作。最后隧道施工團(tuán)隊也要建立專業(yè)的安全檢測團(tuán)隊，包括對隧道的質(zhì)量安全與通風(fēng)安全系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢測和維護(hù)，做好日檢、周檢與月檢活動，以保隧道施工更加安全、更加效率。隧道通風(fēng)設(shè)計如圖2所示。

3.5 測定隧道通風(fēng)質(zhì)量

首先，要對隧道基礎(chǔ)的風(fēng)速情況進(jìn)行了解和掌握，將風(fēng)表指針進(jìn)行歸零，使其設(shè)置在公路隧道施工迎風(fēng)區(qū)域，使其能與風(fēng)向流動保持垂直。在風(fēng)表翼輪能偶均勻轉(zhuǎn)動時，我們需要讀取風(fēng)表所顯示的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行記錄。還需要對斷面風(fēng)速進(jìn)行測量，其次數(shù)需要超過三次上，在不同時間的測量誤差需要保持在規(guī)定范圍內(nèi)，依照斷面風(fēng)速對整個通風(fēng)面積進(jìn)行判斷，將整個情況記錄在施工中。其次，在本項目上我們所采用的KJ90 瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，來滿足瓦斯在線監(jiān)測工作，以及斷電儀器的操作。對于二襯臺車處和掘進(jìn)面的風(fēng)速與瓦斯檢測，可利用配備傳感器方式，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，來對整個隧道瓦斯檢測工作進(jìn)行布局和整理。同時應(yīng)用瓦斯超限遠(yuǎn)程報警設(shè)備，來提升瓦斯和風(fēng)速的檢測。最后，結(jié)合風(fēng)表與在線監(jiān)測系統(tǒng)所獲知的測量結(jié)果，依照有關(guān)通風(fēng)管理工作的細(xì)節(jié)進(jìn)行施工，將安全質(zhì)量放在首位，并在施工過程中，利用壓入式的通風(fēng)方式將風(fēng)機(jī)安裝到隧道口，將隧道外新鮮空氣壓入到整個隧道內(nèi)部，利用外界空氣將隧道內(nèi)部渾濁空氣進(jìn)行排擠，并建立氣流循環(huán)，使其能保持暢通的空氣流動。此外，我們還可以采取巷道通風(fēng)的施工方式，經(jīng)由隧道洞口處，使其風(fēng)筒能夠?qū)?zhǔn)校正正洞口處，將外部空氣注入到隧道內(nèi)部，從而形成排風(fēng)系統(tǒng)的向?qū)?。總之，在?shí)際隧道施工中，我們要結(jié)合隧道的實(shí)際需求，來選定最為合理和科學(xué)的施工方案，利于隧道瓦斯通風(fēng)檢測，為公路隧道工程施工提供一定的安全保障。

4 結(jié)束語

綜上分析，在隧道開挖施工前，需要我們做好隧道施工過程可能遇到的風(fēng)險，并做好預(yù)防和控制工作，做好風(fēng)險識別，對于施工威脅性做好定性通道，最后確定出一套合理科學(xué)的施工方式，使得施工中出現(xiàn)的瓦斯能夠正常排出。當(dāng)前我國在瓦斯通風(fēng)施工技術(shù)中的經(jīng)驗(yàn)雖然很豐富，但是在很多細(xì)節(jié)問題的處理上存在一定的局限性，我們需要借鑒施工經(jīng)驗(yàn)的同時，還要不斷創(chuàng)新瓦斯通風(fēng)技術(shù)，使其能彌補(bǔ)所存在的問題與不足，從而完善有關(guān)工作的信息數(shù)據(jù)，為有關(guān)工程提供一定的幫助。