基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)

秦梨棚

（中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司，湖北 武漢 430040）

二郎山是某某鐵路線控制性工程，研究該路段隧道有害氣體監(jiān)測(cè)與隧道通風(fēng)工作開展形式至關(guān)重要，有助于加快該鐵路線的修建速度。該鐵路線是國(guó)家鐵路修建重點(diǎn)工程，受工程施工所處環(huán)境影響，隧道建設(shè)過程中，可能出現(xiàn)有害氣體種類繁多，增加了隧道通風(fēng)的難度，因此相關(guān)工作人員應(yīng)重視研究基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)工作有效開展形式。

1 多作業(yè)面通風(fēng)方式選擇

1.1 明確有害氣體種類

有害氣體種類是合理選擇多作業(yè)面通風(fēng)方式的基礎(chǔ)條件，為加強(qiáng)隧道通風(fēng)效果，相關(guān)人員應(yīng)全面監(jiān)測(cè)隧道有害氣體情況，明確有害氣體的種類。二郎山的山體組成成分包括多種淺海相碳酸鹽巖、淺海相碎屑巖、淺海相泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、淺海相介殼灰?guī)r、半海相炭質(zhì)頁(yè)巖等多種巖石成分，這種山體組成特點(diǎn)使該隧道內(nèi)有害氣體種類繁多，提高工作人員合理選擇通風(fēng)方式的難度。二郎山隧道中有害氣體主要為甲烷與二氧化碳，受二郎山巖層與地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響，該隧道內(nèi)甲烷大量聚集的可能性較高，工作人員需根據(jù)隧道內(nèi)有害氣體監(jiān)測(cè)實(shí)際情況選擇通風(fēng)方式，保證隧道通風(fēng)效果，有效避免隧道內(nèi)發(fā)生爆炸、燃燒等安全事故。

1.2 合理選擇通風(fēng)方式

合理的通風(fēng)方式有助于提高隧道通風(fēng)工作的效率，快速實(shí)現(xiàn)減少隧道內(nèi)有害氣體的目標(biāo)，基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)的通風(fēng)方式需滿足隧道的通風(fēng)需求，保證隧道通風(fēng)工作的開展效果，確定隧道通風(fēng)方式流程如下所述。首先，分析某某鐵路二郎山路段隧道內(nèi)有害氣體分布情況，設(shè)置多作業(yè)面隧道通風(fēng)的目標(biāo)，提高隧道通風(fēng)工作的規(guī)范性。其次，總結(jié)隧道有害氣體的分布特點(diǎn)，根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)與巖層結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)隧道通風(fēng)的風(fēng)流路線，以此為基礎(chǔ)正確選擇多作業(yè)面隧道通風(fēng)方式。最后，結(jié)合二郎山隧道的實(shí)際情況，將壓入式通風(fēng)作為完成通風(fēng)工作的方式，同時(shí)規(guī)范通風(fēng)方式的具體運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮該通風(fēng)方式的作用，降低二郎山隧道內(nèi)有害氣體含量。

2 多作業(yè)面通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是多作業(yè)面通風(fēng)系統(tǒng)順利運(yùn)行的基礎(chǔ)，完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)能夠提高隧道通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際可行性，良好的有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如下所述，工作人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況完成該部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。首先，明確氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇符合系統(tǒng)搭建需要的硬件設(shè)備，為有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。其次，確定系統(tǒng)應(yīng)包含的功能，有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能包括信息采集、信息分析與信息顯示，依據(jù)隧道有害氣體監(jiān)測(cè)實(shí)際需要設(shè)計(jì)功能細(xì)節(jié)。最后，設(shè)置有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝規(guī)定，瓦斯聚集重點(diǎn)區(qū)域增設(shè)有害氣體監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)隧道不同區(qū)域有害氣體的特點(diǎn)分別安裝不同傳感器，保證監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。

2.2 人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)管理系統(tǒng)的主要組成部分，可提升隧道有害氣體監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。首先，相關(guān)人員需建立人工監(jiān)測(cè)人員管理制度，結(jié)合二郎山隧道施工的實(shí)際情況，科學(xué)安排工作人員攜帶監(jiān)測(cè)設(shè)備開展監(jiān)測(cè)工作。其次，明確人工監(jiān)測(cè)有害氣體的工作重點(diǎn)，利用監(jiān)測(cè)設(shè)備全面獲取隧道內(nèi)有害氣體的具體信息，只有監(jiān)測(cè)人員完成監(jiān)測(cè)工作且監(jiān)測(cè)結(jié)果合格，施工人員才能開展作業(yè)，保證施工人員人身安全。最后，明確不同有害氣體監(jiān)測(cè)結(jié)果的處理措施，有害氣體濃度低于標(biāo)準(zhǔn)施工可正常進(jìn)行，超出濃度標(biāo)準(zhǔn)需查明有害氣體超標(biāo)原因，加強(qiáng)多作業(yè)面隧道通風(fēng)力度，直至有害氣體濃度低于標(biāo)準(zhǔn)施工方可繼續(xù)進(jìn)行。

2.3 瓦斯門禁系統(tǒng)

瓦斯門禁系統(tǒng)對(duì)提高多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效果具有重要作用，完善的瓦斯門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)可降低隧道通風(fēng)工作的難度，瓦斯門禁系統(tǒng)包含以下兩種功能。第一，強(qiáng)化隧道內(nèi)人員的管理力度，記錄進(jìn)出隧道人員的身份信息，同時(shí)建立信息化人員管理系統(tǒng)，將進(jìn)出隧道人員的工種、人數(shù)與時(shí)間等信息存入系統(tǒng)，全面掌握隧道內(nèi)的人員情況，降低隧道內(nèi)發(fā)生安全事故的概率，提高基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)工作效率。第二，嚴(yán)格檢查進(jìn)入隧道人員的隨身物品，避免危險(xiǎn)品被帶入隧道，確保進(jìn)入隧道的人員身著防靜電服，以防易燃易爆物品進(jìn)入隧道與有害氣體發(fā)生反應(yīng)造成瓦斯爆炸，增加多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，影響有害氣體的排出效果。

2.4 氣體探測(cè)機(jī)器人

設(shè)計(jì)有害氣體探測(cè)機(jī)器人有助于提高隧道通風(fēng)系統(tǒng)的智能化程度，利用智能化技術(shù)替代人力完成監(jiān)測(cè)與通風(fēng)工作，提高二郎山隧道通風(fēng)效果，適用于某某鐵路線二郎山路段隧道有害氣體監(jiān)測(cè)與通風(fēng)工作開展的機(jī)器人應(yīng)具備以下功能。第一，具備監(jiān)測(cè)該隧道內(nèi)有害氣體的能力，獲取隧道內(nèi)有害氣體的真實(shí)情況，并將監(jiān)測(cè)到的信息傳遞給工作人員，便于工作人員做出更正確的決策，用于該隧道的氣體探測(cè)機(jī)器人能夠?qū)淄?、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氮?dú)獾扔泻怏w進(jìn)行探測(cè)。第二，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有害氣體濃度變化，隧道中有害氣體會(huì)隨施工工作開展而發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，可使工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，快速采取措施解決問題。

3 多作業(yè)面通風(fēng)設(shè)備選擇

3.1 確定通風(fēng)設(shè)備

通風(fēng)設(shè)備直接影響隧道通風(fēng)的效果，為保證基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)工作開展效果，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合二郎山隧道實(shí)際情況選擇通風(fēng)設(shè)備。綜合分析某某鐵路線二郎山路段有害氣體的實(shí)際情況與通風(fēng)方式，應(yīng)選擇壓入式通風(fēng)機(jī)作為隧道的通風(fēng)設(shè)備。工作人員需將通風(fēng)機(jī)設(shè)置在距離隧道入口30 m的位置，通風(fēng)距離保證2 000 m左右，通過雙抗分管將新鮮空氣送至掌子面，為保證通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，掌子面與通風(fēng)機(jī)前端的距離應(yīng)小于15 m。科學(xué)選擇隧道通風(fēng)設(shè)備并設(shè)置設(shè)備安裝位置是提高隧道通風(fēng)效率的有效方式，充分發(fā)揮通風(fēng)設(shè)備的作用將新鮮空氣送入隧道內(nèi)，降低隧道內(nèi)有害氣體的含量，優(yōu)化某某鐵路二郎山路段隧道施工的環(huán)境，減小施工過程中由于通風(fēng)不充分引發(fā)安全事故的可能性。

3.2 明確使用規(guī)范

通風(fēng)設(shè)備的使用方式與通風(fēng)效果關(guān)系緊密，因此二郎山隧道施工管理人員應(yīng)合理規(guī)范設(shè)備使用要點(diǎn)，保證通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)作用被盡數(shù)發(fā)揮。第一，通風(fēng)設(shè)備停止運(yùn)行后快速撤離隧道內(nèi)施工人員，避免有害氣體濃度上升影響施工人員人身安全。第二，設(shè)置備用通風(fēng)機(jī)，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)行時(shí)，快速啟動(dòng)備用通風(fēng)機(jī)，縮短二郎山隧道內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，減小通風(fēng)設(shè)備故障對(duì)隧道空氣質(zhì)量的影響。第三，隧道內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間未恢復(fù)，可通過監(jiān)測(cè)隧道周圍有害氣體濃度判斷是否具有人工開啟部分通風(fēng)設(shè)備的條件，同時(shí)制定隧道瓦斯安全排放措施。第四，通風(fēng)設(shè)備檢修過程中，需切斷隧道內(nèi)除氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備外所有設(shè)備的電源，檢修完畢后恢復(fù)通風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)瓦斯的濃度，當(dāng)監(jiān)測(cè)到瓦斯?jié)舛鹊陀谑┕?biāo)準(zhǔn)時(shí)才能恢復(fù)為其他施工設(shè)備供電。

4 強(qiáng)化通風(fēng)管理力度

4.1 完善管理制度

完善隧道通風(fēng)管理制度是強(qiáng)化管理力度的前提條件，某某鐵路線二郎山路段隧道施工規(guī)模與難度較大，建立完善的通風(fēng)管理制度可提升通風(fēng)工作開展的條理性。首先，二郎山隧道施工管理人員需明確不同工種在隧道通風(fēng)工作中的責(zé)任，將基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)工作職責(zé)落實(shí)到個(gè)人，強(qiáng)化工作人員的責(zé)任意識(shí)。其次，以責(zé)任劃分結(jié)果為依據(jù)建立管理制度，約束工作人員開展隧道通風(fēng)工作的方式，提升隧道通風(fēng)工作的合理性。最后，建立與管理制度相匹配的獎(jiǎng)懲措施，引起工作人員對(duì)隧道通風(fēng)管理制度的重視，擴(kuò)大隧道通風(fēng)管理制度的作用范圍，全面提升二郎山隧道施工的通風(fēng)效果，維持隧道內(nèi)良好的施工環(huán)境。

4.2 重視風(fēng)速監(jiān)測(cè)

風(fēng)速監(jiān)測(cè)是隧道通風(fēng)管理工作的主要內(nèi)容，會(huì)對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式產(chǎn)生影響，結(jié)合風(fēng)速合理設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行方式，能夠提升隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，隧道通風(fēng)工作中風(fēng)速監(jiān)測(cè)包含以下兩方面內(nèi)容。第一，自然風(fēng)速的監(jiān)測(cè)，自然風(fēng)速影響隧道內(nèi)有害氣體的流動(dòng)速度，在開展隧道通風(fēng)工作時(shí)，需考慮自然風(fēng)速對(duì)隧道通風(fēng)工作的影響，合理設(shè)置基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)速。第二，監(jiān)測(cè)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速，結(jié)合隧道內(nèi)有害氣體濃度的變化情況調(diào)整風(fēng)速，使二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速滿足隧道內(nèi)有害氣體排出的需求，取得較好的隧道通風(fēng)效果，保持隧道內(nèi)空氣質(zhì)量良好。

4.3 形成動(dòng)態(tài)化管理體系

某某鐵路線二郎山路段隧道內(nèi)有害氣體種類與濃度不斷發(fā)生變化，為保證管理工作順利開展，相關(guān)人員應(yīng)建立動(dòng)態(tài)化管理體系，以適應(yīng)二郎山隧道有害氣體分布的變化情況。首先，強(qiáng)化隧道有害氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能，延長(zhǎng)氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全天全過程監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，及時(shí)了解隧道內(nèi)有害氣體的現(xiàn)狀。其次，根據(jù)有害氣體監(jiān)測(cè)信息總結(jié)有害氣體的變化趨勢(shì)，預(yù)先制定二郎山隧道通風(fēng)工作的變化方案，充分發(fā)揮隧道通風(fēng)管理體系的管理作用。最后，建立完整的隧道通風(fēng)動(dòng)態(tài)管理體系，制定不同有害氣體狀態(tài)的通風(fēng)工作管理措施，提升二郎山隧道的通風(fēng)能力，能夠應(yīng)對(duì)不同情況的隧道通風(fēng)需要。

5 建立系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)體系

5.1 設(shè)計(jì)可靠性評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)可靠性評(píng)價(jià)是系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)體系的主要組成部分，基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案對(duì)運(yùn)行效果起決定性作用，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)可靠性流程如下所述。首先，匯總某某鐵路線二郎山路段隧道施工資料與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，評(píng)估通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。其次，分析二郎山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的氣候條件，將隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，確定該通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的實(shí)際可行性。最后，根據(jù)分析結(jié)果評(píng)價(jià)二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可靠性，識(shí)別設(shè)計(jì)方案的不合理之處，協(xié)助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提升二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可靠性。

5.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)該系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況、通風(fēng)系統(tǒng)布設(shè)線路、相關(guān)工作人員技術(shù)水平密切相關(guān)。首先，將系統(tǒng)布設(shè)方案與某某鐵路線二郎山路段隧道工程實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)，判斷通風(fēng)線路的布設(shè)方式是否滿足隧道通風(fēng)需要。其次，提高二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)所用設(shè)備的性能，隨時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常并采取措施維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行，保證二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。最后，加強(qiáng)隧道通風(fēng)工作人員技術(shù)培訓(xùn)，使其具備正確操作該隧道通風(fēng)系統(tǒng)的能力，避免人為因素對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。

5.3 通風(fēng)質(zhì)量評(píng)價(jià)

二郎山隧道通風(fēng)質(zhì)量是多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的直觀體現(xiàn)，在基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行后，相關(guān)工作人員應(yīng)重視檢驗(yàn)隧道通風(fēng)質(zhì)量，驗(yàn)證二郎山隧道通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果是否滿足施工環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。工作人員需根據(jù)國(guó)家隧道施工要求與二郎山隧道施工現(xiàn)狀設(shè)置評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)通風(fēng)后隧道有害氣體的濃度，發(fā)現(xiàn)隧道通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問題，不斷調(diào)整二郎山多作業(yè)面隧道通風(fēng)系統(tǒng)的性能，使其符合某某鐵路線二郎山路段隧道施工的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，為施工人員營(yíng)造良好的施工環(huán)境，提升隧道施工的安全性。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在二郎山隧道建設(shè)中，相關(guān)工作人員可采取多種措施強(qiáng)化隧道有害氣體監(jiān)測(cè)與隧道通風(fēng)效果，積極采取措施避免重大安全事故的發(fā)生。某某鐵路線建設(shè)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到基于有害氣體監(jiān)測(cè)的多作業(yè)面隧道通風(fēng)工作重要性，了解該路段隧道有害氣體分布情況，針對(duì)性制定多作業(yè)面隧道通風(fēng)方案，維持二郎山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。