穿越煤層隧道瓦斯防治技術探討

黃勇華

【摘要】本文主要結合了瓦斯的性質和特點，把穿越煤層的瓦斯隧道作為研究的對象，對通過煤層的隧道中施工的方法以及對瓦斯的防治技術進行了簡要的分析。

【關鍵詞】煤層隧道；瓦斯；防治技術；研究

瓦斯為隧道建設造成了很大的困難，近年來，對煤層中的公路、鐵路建設的項目越來越多，雖然在隧道中防治瓦斯的技術得到不斷地發展，但是瓦斯事故具有很大的突發性，變化性非常大，具有很大的慘重性，使得瓦斯事故頻發。在煤層地區建設隧道主要有三方面的技術困難：一是在過煤層的隧道中瓦斯含量非常高，發生爆炸的可能性非常高；二是在瓦斯壓力非常高的底層中，煤礦以及瓦斯突出的可能性非常高；三是煤層地區通常情況下水域軟弱的圍巖，特別是在煤層之中的軟煤層，可以很輕易的用手把其碾成粉末狀。因此，加強對煤層隧道特別是瓦斯含量非常高的煤層隧道施工以及瓦斯防治技術的研究勢在必行。

一、瓦斯的成因以及存在的危害

（一）瓦斯的主要成因

古代的很多植物在形成煤的過程匯總，經過厭氧菌的作用，植物內部的纖維物質得到分解并且在這一過程中會產生很多瓦斯。在此之后，在對煤的碳化以及變質過程中，伴著煤化學性質的不斷變化，會繼續產生瓦斯氣體。煤長期處于比較封閉的地質環境中，因為沼氣含量非常的少，擴散的能力非常的強，地層的透氣能力也非常強，底層的隆起以及侵蝕，使得大多數的瓦斯都擴散到大氣之中，只有很少的一部分還能保存在媒體以及圍巖之內。

（二）瓦斯的主要危害

瓦斯的危害形式主要是容易造成窒息以及發生爆炸。井下的空氣非常稀薄，瓦斯的含量也非常高，氧氣含量非常少，當氧氣含量在空氣中含量低于12%的時候，人體就會出現缺氧癥狀，甚至會造成死亡。瓦斯的爆炸與瓦斯的含量密切相關，空氣之中的瓦斯遇到火之后就能引起爆炸，在此基礎上，瓦斯達到一定濃度才能發生爆炸，這一爆炸范圍可以作為爆炸的界限，瓦斯濃度在5%-16%之間就會發生爆炸，當瓦斯在空氣中的含量還未達到5%的時候遇到火就不會發生爆炸，但可以在火焰的外圍形成一個燃燒層，當瓦斯含量在9.5%的時候最容易發生爆炸，爆炸的危害性也非常大，當瓦斯含量超過了16%就失去了爆炸性，但是瓦斯在空氣中遇到火就會燃燒。

二、隧道中瓦斯含量高階段的防治技術

很多隧道都會穿越瓦斯含量比較高的地質層，地質中的瓦斯含量非常高，施工要嚴格按照一定的要求來進行，制定出瓦斯的監測以及安全施工的細致原則，在這一過程中要嚴格做好防火措施、瓦斯監測以及加強通風等三個最主要的工作環節。具體的措施主要是：進行超前預報、加強通風管理、加強瓦斯的的監測、配置雙向回路的電源、做好機電設備的防爆措施、加強揭煤地施工工藝。

（一）超強預報措施

隧道在通過含有煤的地層時要結合設計資料，根據現場中的實際情況，對煤層的長度、厚度、瓦斯的總含量、壓力、以及涌出的速度等指標進行測量和分析，盡早找出煤層的具體位置以及重要的特點，利用彈性波對煤層的具體位置進行判斷，利用洞內鉆些小孔來對瓦斯的含量以及壓力進行檢測。結合瓦斯在空氣中的含量、壓力大小以及涌出速度三個方面的指標，對隧道中瓦斯含量進行分級，可以大致分為低級，中級，高級三個級別，對不同的級別采取不同的技術措施。

（二）做好隧道通風工作

選擇合適功率的風機對隧道及時的通風，保障具有足夠多的風量以及風速，便于對瓦斯進行稀釋從而加快瓦斯的排放速度，讓隧道之內的瓦斯含量不斷減少，最好低于0.3%，可以把以下幾方面作為通風的基本原則：

1、瓦斯含量比較低的時候，可以把在正常情況下需要20分鐘的通風時間延長到40分鐘，分管要盡量與工作面靠近。

2、當瓦斯含量非常高的時候要做好通風工作，利用壓入式混合通風的方式來進行通風。因為瓦斯含量比較高的地方都會出現在開挖面頂部的附近處，所以吹出來的風要盡量與開挖的作業面靠近，一般情況下是8厘米到10厘米，瓦斯得到稀釋之后就會通過巷道排放到隧道的外面。

3、當瓦斯出現突出危險的時候，要對隧道進行專門的通風，洞內的風速也需要達到0.6-1.2m/s。

（三）對瓦斯監測的檢查制度不斷地進行完善

利用固定形式的瓦斯自動報警儀器以及人工便攜式的瓦斯檢測儀器，把兩個儀器結合著使用，配置專門的瓦斯檢查員，每次上班有兩個人，全天的對隧道進行檢測，對于爆炸的工作，利用“一炮三檢制”來進行檢查。

（四）在洞內設置雙回路的電源

在隧道之內配置雙回路的電源設備，在對隧道進行施工的時候，設置網電力的回路型電源，配合四臺各為250Kw的內部燃燒發動機作為另一個回路帶你原，利用其工作來滿足通風、排水、照明的需要。

（五）設備的防爆以及隔爆功能

在對隧道進行施工中所使用的所有設備都應當具有防爆的功能。

（六）揭煤的主要工藝

揭煤的工藝主要指的是超前的鉆研和探索、危險性能的突出和預測、爆破的設計、開挖的支撐和保護、防止突發事件的措施等。

超前的鉆妍和探索主要是在距離煤層40厘米到50厘米的地方，在掌子面中設置一組孔深不少于15厘米的超前鉆孔，對巖芯的資料詳細的進行記錄，查找出煤層的具體位置，對瓦斯的壓力以及濃度進行測量。每向前五米就在地質上進行打孔，預防煤層的具體位置發生變化從而誤穿入到煤層之中。

揭煤施工過程中，首先要擬定好爆破的具體設計方案，利用電雷管來引發爆炸設備，電雷管的毫秒之間的延長期不能超過130毫秒，要在煤礦之內使用比較安全的炸藥，把電纜線作為總的指導線。在放炮的時候，要領工員、瓦檢員以及放炮員三人做到“一炮三檢制”，炮眼用水泥來進行堵塞，用水風來進行打眼，打的眼不能太淺。

正洞中可以利用臺階的方法，對煤層進行一次性的揭穿，揭煤之前要對瓦斯進行檢測，做好通風工作，保障主風機能夠正常的進行運轉，備用主風設備以及二路電路要能夠正常運行。

三、隧道施工中瓦斯異常泄露對策

（一）在冒頂的時候瓦斯非正常涌出應對措施

利用物探或者鉆探對地質進行超前的探測，結合超地質探測以及預報的結果在制定應對措施，比如修改支撐保護的方式、爆破的方式等，避免出現大面積的冒頂現象。

（二）放炮的時候瓦斯非正常涌出應對措施

除了對地質進行超前的預報，利用防爆類型的電氣設備。保障瓦斯的監控系統能夠正常的運行，按照一定的規定來進行爆破作業，實行“一炮三檢”的管理方法，放炮的距離也要符合煤礦安全方面的制度和規定。

（三）開挖打鉆時候瓦斯非正常涌出應對措施

嚴格地對瓦斯進行檢查，特別是“一炮三檢”，如果在開挖打鉆的過程中出現異常要立即停止作業，結合具體情況采取一些措施，利用一些防爆的設備保障瓦斯監控系統的正常工作，對隧道進行通風，使隧道中的瓦斯排到隧道之外。

結語

瓦斯在當今社會中產生了很多事故，如何做好瓦斯的防治工作是當今社會的重點，要結合瓦斯的特點對瓦斯的防治系統不斷地進行改善。

參考文獻

[1]白正偉.非煤系瓦斯隧道天然氣儲滲特征與瓦斯超前預報及參數測試的研究[J].國防交通工程與技術，2015，01：31-35.

[2]晏啟祥，王璐石，段景川，耿萍.煤系地層隧道施工瓦斯爆炸與采空區失穩的風險識別[J].鐵道標準設計，2013，03：80-85.

[3]馮波.穿越煤系地層及采空區瓦斯隧道施工安全風險的控制研究進展[J].四川建筑，2013，03：107-110.

[4]周君波.隧道施工瓦斯突出危險性評價——以達陜高速金竹山隧道為例[J].甘肅水利水電技術，2012，01：38-41.

[5]尹利平，詹海光.模糊集重心理論在隧道瓦斯突出評價中的應用[J].中國安全科學學報，2010，03：151-155.