瓦斯隧道施工技術及控制分析

劉光龍

(遵義交通建設投資(集團)有限公司，貴州 遵義 563000)

隧道工程

瓦斯隧道施工技術及控制分析

劉光龍

(遵義交通建設投資(集團)有限公司，貴州 遵義 563000)

在煤礦、地鐵等地下工程的建設施工中，往往需要通過山體，因此必須建設隧道，而此類隧道的施工中，如果遭遇需要穿越煤層的工程情況，則往往會在施工中造成煤層大量瓦斯的溢出，從而給隧道后續的施工造成安全隱患。為提高瓦斯隧道施工安全性，必須嚴格相關施工技術，避免瓦斯危害，針對該問題提出建議，以供參考。

瓦斯；隧道施工；控制

1 瓦斯隧道施工實例及其關鍵技術分析

1.1 工程概要

某隧道出口與鄰近鄉道，交通運輸相對較便利。該隧道為分離式特長隧道，左幅隧道起訖樁號為Z1K2+105～Z1K5+677，全長3 572 m，最大埋深約278.51 m。右幅隧道起訖樁號為K2+104～K5+673，全長3 569 m，最大埋深約281.41 m。左隧道平面線形進口段位于R=2 500 m的圓曲線上，中間段及出口位于直線上；右隧道平面線形進口段位于R=2 500 m的圓曲線上，中間段及出口位于直線上；左右幅隧道均為下坡，左幅進口段及洞身段縱坡坡度為-2%，出口段縱坡坡比為-2.651%；右幅進口段及洞身段縱坡坡度為-2%，出口段縱坡坡度為-2.389%。設計文件載明，該隧道穿越煤系地層且煤層富含瓦斯。

1.2 隧道施工關鍵技術

(1)正確運用防爆電器

依據相關規定，瓦斯隧道的施工中，所使用的電器設備、作業器械等，都應當屬于防爆類型。其主要原因在于，瓦斯隧道中使用機械進行施工時，往往會出現構件摩擦等問題，容易產生火星，從而引發瓦斯燃燒甚至爆炸，造成嚴重的后果。因此，如果需要在一些低瓦斯施工區域，或者瓦斯含量較低的狀況，建議采用非防爆電器和工作器械。

(2)安全施工等級管理

按照相關規范規定如下：①判斷低瓦斯工區、高瓦斯工區的絕對瓦斯涌出量，若在0.5 m3/min以下，則屬于低瓦斯工區；若超過或等于0.5 m3/min，則屬于高瓦斯工區；②瓦斯隧道的施工需要注意連續通風，如果出現停風問題，就需要及時撤出人員，并進行瓦斯濃度的檢查。若停風區中，瓦斯濃度低于1%，且在壓入式局部通風機、開關地點附近約10 m的范圍內，空氣中的瓦斯濃度應當處于0.5%以下，才可以人工開動局部通風機。若停風區的瓦斯濃度超出1%，則需要制定排除瓦斯計劃。

(3)地質預報

該工程所處地區，根據相關地質資料及野外地質調查，隧址區出露地層復雜，主要有第四系全新統崩坡積(Q4c+d1)、第四系全新統坡洪積(Q4d1+p1)及三疊系飛仙關組、永寧鎮組，二疊下統龍潭組地層。該隧道穿越含煤地層，煤礦礦井瓦斯等級為突出礦井，瓦斯涌出量CH4為8.98(m3/min),CO2為1.45(m3/min)。隧道穿越含煤地層同屬一個地層和區域塊段，可類比，隧道開挖存瓦斯突出危險。因此，施工時應按突出或高瓦斯工區設防。

(4)瓦斯隧道鉆爆與開挖

如果隧道建設需經過可能逸出瓦斯的地方，則必須嚴密注意開挖深度的控制，一般不宜過長，而每次的開挖面積也不宜過大，從而在隧道施工中降低瓦斯的涌出量，同時快速封閉掌子面，以保證整個施工作業環境的安全性。鉆孔施工則建議采用濕式鉆孔，爆破作業則建議采用煤礦許用炸藥。瓦斯隧道爆破炸藥選擇如表1所示。

表1 瓦斯隧道爆破炸藥選擇

使用毫秒級的電雷管，在1～20段以十幾毫秒～數百毫秒的時間間隔進行布置。瓦斯隧道采用該雷管，就需要在前段爆炸瓦斯濃度達到較高狀態時，才會引發下段爆炸；另外，若雷管中的延期藥依然在燃燒，則雷管的排氣孔會噴出火焰、高溫氣體，引發爆炸。為避免這些問題，建議使用煤礦許用的瞬發電雷管，然后配合以防爆型的發爆器。

1.3 瓦斯隧道施工安全防治措施

(1)做好隧道瓦斯超前預報工作

為保證瓦斯隧道的作業安全，需要依據當地的地質特點明確瓦斯逸出情況，從而進行超前預報。為確保地質預報精度，還需要重視隧道掌子面前方圍巖的構造問題，以探明其瓦斯富集，采用多種超前探測法以相互驗證，最終依據地質預報，制定相應的治理方案。

(2)加強瓦斯的檢測工作

瓦斯隧道發生爆炸等惡性事故，其原因主要是隧道施工之前，針對瓦斯富存狀況的勘察工作成果與信息，沒有得到及時的回饋與處理，甚至出現漏檢、漏報等狀況，導致施工中無法全面掌握瓦斯層所處的方位、面積，導致瓦斯層的不合理破壞。因此，除了需要重視事前的瓦斯監測，還需要加強瓦斯信息的保護與落實，掌控瓦斯濃度與風機實際的運行狀況，從而確保施工安全。

(3)確保可靠的通風系統

瓦斯隧道施工中，所產生的有害氣體主要是CH4，該氣體非常容易造成火災和爆炸事故，進而造成隧道施工安全隱患。加強對于通風問題的管理，確保瓦斯隧道在施工作業期間不會間斷通風。另外，通風應當嚴格按照設計與相關規范要求來執行，配置必備的備用風機與電源。本工程采用管道壓入式通風，通風系統由專人負責管理。負責對風機的維護保養和風筒的接長和維護，防止工作面出現無風或微風現象，加強瓦斯檢查防止出現局部瓦斯超限。使洞內保持2 200 m3/min以上的風量和0.4 m/s以上的風速，并保持通風的連續性。

1.4 施工設備防爆改型

為取得良好的瓦斯隧道火災、爆炸等災害預防效果，對于高瓦斯施工區、瓦斯突出施工區的都應當使用防爆型的電氣設備和作業機械。瓦斯隧道的施工中，必須注意對作業機械采取防爆措施。要求進入速調內的電氣設備，均采用煤礦許用防爆設備，因此，在實際施工前需要將通用型機電設備進行防爆改造。

1.5 建立完善的管理制度

健全的安全管理制度是基本保障，因此制定安全管理制度至關重要，其主要內容應當包括電焊、隧道通風、瓦斯檢查以及隧洞登記檢查等。具體來說，就是要求作業人員進洞前要接受檢查，嚴禁攜帶煙草、點火物品，不能穿戴化纖服飾。而洞內則應當禁止白熾燈、電爐等設施的使用，還需要給出渣車安裝尾氣排放凈化器等，以防止尾氣排放造成的危險源。

2 結 語

瓦斯隧道工程的施工存在很大的安全風險，因此，為了確保施工的安全性，必須加強隧道瓦斯的超前預報，并提前設防；強化通風管理，降低瓦斯濃度；機電防爆，控制火源；加強對于瓦斯的檢測與監控；盡量采用防爆型設備，嚴格遵守相關規章制度，確保瓦斯隧道施工能夠安全可靠。

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2016-09-06

劉光龍(1985-)，男，工程師，主要從事公路施工工作。

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