瓦斯隧道安全管理中風瓦電閉鎖系統的應用研究

李賀朋+亓祥成+石常生

摘 要：本文以四川省天河隧道為工程實例，介紹了風瓦電閉鎖系統的組成構架和實現，立足從現場動態瓦斯安全監測實施效果展開分析和研究。研究得出以風瓦電閉鎖系統為核心的瓦斯隧道安全管理策略，形成有效的瓦斯隧道生產管理成套體系，以供參考。

關鍵詞：風瓦電閉鎖系統；瓦斯隧道；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.074

1 前言

瓦斯隧道安全施工是煤礦、鐵路、公路等地下工程施工中的一大難題，在施工過程中如果存在安全管理不到位的情況就極容易發生災難性的事故，導致人員傷亡和嚴重的經濟損失[1]。大量的工程案例表明，一旦發生瓦斯事故，后果將極其慘重。

為實現對隧道內瓦斯濃度和電路安全的實時動態監測，，項目嚴格按照相關制度進行，為隧道安全施工提供了直接保障[2]。本文結合天河隧道工程，對風瓦電閉鎖系統在瓦斯隧道安全管理中作用的研究，重點分析管理中風瓦電閉鎖系統核心地位及功能，提出瓦斯隧道安全管理策略，為類似瓦斯隧道安全管理提供借鑒和參考。

2 工程概況

天河隧道位于四川省雅安市天全縣，巖質主要為粉砂巖、砂巖、粉砂質泥巖、炭質泥巖夾煤層和玄武巖。其瓦斯段圍巖為三疊系上統須家河組（T3x）的砂巖、泥巖、碳質泥巖夾煤層。碳質泥巖和煤層均具有一定的生烴的可能性，系可能產生瓦斯的地層。隧址區尚有生產煤礦，天河煤礦（距隧道僅500m左右）所采煤礦的采煤工作面、掘進工作面的回風中均含有瓦斯，主要成分為和。本隧道主要體現為附著式煤層，系采空區滲漏瓦斯，實際施工過程中，必須加強瓦斯監測，需核實瓦斯等級，針對不同等級，采取不同防護級別和措施。

3 風瓦電閉鎖系統介紹

（1）系統組件及施工注意。本項目瓦斯的監測工作主要是通過人工監測和利用瓦斯監控系統監測來實現的。參考國家《煤礦安全規程》要求采用掘進工作面通風設備實現“三專兩閉鎖”，使用了多種風電、瓦斯電閉鎖裝置來滿足生產安全要求[3]。施工過程中甲烷傳感器實時動態監測隧道內甲烷濃度，經數據信號分站到地面機房顯示，對數據信息做出分析處理并根據數據信息提示工作面狀態及時對工作面施工人員發出預警。系統內置閾值會自動判別瓦斯濃度，及時切斷隧道內設備工作電源，同時報警疏散人員。

監測需做到嚴格控制瓦斯監測點地點和范圍：

1）開挖工作面風流、回風流中，爆破地點附近20m內的風流中及局部塌方冒頂處；2）坑道總回風的風流中；3）各種作業臺車和機械附近20m內的風流中；4）電動機及其開關附近20m內的風流中；5）隧道洞室中，如變電所、水泵站、水倉等瓦斯易于積聚處；6）接近地質破碎帶處。

（2）安全監測過程解釋。風瓦電閉鎖系統的功能主要有兩個，一個是在正常的隧道施工作業時，通風機一旦出現停機或者隧道內空氣不流動時，系統能夠自動聯鎖切斷故障區域內的所有非本質安全型電氣設備的電源；第二個是當隧道作業區內的瓦斯濃度超過額定濃度時，系統能自動聯鎖斷開隧道內或施工掌子面區域內所有非本質安全型電氣設備的電源。瓦斯濃度超標的處理根據不同區域或部位，也會有不同的超限處置措施，本項目瓦斯監測系統要求如下：1）掘進工作面內的甲烷濃度應低于1%。

2）掘進工作面回風流中的甲烷濃度應低于1%，當掘進工作面回風流中的甲烷濃度開始下降，降至1%以下時，系統應能自動解鎖。

3）當局部通風機發生統計故障，且掘進工作面或回風流中的甲烷濃度超過3%時，系統應對局部通風機進行閉鎖使之不能啟動，只有通過人工操作的方式使用專業軟件并輸入密碼或者采用專用工具進行解鎖；而當掘進工作面或回風流中甲烷濃度降至1.5%以下時，系統應能自動解鎖。

4）所有與閉鎖控制有關的設備，一旦發生故障或者斷電時，系統應能切斷該設備所監控區域內的所有非本質安全型電氣設備的電源并閉鎖。

4 風瓦電閉鎖系統特點及管理要點

在大多數隧道綜合安全監測系統控制中，電閉鎖功能由系統平臺來下發指令，電力監控系統來執行，電力監控系統執行完成后，收集閉鎖動作后的電網信息，進一步判斷閉鎖指令執行的結果是否正確。瓦斯電閉鎖控制首先讀取安全監控系統監測到的實時環境數據，與電閉鎖閾值進行比較，若達到閉鎖閾值則向電力監控系統下達閉鎖指令，切斷該區域的配電設備，以避免或減少瓦斯爆炸的可能性。由此可以看出瓦斯電閉鎖在安全監測系統中承擔著重要一環。

基于以上特征，分析得出涉及瓦斯電閉鎖安全管理方面的幾個要點如下：

（1）風瓦電閉鎖系統對隧道瓦斯事故監測項目具有很好的適應性，能夠為瓦斯隧道提供直接精準的安全分析，做出基于數據分析的風險控制和安全決策。

（2）瓦斯隧道安全管理工作應以風瓦電閉鎖系統為核心，各項針對瓦斯隧道的安全管理工作將圍繞該系統展開。從專業技術人員、管理人員，到項目經理在系統投入之后需進行設備相關知識培訓。

（3）瓦斯隧道的通風施工應嚴格按照相關規定進行，并將瓦斯通風、監控、檢測等系統進行聯鎖設置，通過系統對瓦斯濃度、風量、風速和氣象等參數進行實施監測，一旦發現異常應能立即反應進行報警和聯鎖控制。

（4）對于隧道瓦斯實時狀況的管理，工程項目管理部門的技術人員應參照相關標準及施工安全制度制定瓦斯隧道施工安全管理體系，由技術人員組成安全管理機構，做到職責明確，對隧道內的瓦斯監測情況進行及時記錄，并對系統采集的數據信息進行分析和處理。

5 結論

本文主要通過分析風瓦電閉鎖系統的運行特點和在防瓦斯事故方面的優勢，將其納入隧道安全管理體系中，發揮基礎性的安全保障作用。結果表明：

（1）現場工程案例表明，有效的瓦斯隧道管理工作離不開電閉鎖的基礎性保障。風瓦電閉鎖系統在瓦斯隧道安全管理工作中具有極為重要的作用。（2）本項目隧道施工推進中，瓦斯監測數據的正常顯示通風設備運行良好，工作面瓦斯濃度均在0.4%以下，未發生任何瓦斯事故，充分說明了管理工作行之有效。

參考文獻：

[1]張民慶，黃鴻健，孫國慶，鐵路瓦斯隧道安全設計[J].施工與管理現代隧道技術，2012（03）：25-31.endprint