隧洞開挖可燃氣體燃燒影響洞段處理方案應用

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧 沈陽 110003)

1 工程概況

朝建引水工程主體工程為引水隧洞，主洞全長12256.514m，樁號為C1+999.901～C14+256.415.00。隧洞為有壓隧洞，開挖斷面為圓拱斜墻，成洞斷面為圓形，成洞直徑為3.9m。樁號C3+318～C5+634、C6+062～C7+655、C12+605～C12+948存在極軟弱巖洞段，底拱采用仰拱開挖。

共布設支洞和斜井5條，分別為C1號支洞、C1-1號斜井、C2號斜井、C3號支洞、C4號支洞，長度分別為1631.544m、820.701m、708.983m、1931.816m、1393.312m，斷面分為兩種，C1號，C3號，C4號支洞斷面形式為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸均為5.0m×5.0m(寬×高)，C3號為永久支洞；C1-1號、C2號斜井斷面形式為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸為5.0m×5.5m(寬×高)。

C1號支洞長度1631.544m，進口高程261.5m、底高程73.349m，高差188.151m；主洞全長2090.099m，其中上游1291.916m、下游798.183m。目前開挖施工已完成311.8m，其中上游完成169.117m、下游完成142.683m。

2 C1號洞C3+122.7可燃氣體溢出燃燒情況

2.1 可燃氣體溢出燃燒情況

2017年10月1日4時20分，C1號支洞控制段主洞上游施工至樁號C3+122.7(距洞口1796米)掌子面開挖過程中，在距右側邊墻50cm輔助周邊孔及底板孔進行清孔作業時，作業人員發現5個鉆孔有氣體溢出并出現燃燒，具體位置見圖1。發現情況后作業人員全部撤離，未造成人員傷亡，洞內施工作業暫停。

圖1 Ⅲ類圍巖炮眼布置

2.2 燃燒過程采取的主要措施

情況發生后，洞內作業人員立即停止作業，全部撤離至洞外，同時切斷洞內總電源，采取加強洞內通風，洞口進行戒嚴，禁止人員進洞。過程中參建各方根據現場情況多次組織召開現場會，主要采取如下措施：

a.成立應急處理小組，負責氣體溢出燃燒處理過程中的安全。

b.加強洞內通風，配備發電機和備用通風機確保24h不間斷通風，使洞內溢出氣體能夠充分燃燒。

c.成立洞內氣體檢測小組，按照規定的頻次、位置對洞內氣體含量、溫度進行監測記錄并進行分析。主洞上游安裝視頻監控系統，在值班室安置了顯示器，安排專人進行值班觀察洞內火焰情況。

d.加強洞口封閉值守管理，嚴禁無關人員進入。

e.設計地勘院進行了地質補勘。

2.3 氣體燃燒熄滅后處置措施

2017年12月15日0時17分可燃氣體燃燒火焰熄滅，持續燃燒75天，參建各方組織召開了現場會，通過查看現場情況，對氣體檢測值進行分析，洞內氣體滿足人員作業安全條件，會議決定了復工前的處置原則，成立復工前處置工作領導小組，按照原有檢測項目、頻次繼續進行主支洞檢測，由五方會商確定氣體燃燒影響段排險范圍及支護形式等相關事宜。

3 可燃氣體溢出燃燒影響洞段處理

2017年12月17日，參建各方根據C1號洞可燃氣體燃燒火焰熄滅后處置工作的會議決定，在C1號洞工區會議室召開五方會商，針對可燃氣體燃燒造成已開挖完洞段巖石強度降低、巖層脫落、噴射混凝土開裂掉塊的影響洞段處理，確定了排險范圍、支護形式，相關安全注意事項。排險處理方案為：

排險處理范圍：主洞上游掌子面C3+122.7后0.5m范圍暫不做處理，排險處理范圍為C3+123.2～C3+183.7(60.5m)，位置詳見圖2。排險支護施工過程中現場設專人負責，安全員全程盯控，設專人進行洞內氣體實時監測，如果氣體監測數值超限有異常，則立即停止作業，作業人員全部撤離至洞外，并上報相關情況，確保施工安全。利用挖掘機進行排險處理，處理后對排險量進行現場測量確認。將掌子面開挖臺車移出，同時對主支洞交通道路進行清理，保障洞內交通暢通，無障礙。對排險處理段進行支護，支護參數為：頂拱180°范圍掛設φ8@150×150mm鋼筋網、打設φ22隨機錨桿L=2000mm，全周噴射C25W8混凝土100mm。具體工程量以現場簽證單為準。嚴格做好進洞作業人員進行安全技術交底、進洞登記管理、氣體檢測管理、臨時用電、安全隱患排查等現場施工安全管理工作。

4 資源配置計劃

4.1 主要勞動力配置計劃

排險支護施工人員配置：工區負責人1人，負責現場安全施工組織；作業隊長1人，負責現場施工、人員調配；技術員1人，負責現場技術交底、施工自檢報驗；安全員2人，負責施工過程安全盯控、隱患排查；氣體監測員2人，負責洞內氣體監測記錄；支護班10人，進行施工排險支護作業；自卸車司機3人，負責施工材料、棄渣運輸等作業；挖掘機司機2人，負責洞內排險作業；裝載機司機2人，負責洞內排險、裝渣等作業；電工2人，負責施工用電。

圖2 受可燃氣體燃燒影響段示意圖 (單位：m)

4.2 主要施工設備配置計劃

排險支護施工主要設備配置：2×75軸流風機1臺；發電機2臺；鑿巖機6套；空壓機2臺；裝載機1臺；挖掘機1臺；自卸汽車3臺；四合一便攜式氣體檢測儀2臺；光干涉瓦斯測定儀2臺；便攜式瓦檢儀2臺；甲烷報警傳感器2臺；水泵5臺。

5 施工安全保證措施

5.1 成立施工安全領導小組

成立隧洞排險處理施工安全領導小組，由項目經理任組長，主管生產副經理、總工程師、安全總監任副組長，項目各部室負責人任成員，明確職責和分工，落實好各項安全管理制度。職責范圍：

組長全面負責小組內管理工作。副組長負責協調安排領導小組內其他成員工作。遇到險情，通知立即停工，采取應急措施。總工程師在協助組長工作的同時，主要提供技術支持服務。副經理主要負責現場施工安全管理，組織人員、設備投入配備，施工過程安全盯控。安全員主要進行施工安全盯控隱患排查，檢查氣體監測人員的日常工作，指導氣體監測人員進行洞內氣體監控，特別是關鍵部位，瓦斯易聚地點，不易通風處等重點部位，負責檢查氣體監測小組的交接記錄及瓦斯監測日志，制定并執行獎罰措施。技術部門向施工人員下發技術交底書時，由安全部門提供相應的有毒有害氣體預防知識、應急措施等。

5.2 采取施工安全保證措施

a.做好施工前培訓及安全技術交底工作。對全體施工人員及管理人員進行崗前培訓及施工安全技術交底，內容主要為：瓦斯隧洞施工的技能培訓和系統知識講座，使管理和施工人員了解瓦斯的特性及防范措施，確保施工安全。學習各種關于瓦斯的技術規范、安全規程。

b.施工過程中現場負責人、安全員、氣體檢測人員全程盯控，及時進行安全隱患排查處理，如遇有毒有害氣體超標必須立即停止作業，組織所有作業人員撤離至洞外，并及時上報相關情況。

c.做好進出洞人員管理，所有進洞人員在值班室進行登記，并將違禁物品(打火機、火柴、易燃易爆品等)放入指定位置，同時發放安全用品佩戴進洞。出洞人員將使用的安全用品交回值班室并進行出洞登記，同時取回自己的物品。

d.除氣體檢測人員外，作業面帶班班長、安全員必須配瓦斯檢測報警儀，隨時監測掌子面瓦斯含量。

e.施工前由現場負責人組織，必須進行洞內安全隱患排查，對支洞、主洞其他部位混凝土開裂、掉塊部位及時進行排險處理，加強支護。

f.施工過程中加強通風，配備發電機、備用通風機，專人負責通風管理。

g.高空作業必須佩戴安全繩等防護用品，進行支護作業前人工再進行一次排險處理，防止松動巖石掉落傷人。

h.現場配備應急運人車輛，如遇緊急情況保證作業人員能夠及時出洞。

i.施工中應對機械設備進行定期檢查、養護、維修。

j.嚴禁帶明火和火種進入隧道，隧道內禁止吸煙。

k.作業開始前和結束后，應認真檢查、清洗機械管道和接頭，檢查后，還應經過試運轉方可正式作業，以防止發生劇烈振動、管道堵塞等現象。當發生注漿管路或接頭堵塞時，需在消除壓力之后，方可進行拆卸及維修。各種機械電力設備、安全防護裝置與用品，應按規定進行定期檢驗、試驗與日常檢查，不符合安全技術要求者嚴禁使用。

6 結 語

該工程在遇到可燃氣體溢出燃燒情況后，立即停止作業，采取成立應急小組、氣體檢測小組等措施，以保證施工安全。對燃燒影響洞段采取排險、支護、氣體檢測管理等安全保證措施，通過實踐證明，按以上方法處理，可操作性強，施工安全可靠，也為以后相似工程施工處理提供經驗，可供同類工程處理相似問題參考。