淺析瓦斯地層公路隧道施工技術(shù)

皇甫江波

【摘 要】在進行公路建設(shè)中，經(jīng)常遇見瓦斯地層修建公路。本文就是從瓦斯地層公路隧道施工技術(shù)入手，從分級、瓦斯預(yù)測、監(jiān)測、電氣設(shè)備等方面進行分析和討論，給相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】瓦斯地層；公路隧道；施工技術(shù)

瓦斯指的是施工時地下有害的氣體，它的主要成分是以甲烷CH4為主，一般而言，習(xí)慣稱甲烷為瓦斯。我建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，新興產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新，而在底層修筑公路時，必須要面對的問題就是如何采取相應(yīng)的措施處理瓦斯，以保證施工的安全進行。

1.瓦斯施工準(zhǔn)備方案

1.1分級

（1）技術(shù)人員根據(jù)施工隧道的地理環(huán)境、工程的情況和不同位置所出現(xiàn)的瓦斯量以及瓦斯壓力情況，將施工區(qū)域分為非瓦斯工業(yè)區(qū)、一般瓦斯工業(yè)區(qū)、重度瓦斯工業(yè)區(qū)以及危險工業(yè)區(qū)，各個工業(yè)區(qū)在施工時應(yīng)該對瓦斯含量進行檢測，并且及時設(shè)置好防護措施。而在瓦斯嚴(yán)重的區(qū)域與危險的煤與瓦斯突出工業(yè)區(qū)，必須采取機械和電器防爆改裝。（2）在出現(xiàn)煤和不出現(xiàn)煤的位置對瓦斯的要求也不同，針對不同級數(shù)的瓦斯地段采取不同的應(yīng)對措施。

1.2瓦斯預(yù)測

在瓦斯隧道施工的準(zhǔn)備階段，技術(shù)人員應(yīng)該調(diào)查當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，閱讀資料了解地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，尤其注意煤炭、瓦斯的分布情況，同時從多方面進行分析，例如采空區(qū)、瓦斯地質(zhì)、附近的地質(zhì)情況和隧道瓦斯等級，以此來判斷施工中這些因素對工程的影響，進行預(yù)測。

在施工期間，應(yīng)該反復(fù)進行地質(zhì)審查工作，以確保施工的安全進行。遇到煤層，應(yīng)該對煤層的瓦斯量進行檢測，可以采取超前鉆孔的方式來檢測瓦斯的壓力，可以對瓦斯的涌出量進行檢測計算，確定瓦斯的含量，對原有的施工方案進行修改，保證施工的安全進行。

1.3監(jiān)測方法

瓦斯的檢定器主要由三中類型構(gòu)成—光干涉式、熱效式和熱導(dǎo)式。在我國公路隧道施工過程中，主要使用的是光學(xué)瓦斯檢定器。

（1）實驗室分析法：在施工場地抽取試樣，帶回實驗室進行氣體分離，并使用氣象色譜儀對氣體的含量進行分析，但是缺點是，耗時較長。（2）現(xiàn)場檢查法：帶相關(guān)檢測儀器去現(xiàn)場對空氣中的氣體濃度進行檢測。（3）瓦斯遙測法：使用自動化遙測對距離、地點、期限進行記錄，并自動顯示瓦斯的濃度，在濃度范圍內(nèi)方可施工，超出范圍則自動斷電，以保證安全施工。

1.4施工監(jiān)測

在隧道施工之前，技術(shù)人員需要制定詳細(xì)的瓦斯檢測制度，并且在施工中嚴(yán)格執(zhí)行，施工人員之間應(yīng)該相互配合，及時對瓦斯量進行檢測，保證設(shè)備的完好以及人員的安全，而瓦斯測定應(yīng)該在隧道風(fēng)流上部進行檢測。

1.5通風(fēng)

在施工期間，如果遇到瓦斯，必須采用的是機械通風(fēng)。若因為機器停修，停電等原因需進行停風(fēng)時，需將人員撒出，并切斷所有電源。在重新開始施工前必須先通風(fēng)在檢測瓦斯?jié)舛取?/p>

（1）通風(fēng)方式。不同的工業(yè)區(qū)所采取的通風(fēng)方式各不相同，對于非瓦斯工業(yè)區(qū)在施工中可以采取壓入式和混合式的通風(fēng)方法；一般瓦斯區(qū)域可以采用巷道式或者壓入式；而對于瓦斯較為嚴(yán)重的危險工業(yè)區(qū)，通風(fēng)方式只能采取巷道式。（2）風(fēng)速。為了防止瓦斯聚集，要求巷道內(nèi)通風(fēng)速度不小于1.0m/s。（3）風(fēng)量。對風(fēng)量的控制也是至關(guān)重要的，計算人員必須根據(jù)爆破中的排煙量，同時工作的人數(shù)以及瓦斯的溢出量進行計算，并對風(fēng)速進行檢測。對于獨頭巷道通風(fēng)時，需將瓦斯?jié)舛润w積降到0.5%以下，對平行的巷道進行通風(fēng)時，需將體積分?jǐn)?shù)降到0.75%以下，方可安全施工。（4）通風(fēng)機。瓦斯工業(yè)區(qū)應(yīng)該使用防爆型通風(fēng)機，而非瓦斯工業(yè)區(qū)則可以采用普通型通風(fēng)機，并可以進行投入使用。

2.電氣設(shè)備

2.1電源

在瓦斯隧道的施工中，應(yīng)配置兩套電源設(shè)備。隧道內(nèi)使用的電源設(shè)備應(yīng)該是雙電源配置，并且兩個電源設(shè)備不得連接其他設(shè)備。如果在施工過程中一個電源出現(xiàn)問題停止工作，另一個電源回路仍然可以承擔(dān)所有工作，施工場地還必須配備用發(fā)電機，保證施工的正常進行，同時應(yīng)該采取瓦斯?jié)舛葯z測，超過規(guī)定濃度時，進行停電。

2.2電纜

（1）對于移動變電站應(yīng)當(dāng)采用監(jiān)視型橡膠電纜，而電纜需使用銅芯。（2）而固定的低壓電纜，需采用鎧裝鉛包紙絕緣電纜和不延燃膠套電纜。（3）使用移動式或者是手持式設(shè)備電纜，施工中應(yīng)該采用專用的不延燃膠套電纜，而電纜必須為銅芯。（4）電纜連接的設(shè)備必須使用防爆接線盒，而電纜必須使用齒形壓線板與設(shè)備連接。

2.3設(shè)備防爆

非瓦斯的工業(yè)區(qū)及回風(fēng)流瓦斯體積分?jǐn)?shù)在0.5%以下的瓦斯工業(yè)區(qū)，在施工過程中采用的設(shè)備需為防爆型。而對于瓦斯嚴(yán)重的隧道工業(yè)區(qū)，對于現(xiàn)場的安全要做好防范措施，需采用防爆型設(shè)備，場地嚴(yán)格控制非防爆型機械進入瓦斯工業(yè)區(qū)，給現(xiàn)場設(shè)備人員帶來安全威脅。

3.揭煤施工及防突

在進行公路瓦斯隧道的施工中，應(yīng)該在掌子面前方和兩旁就行開鉆，對斷層以及裂縫中瓦斯的情況進行分析，根據(jù)瓦斯的含量指定施工計劃，提出相應(yīng)應(yīng)對措施。對于瓦斯的防治可以采用鉆孔進行排放，也可以進行抽取等措施。在進行每項措施后都應(yīng)當(dāng)進行檢驗，對檢驗結(jié)果進行分析，所有指標(biāo)需符合國家安全規(guī)定，具體的措施如：

（1）在施工過程中，如果瓦斯量較少時，可以使瓦斯自然排放，也可以將瓦斯引入掌子面以外的范圍，以保證施工安全；如若瓦斯量較大，且瓦斯強度大，那么可以使用插管進行排放。（2）在裂縫小，且瓦斯量少的時候，可以使用水泥或其他材料對裂縫進行堵塞，防治瓦斯流出。（3）在開始挖掘之前，用高壓水對危險區(qū)域的煤層中，沖出較大的孔，這樣做的目的可以降低瓦斯的壓力，保證施工安全。（4）震動性放炮誘導(dǎo)突出：在掌子面制造炮眼并安裝炸藥，在保證現(xiàn)場人員以及設(shè)備安全的情況下，進行引爆，可以利用引爆的威力來發(fā)現(xiàn)危險煤層，保證后期施工安全。（5）深孔松動爆破：在煤層深處的應(yīng)力集中帶布置長炮眼進行爆破，這樣可以防止發(fā)生突出。（6）煤層注水：將高壓水注入深層煤層，而煤層遇水濕潤后，可以改變煤的物理性質(zhì)，可以間接防止瓦斯突出帶來的危險。

4.開挖及支護

在瓦斯現(xiàn)場進行施工，需要建立專門的部門對隧道進行通風(fēng)，防突，讓爆破以及瓦斯含量的檢測工作。所有施工人員及技術(shù)管理人員需進行專業(yè)的培訓(xùn)，包括技能培訓(xùn)和安全培訓(xùn)。

（1）煤層一般為軟弱層，使得施工中巷道壓力較大，結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定，而開挖后周邊的收斂量較大，則對于施工的支護要求較高。這使得每次施工的深度應(yīng)該不超過2cm，應(yīng)當(dāng)采用短進尺、小斷面、弱爆破的原則進行施工。（2）在施工過程中，應(yīng)當(dāng)采用光面爆破，這樣可以避免瓦斯的堆積。（3）工程竣工后，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對瓦斯的滲入量進行監(jiān)測，對于孔縫溢出的瓦斯填補無效后，應(yīng)當(dāng)考慮給機械進行通風(fēng)。

5.總結(jié)

在施工過程中，工程隧道穿越瓦斯地層時，如果施工人員處理不當(dāng)，那么會造成安全事故。瓦斯是一種易燃易爆的危險氣體，如若爆炸，那么會給人員和工程帶來不堪想象的后果。施工方應(yīng)該加強人員的施工安全意識，提高瓦斯隧道的施工技術(shù)，保證施工的安全。

【參考文獻】

[1]朱漢華，尚岳全，等.公路隧道設(shè)計與施工新法[M].北京：人民交通出版社，2012.

[2]閆志剛.淺談隧道安全施工管理及措施[J].山西建筑.2017（10）：32～33

[3]廖愛民，巢萬里，周利金.談連拱隧道施工方案的合理選取[J].湖南交通科技，2016.