基于有害氣體監測的多作業面隧道通風

秦梨棚

（中鐵十一局集團第四工程有限公司，湖北 武漢 430040）

二郎山是某某鐵路線控制性工程，研究該路段隧道有害氣體監測與隧道通風工作開展形式至關重要，有助于加快該鐵路線的修建速度。該鐵路線是國家鐵路修建重點工程，受工程施工所處環境影響，隧道建設過程中，可能出現有害氣體種類繁多，增加了隧道通風的難度，因此相關工作人員應重視研究基于有害氣體監測的多作業面隧道通風工作有效開展形式。

1 多作業面通風方式選擇

1.1 明確有害氣體種類

有害氣體種類是合理選擇多作業面通風方式的基礎條件，為加強隧道通風效果，相關人員應全面監測隧道有害氣體情況，明確有害氣體的種類。二郎山的山體組成成分包括多種淺海相碳酸鹽巖、淺海相碎屑巖、淺海相泥巖、泥灰巖、泥質灰巖、淺海相介殼灰巖、半海相炭質頁巖等多種巖石成分，這種山體組成特點使該隧道內有害氣體種類繁多，提高工作人員合理選擇通風方式的難度。二郎山隧道中有害氣體主要為甲烷與二氧化碳，受二郎山巖層與地質構造結構特點的影響，該隧道內甲烷大量聚集的可能性較高，工作人員需根據隧道內有害氣體監測實際情況選擇通風方式，保證隧道通風效果，有效避免隧道內發生爆炸、燃燒等安全事故。

1.2 合理選擇通風方式

合理的通風方式有助于提高隧道通風工作的效率，快速實現減少隧道內有害氣體的目標，基于有害氣體監測的多作業面隧道通風的通風方式需滿足隧道的通風需求，保證隧道通風工作的開展效果，確定隧道通風方式流程如下所述。首先，分析某某鐵路二郎山路段隧道內有害氣體分布情況，設置多作業面隧道通風的目標，提高隧道通風工作的規范性。其次，總結隧道有害氣體的分布特點，根據隧道結構與巖層結構合理設計隧道通風的風流路線，以此為基礎正確選擇多作業面隧道通風方式。最后，結合二郎山隧道的實際情況，將壓入式通風作為完成通風工作的方式，同時規范通風方式的具體運用標準，充分發揮該通風方式的作用，降低二郎山隧道內有害氣體含量。

2 多作業面通風系統設計

2.1 有害氣體監測系統

有害氣體監測系統是多作業面通風系統順利運行的基礎，完善監測系統功能設計能夠提高隧道通風系統的實際可行性，良好的有害氣體監測系統設計流程如下所述，工作人員應結合實際情況完成該部分系統設計工作。首先，明確氣體監測系統的組成部分，為系統實現選擇符合系統搭建需要的硬件設備，為有害氣體監測系統建立創造基礎條件。其次，確定系統應包含的功能，有害氣體監測系統的功能包括信息采集、信息分析與信息顯示，依據隧道有害氣體監測實際需要設計功能細節。最后，設置有害氣體監測系統的安裝規定，瓦斯聚集重點區域增設有害氣體監測點，根據隧道不同區域有害氣體的特點分別安裝不同傳感器，保證監測信息的準確性與時效性。

2.2 人工監測系統

人工監測系統是基于有害氣體監測的多作業面隧道通風管理系統的主要組成部分，可提升隧道有害氣體監測結果的準確性。首先，相關人員需建立人工監測人員管理制度，結合二郎山隧道施工的實際情況，科學安排工作人員攜帶監測設備開展監測工作。其次，明確人工監測有害氣體的工作重點，利用監測設備全面獲取隧道內有害氣體的具體信息，只有監測人員完成監測工作且監測結果合格，施工人員才能開展作業，保證施工人員人身安全。最后，明確不同有害氣體監測結果的處理措施，有害氣體濃度低于標準施工可正常進行，超出濃度標準需查明有害氣體超標原因，加強多作業面隧道通風力度，直至有害氣體濃度低于標準施工方可繼續進行。

2.3 瓦斯門禁系統

瓦斯門禁系統對提高多作業面隧道通風系統運行效果具有重要作用，完善的瓦斯門禁系統設計可降低隧道通風工作的難度，瓦斯門禁系統包含以下兩種功能。第一，強化隧道內人員的管理力度，記錄進出隧道人員的身份信息，同時建立信息化人員管理系統，將進出隧道人員的工種、人數與時間等信息存入系統，全面掌握隧道內的人員情況，降低隧道內發生安全事故的概率，提高基于有害氣體監測的多作業面隧道通風工作效率。第二，嚴格檢查進入隧道人員的隨身物品，避免危險品被帶入隧道，確保進入隧道的人員身著防靜電服，以防易燃易爆物品進入隧道與有害氣體發生反應造成瓦斯爆炸，增加多作業面隧道通風系統的設計難度，影響有害氣體的排出效果。

2.4 氣體探測機器人

設計有害氣體探測機器人有助于提高隧道通風系統的智能化程度，利用智能化技術替代人力完成監測與通風工作，提高二郎山隧道通風效果，適用于某某鐵路線二郎山路段隧道有害氣體監測與通風工作開展的機器人應具備以下功能。第一，具備監測該隧道內有害氣體的能力，獲取隧道內有害氣體的真實情況，并將監測到的信息傳遞給工作人員，便于工作人員做出更正確的決策，用于該隧道的氣體探測機器人能夠對甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氮氣等有害氣體進行探測。第二，實時監測有害氣體濃度變化，隧道中有害氣體會隨施工工作開展而發生變化，實現機器人實時監測功能，可使工作人員及時發現隧道通風系統存在的問題，快速采取措施解決問題。

3 多作業面通風設備選擇

3.1 確定通風設備

通風設備直接影響隧道通風的效果，為保證基于有害氣體監測的多作業面隧道通風工作開展效果，相關工作人員應結合二郎山隧道實際情況選擇通風設備。綜合分析某某鐵路線二郎山路段有害氣體的實際情況與通風方式，應選擇壓入式通風機作為隧道的通風設備。工作人員需將通風機設置在距離隧道入口30 m的位置，通風距離保證2 000 m左右，通過雙抗分管將新鮮空氣送至掌子面，為保證通風機的運行效果達到預期目標，掌子面與通風機前端的距離應小于15 m。科學選擇隧道通風設備并設置設備安裝位置是提高隧道通風效率的有效方式，充分發揮通風設備的作用將新鮮空氣送入隧道內，降低隧道內有害氣體的含量，優化某某鐵路二郎山路段隧道施工的環境，減小施工過程中由于通風不充分引發安全事故的可能性。

3.2 明確使用規范

通風設備的使用方式與通風效果關系緊密，因此二郎山隧道施工管理人員應合理規范設備使用要點，保證通風設備通風作用被盡數發揮。第一，通風設備停止運行后快速撤離隧道內施工人員，避免有害氣體濃度上升影響施工人員人身安全。第二，設置備用通風機，當主通風機出現故障停止運行時，快速啟動備用通風機，縮短二郎山隧道內通風系統停止運轉的時間，減小通風設備故障對隧道空氣質量的影響。第三，隧道內通風系統長時間未恢復，可通過監測隧道周圍有害氣體濃度判斷是否具有人工開啟部分通風設備的條件，同時制定隧道瓦斯安全排放措施。第四，通風設備檢修過程中，需切斷隧道內除氣體監測設備外所有設備的電源，檢修完畢后恢復通風系統，同時監測隧道內瓦斯的濃度，當監測到瓦斯濃度低于施工標準時才能恢復為其他施工設備供電。

4 強化通風管理力度

4.1 完善管理制度

完善隧道通風管理制度是強化管理力度的前提條件，某某鐵路線二郎山路段隧道施工規模與難度較大，建立完善的通風管理制度可提升通風工作開展的條理性。首先，二郎山隧道施工管理人員需明確不同工種在隧道通風工作中的責任，將基于有害氣體監測的多作業面隧道通風工作職責落實到個人，強化工作人員的責任意識。其次，以責任劃分結果為依據建立管理制度，約束工作人員開展隧道通風工作的方式，提升隧道通風工作的合理性。最后，建立與管理制度相匹配的獎懲措施，引起工作人員對隧道通風管理制度的重視，擴大隧道通風管理制度的作用范圍，全面提升二郎山隧道施工的通風效果，維持隧道內良好的施工環境。

4.2 重視風速監測

風速監測是隧道通風管理工作的主要內容，會對隧道通風系統的運行方式產生影響，結合風速合理設置系統運行方式，能夠提升隧道通風系統的運行效果，隧道通風工作中風速監測包含以下兩方面內容。第一，自然風速的監測，自然風速影響隧道內有害氣體的流動速度，在開展隧道通風工作時，需考慮自然風速對隧道通風工作的影響，合理設置基于有害氣體監測的多作業面隧道通風系統的運行風速。第二，監測通風系統的風速，結合隧道內有害氣體濃度的變化情況調整風速，使二郎山隧道通風系統的風速滿足隧道內有害氣體排出的需求，取得較好的隧道通風效果，保持隧道內空氣質量良好。

4.3 形成動態化管理體系

某某鐵路線二郎山路段隧道內有害氣體種類與濃度不斷發生變化，為保證管理工作順利開展，相關人員應建立動態化管理體系，以適應二郎山隧道有害氣體分布的變化情況。首先，強化隧道有害氣體監測設備的性能，延長氣體監測設備的使用時間，實現全天全過程監測的目標，及時了解隧道內有害氣體的現狀。其次，根據有害氣體監測信息總結有害氣體的變化趨勢，預先制定二郎山隧道通風工作的變化方案，充分發揮隧道通風管理體系的管理作用。最后，建立完整的隧道通風動態管理體系，制定不同有害氣體狀態的通風工作管理措施，提升二郎山隧道的通風能力，能夠應對不同情況的隧道通風需要。

5 建立系統可靠性評價體系

5.1 設計可靠性評價

設計可靠性評價是系統可靠性評價體系的主要組成部分，基于有害氣體監測的多作業面隧道通風系統設計方案對運行效果起決定性作用，評價設計可靠性流程如下所述。首先，匯總某某鐵路線二郎山路段隧道施工資料與通風系統設計方案，評估通風系統設計方案的科學性。其次，分析二郎山隧道施工現場周邊的氣候條件，將隧道通風系統設計方案與當地實際情況進行對比，確定該通風系統設計方案的實際可行性。最后，根據分析結果評價二郎山隧道通風系統設計方案的可靠性，識別設計方案的不合理之處，協助設計人員優化設計方案，提升二郎山隧道通風系統設計方案的可靠性。

5.2 系統穩定性評價

基于有害氣體監測的多作業面隧道通風系統的穩定性是評價該系統可靠性的關鍵指標，系統穩定運行與系統設備運行情況、通風系統布設線路、相關工作人員技術水平密切相關。首先，將系統布設方案與某某鐵路線二郎山路段隧道工程實際情況進行比對，判斷通風線路的布設方式是否滿足隧道通風需要。其次，提高二郎山隧道通風系統所用設備的性能，隨時監測通風設備運行情況，及時發現設備運行異常并采取措施維護設備正常運行，保證二郎山隧道通風系統的運行穩定性。最后，加強隧道通風工作人員技術培訓，使其具備正確操作該隧道通風系統的能力，避免人為因素對隧道通風系統穩定運行產生影響。

5.3 通風質量評價

二郎山隧道通風質量是多作業面隧道通風系統可靠性的直觀體現，在基于有害氣體監測的多作業面隧道通風系統實際運行后，相關工作人員應重視檢驗隧道通風質量，驗證二郎山隧道通風系統的運行效果是否滿足施工環境標準。工作人員需根據國家隧道施工要求與二郎山隧道施工現狀設置評價標準，檢驗通風后隧道有害氣體的濃度，發現隧道通風系統中存在的問題，不斷調整二郎山多作業面隧道通風系統的性能，使其符合某某鐵路線二郎山路段隧道施工的通風標準，為施工人員營造良好的施工環境，提升隧道施工的安全性。

6 結束語

綜上所述，在二郎山隧道建設中，相關工作人員可采取多種措施強化隧道有害氣體監測與隧道通風效果，積極采取措施避免重大安全事故的發生。某某鐵路線建設人員應認識到基于有害氣體監測的多作業面隧道通風工作重要性，了解該路段隧道有害氣體分布情況，針對性制定多作業面隧道通風方案，維持二郎山隧道施工現場的環境。