高瓦斯隧道施工的瓦斯监控技术探究范文

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摘要：文章依托对象为四川省南充化工园铁路专用线项目中的粟家湾高瓦斯隧道工程，通过粟家湾高瓦斯隧道实际施工中所应用的瓦斯监控技术，阐述瓦斯隧道监控技术的相关要点。

关键词：高瓦斯；隧道；监控

1工程概况

粟家湾隧道为单线铁路隧道，全长2529m，隧道进、出口作业工区各设平导400m。平导主要用于超前正洞掌子面施工开辟第二工作面，待第二工作面开始组织施工后作为运输通道和用以通风。平导为无轨运输，隧道埋深最大约为200m。隧道所处南充地区为侵蚀-剥蚀低山区，穿越侏罗系上统遂宁组泥岩夹砂岩，该区域地貌为水平状岩层，洞身岩层倾角平缓，产状变化较小，未见断裂构造形迹，地下水不发育。粟家湾隧道雨季涌水量大约为Q雨季=3000m3/d，平常涌水量大约为Q平常=1500m3/d。

2隧道瓦斯概况

勘察结果表明：粟家湾隧道穿过区域不良地质为有毒有害气体，且无特殊岩土。根据勘察单位报告，该地区属油气层埋深在2000～2800m的川东北油气田产区。有害气体（如深层天然气等）存在形成气囊的可能，它是局部游散富集于基岩缝隙或者裂隙中，上逸通道为岩层的构造裂隙，隧道施工安全将受到严重威胁。施工前，对粟家湾隧道进行的深孔天然气测试显示，单孔天然气浓度约为6800ppm。故定义粟家湾隧道施工为高瓦斯隧道施工。

3瓦斯监控技术方案

根据国内以往施工经验，高瓦斯隧道施工过程中极易出现燃烧、窒息、爆炸、瓦斯突出等事故。由于目前国内对瓦斯监控相关研究有限，未形成相应技术规范。通过以往施工经验和总结，对施工过程中瓦斯的监测和超前的预测、预报将隧道的安全施工起到极为关键的作用。

3.1超前探孔预测预报

探清前方天然气储气情况，然后制定、调整施工方案和安全措施，方可确保瓦斯隧道的安全、有效施工。超前探测除了能探测天然气在前方的分部情况，亦能对前方地质进行预测，为施工提供相关参数。按照设计要求，在掌子面上打三个探测孔，30m每次，搭接长度不可低于于5m。探孔过程中必须详细有无断层，地下水、天然气包、煤层、软弱层情况，以及天然气顶钻现象。在钻孔完毕后，进行封孔，再对瓦斯压力、涌出速度以及有害气体进行检测。瓦斯涌出或突出危险的安全值为0.74MPa（瓦斯压力）、4L/min（涌出速度），即两项中任一项超出上诉数值，则必须对瓦斯进行排放，通常采用增设瓦斯排放孔的方法进行排放。预测瓦斯突出危险性指标为：定量指标：在钻孔中，如果有动力现象如卡钻、喷孔、顶钻等出现，则该开挖面可被判断为突出危险工作面。为了预测掌子面前方岩层情况，亦可对前方地质进行TSP法或者地质雷达探测。本工程对粟家湾隧道进口作业工区共进行了171次超前探孔瓦斯监测，出口57次，并进行了171孔次瓦斯排放效果检测；共进行了6期TSP203地质超前预测，瓦斯压力、浓度和流速值都较小，且未出现不良地质、明显断层和地下水富存，故在通风条件下，不必设置排放孔，可进行正常施工作业。

3.2瓦斯监控系统

粟家湾隧道的施工对瓦斯等有害气体的控制和监测是根据我国相关规范和规程，采用人工检测结合自动监测所进行的。人工监测是指专人利用瓦检仪按照规定监测频率对隧道施工各作业面进行瓦斯浓度监测，并在浓度超标情况下迅速作出报警、断电、组织人员撤离等相关紧急动作。对作业面监测要求为：保证各有一名专职瓦检员即时对模板台车和掌子面进行监测，保证一名专职瓦检员巡回对断面变化处与错车带进行即时监测。对监测频率要求为：每1h对正常工序作业面进行一次监测，每4h对各通风死角进行一次监测。当有瓦斯浓度超过0.3%的地段出现，则每20min需对该地段进行一次监测。当有瓦斯浓度超过0.5%的地段出现，则必须停止施工作业并立即报警、并切断电源和组织人员迅速撤离。瓦斯自动监测系统是利用带有探头的仪器对隧道风流进行瓦斯浓度进行连续监测，在探测到的浓度高于0.5%时，系统可自动启动光、声联动形式的断电报警系统，瓦斯浓度高于1%时，可自动切断电源并实现瓦电闭锁。粟家湾隧道施工所采用的KJ101N自动监测系统可进行100点的巡回遥测。在紧急情况下，系统操作人员亦可直接向洞内发出报警或直接进行断电操作。该系统同时配备有甲烷和一氧化碳传感器探头，分别配置在开挖工作面、二衬施工作业面、仰拱作业面、防水层施工处、距开挖工作面20m回风流处和局扇附近、通风死角位置。

通风死角位置如二衬模板台车背风面及周围附近空间、大小避车洞的地方。另外，在瓦斯突出和高瓦斯隧道作业的撑子面，甲烷传感器要求必须被设置在回风巷、作业面以及回风流中的机电设备洞室进风侧，监测报警仪需设置在工作面上隅角；在瓦斯突出区域中，如进、回风主要运输巷道内使用的为矿用防爆型柴油机车或矿用防爆特殊型蓄电池电机车，则便携式甲烷监测报警仪被要求必须设置在柴油机车上，蓄电池电机车必须设置有便携式甲烷监测报警仪或车载式甲烷监测报警仪。在超过0.5%的瓦斯浓度条件下，机车必须停止运行。隧道瓦斯自动监控系统和瓦斯检测仪等必须是国家或行业定点厂家，生产资质、安全许可证、产品合格证、安全许用标志等必须齐全；必须经专门生产厂家进行现场指导或安装，安装后必须经过煤矿安监局或有关专家验收合格后方可投入正常运行，并应形成验收记录；为保证监控系统各项技术指标、性能达到设计要求，系统运行期间必须加强检查和维护工作。确保瓦斯隧道的施工安全，必须按照“多检测、善通风”原则组织现场施工作业。

4结束语

瓦斯隧道的施工安全尤为重要，瓦斯爆炸会导致严重的人员伤亡等重大财产损失，故在瓦斯隧道施工过程中，应特别加强对瓦斯的检测工作。文章通过对四川省南充化工园铁路专用线项目的粟家湾隧道施工过程施工中的瓦斯监控进行了相关要点阐述，为同类型的瓦斯隧道施工提供了可靠、有效的施工经验。

参考文献：

[1]李荣.瓦斯隧道防治技术措施探讨[J].西南公路,2009,(4):158-160.

[2]高生财.钻爆法施工工艺在低瓦斯隧道开挖中的应用[J].工程技术研究,2017,(10):46-47.

作者：周远毅；胡小刚 单位：中交二航局第二工程有限公司