高瓦斯长大隧道施工中瓦斯防治技术与安全管理 吉力此且，孙瑞雪 （四川科技职业学院土木与建筑工程学院，四川成都６１１７４５） ｔ摘要】 瓦斯爆炸是隧道施工中最大的安全隐患。成渝客专龙泉山隧道是一处工程地质条件复杂、 瓦斯含量高、施工安全风险非常大的重难点工程。为了使隧道安全施工顺利进行，避免瓦斯爆炸事故的发 生．确保隧道施工质量，结合长大隧道成渝客专龙泉山隧道工程实际，从瓦斯隧道施工技术方案、施工安全管 理制度等方面，提出了采用人工瓦斯监测和瓦斯自动监测监控系统相结合的高瓦斯长大隧道施工中的安全 技术和管理要点，为今后高瓦斯长大隧道施工提供了经验和方法。 【关键词】 隧道施工； 瓦斯控制；施工技术；监测；安全管理 【中图分类号】Ｕ４５８．１ 随着高速铁路工程建设发展，隧道工程数量比重越来越 大。隧道所跨越的地质情况越来越复杂，其中以穿越瓦斯区 的情况特别危险，极易产生瓦斯爆炸安全事故。 根据瓦斯逸出量的多少和瓦斯压力的高低，可把瓦斯隧 道分为高瓦斯隧道、低瓦斯隧道和瓦斯突出隧道 。高瓦 【文献标志码】Ｂ 全风险大。本标段隧道为单洞双线，隧道开挖断面大，隧道 围岩主要为Ⅳ一Ｖ级围岩，隧道进洞施工场地狭窄，施工技 术难度大。 （２）龙泉山隧道进口、平导、１ 斜井、２ 斜井工区为高瓦 斯段，采用有轨运输及防爆型设备组织施工，配置双电路及 电源，利用平导和主副斜井进行巷道式通风，并做好洞内瓦 检员作。区域划分：进１２１、平导为１区，１ 斜井、２ 斜井为２ 斯隧道最容易发生事故，事故产生的后果也最严重，而在高 瓦斯隧道中，长大隧道因其施工的复杂性，其施工技术及安 全管理尤难把握，一旦发生事故，将给施工人员及周围环境 带来毁灭性的灾难，因此掌握高瓦斯长大隧道安全施工技术 非常重要 ］。成渝客专龙泉山隧道因其地质构造复杂，施工 安全风险大，是一个瓦斯含量高的长大隧道。本文结合笔者 区，３ 斜井为３区，隧道出口为４区，而１区和２区属于高瓦 斯工区。各工区施工方向及区域划分见表１。 表１各工区施工区域划分情况 工区名称 工区 编号 负责施工区域 长度 备注 参与施工的成渝龙泉山隧道施工中在瓦斯控制方面的经验 及做法，对高瓦斯长大隧道施工中的安全技术和管理要点进 行总结，为避免和预防同类瓦斯隧道施工事故的发生提供经 验和方法。 进口工区 １ 正洞ＤＫ２２＋４８５～龙泉驿断层 ＤＫ２２＋９２５ ４４Ｏ 卧龙寺向斜 正洞ＤＫ２２＋９２５～ＤＫ２３＋１３１ ２０６ 平导工区 １ 平导ＤＫ２２＂４－４８５～ＤＫ２４ ４－９３５ ２４５０ １工程概况 １．１线路概况 进口工区 １ 正洞ＤＫ２３ ４－１３１～高瓦斯１７２５ｍ ＤＫ２４ ４－９３５ １８Ｏ４ 卧龙寺向斜 成渝客专龙泉山隧道全长７ ３２８ ｍ，进口里程ＤＫ２２ ４－ ４８５，出口里程ＤＫ２９＋８１３。全隧位于直线上，隧道纵坡为 ４％一的下坡。本隧道为高瓦斯隧道，其中ＤＫ２３ ４－２１０一ＤＫ２５ ＋９００（２ ６９０ ｍ）为高瓦斯区，其余为低瓦斯区；其中Ⅲ级围 岩１ ５０５ ｍ占２０．５％，ＩＶ级围岩４ ６９５ ｉｎ占６４．１％，Ｖ级围 １ 、２ 斜井 ２ 正洞ＤＫ２４ －９３５一ＤＫ２６ ４－３６６ １４３１ 高瓦斯９６５ ｎｌ ４平导ＤＫ２４＋９３５～ＤＫ２６＋３６６ １４３１ 龙泉山大背斜 工区 １ 斜井 ２ 斜井 ３ 斜井 ３ ４００ ４００ 副井 主井 岩１ １２８ ｍ占１５．４％。龙泉山隧道为客运专线双线隧道，设 计行车时速２５０ ｋｍ／ｈ，预留进一步提速条件。 １．２工程特点 正洞ＤＫ２６＋３６６～ＤＫ２７＋９５０ １５８４ ３ 斜井 ６２０ 工区 龙泉山隧道具有工程地质条件复杂、工程量大、施工任 务重、工期紧的特点。隧道全长７ ３２８ ｍ，属于特殊的长大隧 道。其中高瓦斯区段２ ６９０ ｍ，施工风险高，任务重，隧道施 出口工区 ４ 正洞ＤＫ２７ ４－９５０～ＤＫ２９ ４－８１３ １８６３ 尖尖山断层 工总工期为３２．３个月，工期紧，为全线控制工期的工程。 １．３施工重、难点 ［定稿日期］２０１５—０４—２７ ［作者简介］吉力此且（１９８５～），男，讲师，工程师，研究 方向：桥梁、隧道施工研究与安全管理、工程项目管理；孙瑞 雪（１９９０～），女，硕士研究生，助教，研究方向：桥梁、隧道施 （１）龙泉山隧道为高瓦斯隧道，风险等级暂定为“极 高”。隧道穿越不良地质和特殊地质多，主要不良地质为天 然气、表层坍塌、断层破碎带及顺层，施工技术复杂，施工安 工研究与安全管理、工程项目管理。 四川Ｉ建筑第３５卷５期２０１５．１０ １５７ ２隧道施工中瓦斯防治技术 ２．１施工爆破 洞出Ｅｌ采用压入式通风，最困难时通风距离２ ０００ ｍ。为减 轻１ 、２ 工区的通风压力，建议１ 、２ 斜井工区在适当的时 候在１ 斜井底向大里程方向布置正洞作业面；３ 斜井工区在 适当的时候在３ 斜井底向大里程方向布置正洞作业面。 ２．４瓦斯浓度监控 龙泉山隧道属于高瓦斯隧道工程，穿越岩层的结构支撑 能力较弱，岩层中所含的孑Ｌ隙多，存在大量瓦斯等有害气体， 所以瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定： （１）瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药。 （２）全工区采用煤矿许用毫秒电雷管，最后一段的延期 时间不得大于１３０ ｍｓ。 在施工过程中，瓦斯只是在某一些区段浓度比较高。在 隧道施工中成立一套瓦斯监测体系，采用人工监测与自动遥 测系统相结合的监测方式，对整个施工过程进行严密监测， 丽者监测的数值相印证，避免误报现象。每个作业区安排１ （３）清理干净炮眼内的煤、岩等粉末；开挖工作面附近 ２０ ｍ风流中瓦斯浓度必须控制在０．５％以内。采用湿式钻 孔，炮眼深度不得小于０．６ ｍ，所有炮眼的剩余部分必须用炮 泥封住。 （４）装药和爆破前，爆破地点附近２０ ｍ范围内风流中的 个小组，每个小组配备３名瓦斯检测人员，进行３班倒２４ ｈ 不间断检测。 ２．４．１人工监测 ２．４．１．１人工瓦斯检测仪器配置 瓦斯浓度达到１％时，爆破地点２０ ｍ内堆放的机具设备、石 碴、材料等堵塞隧道断面１／３以上时，严禁装药爆破 Ｊ。 ２．２运输设备及洞内设施设备 人工监测即采用便携式智能光干涉甲烷测定器、便携式 甲烷检测报警仪等仪器进行瓦斯检测，由专职瓦检员佩带并 按操作规程检测瓦斯浓度。本隧道人工瓦斯检测仪器见 表２。 表２瓦斯检测仪器 在龙泉山隧道施工中，３ 斜井、出口属于低瓦斯工区，采 用无轨运输模式；１ 、２ 斜井两个工作面、进口、平导属于高 瓦斯工区，采用有轨运输模式。有轨运输主要采用立爪装载 机、电瓶车牵引梭式矿车出碴，采用梭矿、电瓶车牵引。钢轨 仪器名称 型号 单位 数量 ７ ２７ ２４０ 瓶 ｌ２ 备注 每个工区配１台， 瓦检员用３台 每个工区配６台， 瓦检员用３台 每个工区配６０ ｎｌ 每个工区配３瓶 便携式光干涉式 １００％ＣＪＧ１０ △ 甲烷测定器 口 便携式光干涉式 １０％ＣＪＧｌＯ △ 甲烷测定器 口 延长管 钠石灰 胶管 瓶装 采用不小于Ｐ４３钢轨，并由专人对道岔部位进行负责。出碴 矿车严禁带人，员工进出用专用电瓶车。 ２．３施工区通风 由于龙泉山隧道属于高瓦斯隧道，因此选择了具备防爆 性能的通风机，以适应瓦斯隧道安全施工。根据施工方案、 隧道布置情况，借鉴类似隧道成功通风实例，高瓦斯长大龙 泉山隧道采用了以下通风方案： （１）进口正洞及平导施工未穿过２ 横通道之前，采用压 入式通风。最困难时通风距离：正洞压入４６０ ｎｌ（正洞洞口 硅胶 便携式甲烷 检测报警仪 瓶装 瓶 １２ ｌ２８ 每个工区配３瓶 每个工区配３２台 △ Ａ五１—２Ｏｏ０ 口 仪器使用时必须在洞外有新鲜空气的地方置零，并按照 洞内检测要求调好报警极限。每台仪器必须由专人使用、保 管，并建立相应的台帐，将仪器的使用情况、调校情况、故障 布置风机，供正洞掌子面）；平导压入６５０ ｍ（平导洞口布置 风机，供平导掌子面）；平导经１ 横通道至正洞压人７５０ ｍ （平导洞口布置风机，供正洞掌子面）。风机安装位置到洞口 不得少于２０ ｍ。 情况、维修保养情况等逐一做好备案，以备查阅 。 ２．４．１．２人工瓦斯检测规定 （２）进口正洞施工在ＤＫ２２＋９２５贯通，且进口正洞及平 导施工均过２ 横通道位置后，采用巷道式通风。在平导口附 近选取适当的位置施工总回风硐，风硐净断面积不小于 每班要备有专职的瓦斯检测员（要求取得特种作业操作 资格证）值班。检测人员要认真执行瓦斯巡回检测制度，在 洞内巡回检测瓦斯、ｃ０，等有害气体浓度，并做好记录 。 瓦斯检测频率要求如下：瓦斯工区每班应检查２～３次； 不含瓦斯工区每班应检查１次；瓦斯隧道洞口每６０ ａｉｒｎ检测 一７ ｍ ，呈园形或半园拱直墙断面，根据围岩情况采用合适的 支护方式。风硐开口应留出在平导口安设两道风门的距离， 两道风门向外开，中间距离不小于需通过－－ｙＯ车长度＋５ ｍ， 处于常闭状态。 次；瓦斯异常涌出点的瓦斯浓度由经验丰富的检测员进行 检测。本隧道为高瓦斯隧道，对某些危险部位要进行２４ ｈ连 续不问断的监测，对瓦斯工区要进行一班三检。在瓦斯工区 一将１ 横通道两端密闭（也可设为两道风门），密闭采用 砖砌或石砌后砂浆抹面以减少漏风。正洞及平导掌子面供 风风机安设于２ 横通道后方新鲜风流处，距离２ 横通道口 不少于２０ ｍ。正洞风筒从正洞左帮接至掌子面，平导风筒从 正洞右帮经２ 横通道、平导接至掌子面。３ 横通道贯通后， 将两压入风机移至３ 横通道后２Ｏ ｍ，将２ 横通道两端密闭。 班三检测中，瓦检员检测的是平导工作面、平导回风、主洞 对于开挖面，应在装药前、放炮前、放炮后各检测一次 工作面里、主洞工作面外、二衬台车等工区。 （即“一炮三检”）。若装药前、放炮前开挖面瓦斯浓度过高， 则不能立即施工，必须采取相应的施工通风措施后，再次对 依此进行，直到隧道贯通。 （３）１ 、２ 斜井工区施工期间通风与进口相似，采用巷道式 通风。３ 斜井采用压入式通风，最困难时通风距离２ ３００ ｍ；正 开挖面进行瓦斯检测，安全时方可进行爆破。在瓦斯工区一 炮三检测中，瓦检员检测的是平导工作面、主洞工作面里、主 洞工作面外等工区。 ｌ５８ 四川建筑第３５卷５期２０１５．１０ ２．４．２ 瓦斯自动监测监控系统 展及施工人员安全作业状态。并通过联网，公司安全监控 中心、项目经理部安全监控中心、项目分部安全监控中心、 架子队安全监控中心等各级主要负责人对现场安全状态进 每个工区安装了一套遥控自动瓦斯监测系统。系统由 洞口监测中心和洞内控制关键施工点等处的瓦斯浓度探头、 自动报警器、远程断电仪、风速探头组成。本隧道瓦斯监控 行实时监控，及时对不安全因素进行控制，防止其失控， 从而出现安全事故。并实现出现紧急安全情况时快速采取 系统的报警、断电、复电门限设置为：报警点０．５％，断电点 ０．８％，复电点０．３％ 。 措施，及时进行救助。 ３ 隧道施工中瓦斯防治现场安全管理 ３．１高瓦斯区施工人员保护措施 ４结论 成渝客专龙泉山隧道为长大高瓦斯隧道，在整个施工过 程中，严格遵守上述各项施工技术和安全管理的指导，２０１４ 年５月３０ １３本隧道全线贯通，整个施工过程未发生任何瓦 龙泉山隧道中高瓦斯工区实行封闭式管理，所有进洞人 员严禁携带香烟、火柴、打火机等火种以及手机等电子产品 进入洞内；每个洞口均设置专门施工人员安全通道，配备专 职安全检查人员，对所有进洞人员进行逐一检查；所有进入 斯安全事故。因此，在施工爆破、运输设备、施工通风、瓦斯 监测等施工技术方面和设置门禁系统、视频监控系统等安全 管理方面的施工经验可作为同类隧道的施工提供理论上的 指导和方法上的借鉴。 参考文献 洞内人员必须携带身份信息扫描卡，进入洞内不得穿化纤衣 物，必须穿棉质服装、工作鞋及佩戴安全帽；酒后严禁入洞； 洞内施工所需测量仪器、对讲机等采用防爆型，原则上严禁 携带照像机、摄像机等进入洞内。 ３．２门禁系统 隧道施工进行全封闭式施工，洞门口设置机械设备进出 口控制门和施工及管理人员进出口通道，并同时在进出口处 设置自动扫描器，监控和定位所有进洞的施工机械设备和施 工人员，并在洞门Ｅｌ采用ＬＥＤ显示屏幕对进出口的机械设 ［１］ 杨远东．高瓦斯隧道施工的控制［Ｊ］．建筑学研究前沿，２０１０ （１０）：３８—４２． ［２］重庆市煤炭协会．重庆地区煤与瓦斯突出防治技术［Ｍ］．北 京：煤炭工业出版社，２００５． 备、人员信息进行滚动显示。对于进入高瓦斯区的施工人 员，对其进行ＧＰＳ定位监控，头戴装有甲烷检测报警仪的安 全帽，以实时监测作业点周围的瓦斯浓度，保证施工人员的 人身安全。 ３．３视频监控系统 ［３］岳志华．瓦斯隧道施工安全管理［Ｊ］．现代科技，２０１０（５）：９８ １００． ［４］ 叶勇．铜堡瓦斯隧道施工控制措施之探讨［Ｊ］．建筑与发展， ２０１２，２２（４）：５１～５２． ［５］刘广飞．浅谈瓦斯隧道施工瓦斯防治对策［Ｊ］．投资与合作：学 术版，２０１ｉ（５）：Ｉ１８一ｌ１９． 在施工洞内掌子面、钻爆平台、仰拱台车、二衬台车、 电缆槽等附属施工处、洞口等重点部位设置摄像头，所设 置的摄像头达到３６０。全方位扫射，以实时监控洞内施工进 ［６］何值勇．关于瓦斯隧道施工安全防治措施的研究［Ｊ］．技术与 市场，２０１１，１８（５）：４８—４９． ２０１５年９月开始实施的工程建设标准 混凝土结构工程施工质量验收规范（ＧＢ ５０２０４— 钢筋套筒灌浆连接应用技术规程（ＪＧＪ ３５５—２０１５） 排水工程混凝土模块砌体结构技术规程（ＣＪＪ／Ｔ ２３０—－２０１５ ２０１５） 电动汽车电池更换站设计规范（ＧＢ／Ｔ ５１０７７－－２０１５） 电子工业防微振工程技术规范（ＧＢ ５１０７６＿２０１５） 潜水排污泵（ＣＪ／Ｔ ４７２—２０１５） 煤炭矿井设计防火规范（ＧＢ ５１０７８—２０１５） 排水管道闲气检验用板式密封管堵（ＣＪ／Ｔ ４７３—２ｏ１５） 城镇供水管理信息系统供水水质指标分类与编码 （ＣＪ／Ｔ ４７４—＿２０１５） 选矿机械设备工程安装规范（ＧＢ／Ｔ ５ １０７５—－２０１５） 低温环境混凝土应用技术规范（ＧＢ ５１０８＿２０１５） 城市供热规划规范（ＧＢ／Ｔ ５１０７４＿２０１５） 建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件（ＣＪ／Ｔ ４７６—＿２０１５ 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