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成貴鐵路高瓦斯隧道瓦斯防治技術(shù)

2018-10-31 07:38:30汶文釗秦曉玲
西部探礦工程 2018年11期
關(guān)鍵詞:瓦斯通風(fēng)煤層

汶文釗,秦曉玲

(1.中鐵一局技術(shù)研發(fā)中心,陜西西安710054;2.中鐵一局五公司,陜西寶雞721006)

1 工程概況

成都至貴陽鐵路經(jīng)由四川省的樂山市,向東經(jīng)宜賓市、興文縣,云南省的威信鎮(zhèn)雄縣,貴州省的畢節(jié)市、大方縣、黔西縣,至貴陽市,線路長515.02km。隧道穿越油氣田瓦斯地層、煤系地層、多個煤層、煤礦采空區(qū)。全線共有21座高瓦斯隧道,其中有3座有瓦斯突出風(fēng)險的隧道,在施工中對煤層瓦斯進(jìn)行了抽排,高瓦斯隧道的安全施工是成貴鐵路瓦斯隧道施工的重點。

2 成貴鐵路高瓦斯隧道工程特點和難點

(1)高瓦斯隧道多,而且多為長隧,4000m以上的高瓦斯隧道有10座(其中5000m以上6座)。長距離增加了瓦斯隧道通風(fēng)的難度,施工風(fēng)險高,安全管理難度大。

(2)高瓦斯隧道穿過煤層多、煤層厚,最厚煤層真厚度達(dá)到5m。有的隧道需進(jìn)行多次揭煤,揭煤工作難度大。隧道穿過煤層時瓦斯含量高,超前探孔內(nèi)瓦斯高達(dá)到76%甚至100%,施工風(fēng)險大。在一高瓦斯隧道的平導(dǎo)鄰近煤層施工過程中,當(dāng)時為了接長風(fēng)管停風(fēng)25min,瓦斯?jié)舛葟?.18%上升到了10.4%,可見在煤層及鄰近煤層的隧道施工,是瓦斯安全管理的重點。

(3)全線有瓦斯突出風(fēng)險的隧道有3座,對有瓦斯突出風(fēng)險的隧道進(jìn)行了瓦斯抽排,施工風(fēng)險大、施工工期長。

3 成貴鐵路高瓦斯隧道瓦斯防治技術(shù)

成貴鐵路高瓦斯隧道采用超前探孔和加深炮孔對地層及煤層瓦斯進(jìn)行超前探測,通過人工和自動檢測監(jiān)測瓦斯?jié)舛?,采取雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)模式的通風(fēng)系統(tǒng)確保瓦斯隧道的通風(fēng),采用防爆的電氣設(shè)備和防爆的機(jī)械設(shè)備杜絕物體高溫及火花的產(chǎn)生,加強(qiáng)現(xiàn)場火源管理和各項管理制度的落實,通過多種手段和措施確保了高瓦斯隧道的施工安全。

3.1 高瓦斯隧道瓦斯超前探測

高瓦斯隧道采取不小于?76mm的超前探孔1~3孔對掌子面圍巖進(jìn)行探測,探孔長度30m,每次搭接長度5m。加深炮孔每個斷面布設(shè)5個,在每次開挖時均打設(shè),加深量不小于3m。對探測孔或加深炮孔內(nèi)的瓦斯進(jìn)行檢測,判斷前方地層是否含有高濃度瓦斯。對隧道穿越煤層前的瓦斯探測,按照揭煤程序、按專項設(shè)計進(jìn)行探測孔的布設(shè)和進(jìn)行探測。對有瓦斯突出風(fēng)險的隧道,根據(jù)專項防突探測方案進(jìn)行探測,并取樣分析有關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2 高瓦斯隧道瓦斯檢測

瓦斯檢測是瓦斯隧道施工的重要工序,也是瓦斯隧道施工中安全施工的依據(jù)和保障,瓦斯施工應(yīng)遵循“瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)不施工,施工瓦斯?jié)舛炔怀瑯?biāo)”的原則,當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)后立即停止施工,加強(qiáng)通風(fēng),當(dāng)瓦斯?jié)舛认♂尳档偷皆试S濃度后,方可施工。高瓦斯隧道采用自動瓦斯檢測系統(tǒng)和人工瓦斯檢測相結(jié)合的方式,自動檢測和人工檢測相互補充和相互校驗。

3.2.1 自動瓦斯檢測系統(tǒng)

自動瓦斯檢測系統(tǒng)采用KJ系列的自動檢測系統(tǒng),可連續(xù)、自動檢測,瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備包括(見圖1):主控計算機(jī)、洞內(nèi)分站、低濃度瓦斯傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、遠(yuǎn)程斷電儀、報警器、設(shè)備電源和備用電源等。該系統(tǒng)可實現(xiàn)計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲、洞內(nèi)傳感器聲光報警及洞外監(jiān)控中心自動報警,并根據(jù)通風(fēng)情況及瓦斯?jié)舛葘崿F(xiàn)自動的風(fēng)電閉鎖及瓦電閉鎖。甲烷傳感器等傳感器設(shè)在開挖掌子面、二襯模板臺車、進(jìn)洞30m處。

圖1 自動瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

3.2.2 瓦斯人工檢測

人工檢測由瓦檢員檢測,瓦檢員為有煤礦瓦檢員經(jīng)歷的持證人員擔(dān)任,瓦檢員配備光干涉瓦檢儀和便攜式瓦斯報警儀,人工檢測是對瓦斯容易聚體的部位按照規(guī)定的頻率進(jìn)行檢測,一般為隧道塌腔、隧道掌子面、隧道施工斷面變化部位、模板臺車襯砌施工部位、隧道洞室、會車道加寬處、橫通道處、通風(fēng)死角,這些部位是人工瓦斯檢測和監(jiān)測的重點部位。隧道內(nèi)帶班人員及安全員進(jìn)洞隨身攜帶便攜式瓦斯報警儀,不定時對隧道各部位瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測及監(jiān)測。

3.3 高瓦斯隧道通風(fēng)

隧道的瓦斯防治的最有效的措施是通過通風(fēng)把瓦斯?jié)舛冉档偷皆试S濃度范圍內(nèi),并通過隧道通風(fēng)排出洞外。高瓦斯隧道采取雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)的加強(qiáng)通風(fēng)模式,通風(fēng)管采用抗靜電、阻燃的低漏風(fēng)率的柔性風(fēng)管。雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)為2套獨立運行的通風(fēng)系統(tǒng),通風(fēng)設(shè)備配置計算時,一套的通風(fēng)系統(tǒng)就可以滿足瓦斯隧道的通風(fēng)需要,設(shè)雙套通風(fēng)系統(tǒng)為通風(fēng)安全儲備及備用和特殊情況下的滿足連續(xù)通風(fēng)需要。當(dāng)隧道瓦斯超標(biāo)時可以同時開啟,以快速地降低瓦斯?jié)舛鹊桨踩珴舛龋谘由旖娱L風(fēng)管或移動模板臺車時,2套通風(fēng)管道可以互換通風(fēng),確保瓦斯隧道實現(xiàn)連續(xù)通風(fēng)。

成貴鐵路高瓦斯隧道實行通風(fēng)方案驗收制,對高瓦斯隧道,施工單位應(yīng)編制隧道通風(fēng)專項方案,經(jīng)專家評審后實施,實施過程中專家組要根據(jù)評審后的方案進(jìn)行驗收,并定期檢查通風(fēng)系統(tǒng)的運行情況。施工過程中采取了“設(shè)備高配,通風(fēng)加倍”的通風(fēng)理念,在穿越煤層施工中,隧道瓦斯?jié)舛染刂圃?.3%范圍內(nèi)。

3.4 機(jī)電設(shè)備及機(jī)械設(shè)備的配置

成貴鐵路的高瓦斯隧道均采用防爆的機(jī)電設(shè)備和防爆的施工機(jī)械設(shè)備。對隧道未襯砌段采用Ⅰ級防爆電氣設(shè)備和照明燈具,已襯砌段采用Ⅱ級防爆設(shè)備和照明燈具。聘請煤礦專業(yè)電工管理隧道電氣設(shè)備和照明燈具及接線工作,確保電氣設(shè)備和照明燈具的防爆性能的有效性。

高瓦斯隧道的施工采用無軌運輸方式,以柴油為動力的行走運輸及裝渣施工設(shè)備多采用防爆改裝的設(shè)備。防爆改裝按照煤炭行業(yè)MT989《礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件》(MT989)和《礦用防爆柴油機(jī)通用技術(shù)條件》(MT990)進(jìn)行防爆改裝,主要的改裝部分為電啟動系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、動力部件的高溫部位及散熱系統(tǒng)、排氣系統(tǒng),并加裝瓦斯傳感器和斷電儀,當(dāng)瓦斯超標(biāo)后,整機(jī)立即熄火斷電。濕噴機(jī)、輸送泵等電力為動力的機(jī)械設(shè)備采用新購的礦用防爆型設(shè)備,對電力為動力的機(jī)械設(shè)備沒有煤礦礦用防爆的,采用防爆改裝,主要對電啟動系統(tǒng)、電路系統(tǒng)進(jìn)行防爆改裝,并加裝瓦斯傳感器和斷電儀。

定期對機(jī)電設(shè)備和防爆機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查,特別是接線部位、改裝部位進(jìn)行防爆性能檢查,防止防爆性能失效。

3.5 加強(qiáng)現(xiàn)場火源管理。

引起瓦斯燃燒爆炸的一個條件是650℃~750℃的溫度或引爆火源,施工現(xiàn)場要加強(qiáng)對火源的管理和高溫物體的處置。

3.5.1 加強(qiáng)進(jìn)度管理、杜絕火源進(jìn)洞

設(shè)置門禁,進(jìn)洞人員進(jìn)行隨身檢查,杜絕火柴及打火機(jī)、手機(jī)等可產(chǎn)生電火花的電子產(chǎn)品帶進(jìn)隧道,運輸車輛進(jìn)洞時檢查駕駛室是否有會產(chǎn)生火源、電火花的物品帶進(jìn)隧道。

嚴(yán)格動火作業(yè)的實施程序,隧道開工前,嚴(yán)格界定那些工序需要動火作業(yè),然后制定動火制度和動火程序,實施時動火工序嚴(yán)格按照界定的工序,不可逾越和放寬。動火作業(yè)實施時嚴(yán)格按照動火制度實施。

3.5.2 采取措施避免產(chǎn)生施工火花

(1)隧道裝渣時對洞渣進(jìn)行灑水,避免機(jī)械“找頂”,減少和防止產(chǎn)生碰撞火花。

(2)采用煤礦許用爆破器材,消除爆破時火花的產(chǎn)生。堵塞炮孔,采用水壓爆破,杜絕出現(xiàn)炸藥的高溫殘暴藥。

3.6 加強(qiáng)制度管理,制度落實到人,層層監(jiān)督

聘請煤炭行業(yè)有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員、鐵路公路行業(yè)內(nèi)有瓦斯隧道施工經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員編寫了十二項管理制度,從進(jìn)洞管理、機(jī)械電氣設(shè)備管理、瓦斯檢測監(jiān)測、隧道通風(fēng)管理、高瓦斯隧道防火、防爆管理、隧道揭煤管理等十二方面進(jìn)行了制度化規(guī)定。聘請由煤礦瓦斯管理的專業(yè)人員及有隧道瓦斯施工經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員組成專家組,定期對高瓦斯隧道的管理制度的執(zhí)行進(jìn)行檢查,檢查制度落實以及現(xiàn)場執(zhí)行情況,加強(qiáng)制度管理落實到人,層層監(jiān)督到位,杜絕瓦斯事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

成貴鐵路高瓦斯隧道數(shù)量多,而且大多穿過煤層,施工過程中瓦斯逸出量大,施工風(fēng)險大,施工過程中通過對高瓦斯區(qū)段連續(xù)超前探孔探測瓦斯,采用自動瓦斯檢測系統(tǒng)和人工瓦斯檢測相結(jié)合的瓦斯檢測監(jiān)測手段,雙風(fēng)管雙風(fēng)機(jī)的高配置的通風(fēng)系統(tǒng),電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備均采用防爆的設(shè)備,通過很抓制度落實和嚴(yán)格的過程監(jiān)督管理,確保了高瓦斯隧道的施工安全。

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