瓦斯隧道施工的安全管理

瓦斯隧道施工的安全管理

摘要：瓦斯隧道施工期安全管理难度大、风险较大、技术含量高、施工工艺复杂、社会监管层次多以及各种监督检查严格，要求必须是强技术、高投入、严管理和重责任。本文即分析了瓦斯的基本属性，然后详细阐述了瓦斯隧道安全管理的对策。

关键词：瓦斯隧道；安全管理；管理制度；通风；爆破

一、瓦斯的基本属性

（一）瓦斯的定义

瓦斯是以甲烷为主的各种有害气体的统称，其成分及其复杂，主要含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等。他是一种无色、无味、无臭、无毒的气体，标准状态下密度0.716kg/m3，相对空气的比重为0.554，由于瓦斯较空气密度小，故长积聚在隧道的顶部。瓦斯的化学性质不活泼，微溶于水，瓦斯本身无毒，但不能工人呼吸。

（二）瓦斯的特性

1、爆炸性

瓦斯本身是不会自燃和爆炸的，但当和空气（氧气）以一定比例混合均匀后并达到一定浓度后，遇到火源，才会燃烧和发生爆炸。

2、渗透性

瓦斯渗透性极高、扩散性很强约为空气的1.6倍，因此从围岩中溢出后会很快在空气中扩散出去，容易透过裂隙发育、结构松散的岩石，渗透到隧道开挖空间里。

3、不稳定性

瓦斯在媒体和围岩中以游离状态和吸附状态存在，两种状态的瓦斯是处在不断变化的动平衡当中，当温度、压力等外界条件发生变化时，平衡就被打破。压力升高温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸附状态，反之，压力降低温度升高时，又会有部分瓦斯由吸附状态转化为游离状态。

4、窒息性

瓦斯是无毒、无色、无味的，但不适合呼吸，其成分中的乙烷、丙烷等气体具有麻醉性，容易使人头晕目眩、头痛，甚至昏迷，瓦斯浓度升高，空气中氧气浓度急剧下降，会引起人员窒息。

5、水溶性

瓦斯微溶于水，正常状态下，溶解度为3.5L/100L，他在水中溶解度取决于温度、压力和含盐量。

（三）瓦斯爆炸及燃烧的条件

1、瓦斯浓度

瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%～16%。当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。

2、引火温度

瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7%一8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。

3、氧的浓度

实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12%以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封。

二、瓦斯隧道施工的主要危险灾害

瓦斯隧道在施工中，容易发生以下灾害事故：

（一）煤与瓦斯突出和岩石与瓦斯突出

在地应力和瓦斯压力的共同作用下，很短的时间中破碎的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出，伴有猛烈的声响和巨大的动能，同时释放出大量的瓦斯。有时伴随

瓦斯爆炸，造成二次破坏。“突出”事故的伤亡和损失一般都是很渗重的。

（二）煤的突然倾出与压出

在重力作用下松软的煤层突然坍下，同时有大量瓦斯释放，坍下的煤以煤块形式堆积。

部分煤在构造应力或放炮振动影响下，整体抛出，但位移距离不大，压出的煤或呈小块状，或呈有大量裂隙的大块状。

（三）瓦斯爆炸

达到爆炸浓度的瓦斯（一般在5%~16%之间）与火源接触（一般需要512℃以上），并且坑道内有氧气存在（含量12%以上），就会发生猛烈爆炸，有时会造成大量伤亡。

（四）煤尘爆炸

当煤质中挥发物占总可燃物10%以上，且形成小颗粒煤尘悬浮在空气中，当空气中煤尘含量较多（30g/m3以上），遇700℃以上的火源，即会发生煤尘爆炸。

（五）隧道坍塌

多数情况下，煤系地层强度很低，尤其是煤中软分层，用手即可捻碎，所以隧道稳定性差，易产生坍塌事故。

二、瓦斯隧道施工安全管理的措施

（一）施工安全管理措施

（1）建立健全完善的管理制度

瓦斯隧道施工前，必须建立安全生产管理机构，建立安全生产责任制，建立健全各种安全管理制度，（隧道电焊制度、隧道瓦斯检查制度、隧道通风制度、瓦斯隧道入洞登记检查制度、施工人员培训制度、瓦斯隧道动火制度等关于瓦斯隧道施工一系列制度），编制专门的隧道施工期间的瓦斯防治方案及施工组织设计等。保证隧道通过瓦斯地层的关键，是健全的管理体系及安全的规章制度。同时，要聘请专业瓦斯监控管理单位进行监督。

（2）强化对施工作业人员的安全管理

①爆破工、焊工、电工和特种设备司机等特业人员和安全员、瓦斯检测员、仓库保管员必须经过正规安全培训，懂得瓦斯隧道施工安全知识，保证100%持证上岗。

②所有参与瓦斯隧道施工的作业人员上岗前必须经专门的瓦斯隧道施工安全知识培训，考核合格后方可上岗作业。

③进入瓦斯隧道的人员必须在洞口进行登记，并均要求携带个人自救器。

④严禁穿易产生静电的服装进入含有瓦斯的工区。

⑤钻工必须穿棉质服装、雨衣和胶鞋，佩戴防尘口罩。

⑥瓦斯隧道各道工序、各种作业施工前，必须对作业人员严格执行安全技术交底制度。

（3）加强进洞管理

①洞口设值班室，进入隧道的人员请先到值班室进行登记，接受洞口值班员检查，并自觉遵守进洞管理制度。

②作业人员上班时必须点名后进洞，值班人员对进出洞人员进行登记，并执行进洞挂牌、出洞摘牌制度。

③严禁将火柴、打火机及其他易燃物品带入隧道内。严禁穿着化纤衣物进入隧道。当隧道内遇有险情或当报警信号发出后，所有人员必须服从现场值班人员指挥，有秩序地撤出危险区。

④进洞实习或参观人员要自觉学习、了解有关瓦斯安全知识，并遵守有关安全规定。

⑤严禁洞内用电作业，当必须在洞内实施电焊等工作时，必须经过瓦检员和安全负责人的同意办理动火申请后方可作业，瓦检员必须在场随时进行检测。

⑥隧道内掌子面瓦斯检测后允许进行钻孔作业时，隧道内其他作业工序应立即停止作业人员撤出隧道。

（二）施工安全技术措施

（1）隧道内瓦斯的超前探测技术及检测技术

①瓦斯的超前探测技术

为防止隧道掘进时误穿高瓦斯区，在距煤层设计位置20m（垂距）时，打超前钻孔三个，并取岩芯，钻孔直径不小于Ф76。

通过开挖面的超前钻孔，可以了解：煤层位置、煤样的吨煤含瓦斯量、瓦斯

溢出速度、瓦斯压力，瓦斯动力现象（顶钻、夹钻、喷孔等），判断将要揭露的煤层是否与设计资料一致。如一致，可正常掘进；如不一致，应向设计、监理、业主方提出研究处理办法。

②瓦斯的检测技术

人工检测：在隧道掘进时，应配备专职瓦斯检测人员和瓦斯检测仪器，可使用便携式瓦斯报警仪及微型瓦斯检测报警仪。检测地点主要为：开挖工作面风流中；未成洞段及已成洞段的拱顶下沿；衬砌台车前方；塌方、凹陷、裂隙、风流死角；地质破碎、地层变化、溶洞；进洞汽车、装碴机车头上(机头上固定设置瓦测仪)；停放的大型设备后方风流死角；洞内电焊地点；洞电通风机、电机及开关附近；避人车洞、横通道内；其它通风不良处。

b.检测频率

严格执行“一炮三检”制度，瓦斯工区段日常每小时检查一次，每个断面应检查5点，即拱顶、两侧拱脚和两侧拱脚各距坑道周边20cm处；不含瓦斯工区段每两小时检查一次；特殊情况时应旁站不间断量测。

隧道内及进出隧道必经道路上设置醒目的瓦斯记录牌。将每次检测结果及时填写在瓦斯记录本和记录牌上，让进出洞人员均能掌握隧道内瓦斯情况，检测结果将并逐级上报。

自动瓦斯设备实时检测：隧道洞口配置高瓦斯监控系统对瓦斯进行实时监测。

（2）施工技术

①通风、防尘

通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路电源能够及时保证风机正常运转。瓦斯突出隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、开关、线路及风电闭锁、瓦斯电闭锁供电。排放高浓度瓦斯时，必须制定排除瓦斯的安全措施。瓦斯隧道通风设施应保持完好，调节、迁移、拆除通风设施时应由专人进行。临时停工地段不宜停风;停风时应切断电源，设置栅栏与警告牌，人员不得进入。

②隧道照明

a.照明与电气信号应符合下列要求:

b.低瓦斯隧道不应大于220V，高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道不应大于110V。

c.输电线路必须使用密闭电缆，不得使用裸线和绝缘不良的导线。

d.瓦斯突出隧道内的照明电器应使用防爆型。

e.矿灯充电房应离洞口50m以外。使用矿灯之类照明时，如有不良情况，不得使用。

f.在瓦斯隧道内严禁使用有火焰的灯火照明。任何人员进入隧道前必须接受安全检查，严禁将可能产生火花和自燃的物品带入洞内。

g.严禁在洞内已敷设电缆上临时接装电灯或其他设备。

h.电缆在洞内接头时，应在特制的防爆接线盒内或有防爆接线盒的电气设备内进行连接。

③隧道施工设备的防爆改装

隧道运输出渣车辆、设备等，出碴采用防爆挖掘机辅助防爆装载机挖、装，防爆自卸汽车运输，二次衬砌采用防爆模板台车衬砌，砼在洞外集中拌和，防爆砼运输车运输，泵送入模。隧道初期支护用的喷射砼设备也要采用防爆型。

④爆破作业的安全施工措施

a.严格执行“三人连锁爆破制”(指放炮前放炮员将警戒牌交给班组长，班组长派人警戒准备下达放炮命令，然后将自己的放炮命令牌交给瓦斯检查员，经检查瓦斯浓度符合要求后，再将放炮牌交给放炮员)。

b.瓦斯作业面必须采用电力起爆，严禁使用半秒、秒级电雷管。

c.瓦斯作业面爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。

d.洞内爆破时，人员应撤至洞外。

e.炮孔的装药及填塞必须符合相关技术指标参数要求。装药前应清除炮孔内的煤(岩)粉。

f.爆破母线应采用铜芯绝缘线，严禁使用裸线和铝芯线爆破，爆破母线、连接线和电雷管脚线必须相互扭紧并悬挂，不得与轨道、金属管、钢丝绳、刮板运输机等导电体接触。

④瓦斯隧道施工的应急救援措施

隧道施工应制定防坍塌、涌水、瓦斯等抢险预案，配备必要的抢险机械、物资，明确组织和人员分工，出现问题迅速采取措施，减少损失。

结语

综上，瓦斯隧道施工风险大、施工工艺复杂，因此要加强对瓦斯隧道施工的安全管理工作，认真落实安全责任制，强化对人员的安全培训，并且积极实施瓦斯隧道监测技术，做好通风、照明和爆破工作，将瓦斯隧道施工的安全管理落到实处。

参考文献

[1]周小军.瓦斯隧道施工安全措施探讨[J].山西建筑，2010.36.

[2]张延.瓦斯隧道的界定与施工安全防护措施[J].探矿工程，2007.4.

[3]李荣.瓦斯隧道防治技术措施探讨[J].西南公路，2009.4.