劉亞鋒

1 工程概況

蘭渝鐵路圖山寺隧道全長3 216 m，設(shè)計為單線隧道，隧道進(jìn)口、出口各設(shè)一座800 m的平導(dǎo)，平導(dǎo)與正洞間距為30 m，并與正洞連通，平導(dǎo)主要用于施工通風(fēng)。該隧道位于川東淺層天然氣發(fā)育地區(qū)，鉆孔測試結(jié)果顯示有天然氣溢出，單孔天然氣最高濃度為9 500 ppm，設(shè)計計算隧道天然氣含量為6 087 m3，氣體壓力為0.2 kPa，天然氣絕對涌出量為3.03 m3/min，屬于高瓦斯隧道。

2 瓦斯隧道施工特點

本隧道按照新奧法原理施工，采取人工開挖鉆爆法施工，爆破作業(yè)后隧道內(nèi)瓦斯氣體溢漏面急劇增大，洞內(nèi)通風(fēng)條件差，瓦斯?jié)舛茸钜咨?，也容易出現(xiàn)瓦斯突涌。加之隧道開挖未支護(hù)斷面、模板臺車附近、錯車道、隧道洞室等容易形成瓦斯積聚。此外，由于施工中存在施工用電、機電設(shè)備操作以及車輛行駛、機械設(shè)備運轉(zhuǎn)等這些都可能產(chǎn)生火源或火花。而瓦斯與空氣混合到一定濃度時遇火源能燃燒或發(fā)生爆炸。

3 隧道瓦斯監(jiān)測

結(jié)合本隧道施工特點，采用了自動監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測相結(jié)合的監(jiān)控體系。瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)采用了KJ90自動監(jiān)控系統(tǒng)，在開挖工作面、模板臺車前后、洞內(nèi)變壓器前、錯車道、橫通道等地方分別布置瓦斯傳感器。當(dāng)自動監(jiān)控系統(tǒng)檢測到瓦斯?jié)舛却笥?.5%時，自動報警;檢測到瓦斯?jié)舛却笥?%時，自動切斷電源實施瓦電閉鎖。瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)是對隧道內(nèi)瓦斯進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測的結(jié)果，其結(jié)果受溫度、爆破震動等因素的影響，監(jiān)測中通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，為施工安全生產(chǎn)可提供正確的參考依據(jù)。人工檢測實行24 h連續(xù)檢測，每個開挖工作面每班安排2名～3名瓦斯檢測工，采用光干涉式瓦檢儀，實時對隧道開挖面和易形成瓦斯積聚的地方進(jìn)行巡回檢測。開挖掌子面一般檢查五個點(見圖1)，當(dāng)瓦斯?jié)舛仍?.3%以下時，瓦檢工每4 h檢查一次;瓦斯?jié)舛仍?.3%以上時，20 min檢查一次，并做好檢測記錄，對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，采取相應(yīng)措施，指導(dǎo)施工安全生產(chǎn)。處理措施見表1。

4 瓦斯安全管理

1 )嚴(yán)格落實瓦斯隧道施工安全基本要求。在本隧道施工前，首先建立健全了安全生產(chǎn)管理機構(gòu)，明確落實各級人員安全生產(chǎn)責(zé)任，完善了各項瓦斯安全管理制度，并要成立隧道瓦斯監(jiān)測小組。同時，編制了瓦斯隧道專項施工方案和瓦斯爆炸安全應(yīng)急救援預(yù)案。在隧道施工過程中，當(dāng)檢測到瓦斯?jié)舛却笥?.5%時報警;當(dāng)檢測到瓦斯?jié)舛却笥?%時命令切斷作業(yè)區(qū)電源，工人停止作業(yè);當(dāng)檢測到瓦斯?jié)舛却笥?.5%時撤出作業(yè)人員，立即采取通風(fēng)等技術(shù)措施，及時對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行稀釋處理。施工遇到緊急情況下，如當(dāng)臨時停電或檢修時，主要通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)運行不正常時，在恢復(fù)正常通風(fēng)后，安排瓦斯檢測人員對隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行全面檢測，確認(rèn)瓦斯?jié)舛仍谑┕ぴ试S范圍內(nèi)時，恢復(fù)施工生產(chǎn)。由于本隧道屬于高瓦斯隧道，施工中涉及的所有機電設(shè)備、施工機械設(shè)備等都采用了隔爆型設(shè)備或經(jīng)過防爆技術(shù)改造處理。

表1 隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛认拗堤幚泶胧?/p>

2 )做好隧道瓦斯超前預(yù)報工作。本隧道施工中采用了TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔、超前炮眼等多種預(yù)報手段對掌子面前方地質(zhì)情況和圍巖狀況進(jìn)行了探測。對TSP203判識確定的斷層破碎帶和其他不良地質(zhì)地段，采用地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報每30 m進(jìn)行一次驗證。在不良地質(zhì)地段隧道施工中，在掌子面布設(shè)5個加深炮眼，均勻分布于掌子面，炮眼加深長度大于5 m，并對加深炮眼進(jìn)行檢測。當(dāng)加深炮眼探測到有瓦斯等氣體后，在瓦斯涌出孔附近施作超前探孔對瓦斯提前進(jìn)行釋放，施工中超前主要在隧道開挖輪廓線上設(shè)置3個探孔，拱頂1個，隧道左右大腰位置各1個。超前探孔孔徑為108 mm，每25 m施作一循環(huán)，每孔長30 m，各循環(huán)搭接長度不小于5 m。根據(jù)探孔檢測的瓦斯情況，記錄好瓦斯氣體的涌出位置、濃度、壓力等參數(shù)，根據(jù)檢測情況對不良地質(zhì)的瓦斯進(jìn)行分析和判斷，制定出相應(yīng)的安全措施。

3 )隧道爆破作業(yè)管理。在本隧道施工中，開挖爆破采用煤礦許用3號炸藥，有瓦斯突出地段選用了安全等級不低于三級的煤礦許用的含水炸藥和煤礦許用電雷管(起爆雷管段控制在5段以內(nèi)，最后一段的延期時間小于130 ms)，并采用了專用放炮器起爆。隧道爆破開挖時，嚴(yán)格控制裝藥用量，裝藥長度不超過炮眼長度的2/3，其余部分用炮泥全部填塞。爆破前將洞內(nèi)所有人員撤離至洞外，并嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯隧道“三人連鎖爆破制”(指放炮前放炮員將警戒牌交給班組長，班組長派人警戒準(zhǔn)備下達(dá)放炮命令，然后將自己的放炮命令牌交給瓦斯檢查員，經(jīng)檢查瓦斯?jié)舛确弦蠛?，再將放炮牌交給放炮員)。

4 )加強隧道通風(fēng)。本隧道施工先期采用壓入通風(fēng)，后期利用平導(dǎo)采用巷道式通風(fēng)。根據(jù)瓦斯隧道施工規(guī)范，圖山寺高瓦斯隧道采取獨頭開挖，開挖工作面風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛刃∮?.5%，風(fēng)速大于1 m/s進(jìn)行監(jiān)控;同時結(jié)合通風(fēng)最不利點風(fēng)量計算，隧道正洞進(jìn)、出口端各配置1臺SDF(c)-NO.13(2×132 kW)型軸流風(fēng)機;隧道平導(dǎo)進(jìn)、出口端各配置一臺SDF-NO.11(2×110 kW)軸流風(fēng)機，采用直徑1.5 m抗靜電、具有阻燃性的通風(fēng)管，能夠滿足通風(fēng)最不利點的風(fēng)量需要。通風(fēng)機裝設(shè)在距洞口50 m處的新風(fēng)流中，采用兩路電源(動力電源和備用電源)，并裝設(shè)風(fēng)電閉鎖裝置，當(dāng)動力電源停止供電時，可及時啟動發(fā)電機發(fā)電保證通風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)。隧道開挖工作面附近、模板臺車襯砌地段及平導(dǎo)連接通道等設(shè)置射流風(fēng)機進(jìn)行局部通風(fēng)，有效滿足了施工通風(fēng)要求。

5 )隧道機電防火安全管理。隧道洞內(nèi)所有電氣設(shè)備和施工機械設(shè)備均采用防爆型設(shè)備或經(jīng)過防爆技術(shù)改裝。隧道洞內(nèi)輸電線路使用密閉電纜，電纜在洞內(nèi)接頭處，采用特制的防爆接線盒進(jìn)行連接。對于隧道襯砌地段的固定照明燈具，采用EMⅡ型防爆照明燈;隧道開挖工作面附近的固定照明燈具，采用ExdⅠ型礦用防爆照明燈;移動照明采用礦燈。同時，對所有進(jìn)入隧道的人員嚴(yán)格進(jìn)行安全檢查，嚴(yán)禁將可能產(chǎn)生火花和自燃的物品帶入洞內(nèi)。隧道洞內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行電焊、氣焊等易產(chǎn)生高溫和發(fā)生火花的作業(yè)。對于特殊和不可避免的焊接作業(yè)時，嚴(yán)格按照“特殊工序管理制度”執(zhí)行，認(rèn)真落實好防火安全措施，指定專人現(xiàn)場檢查和監(jiān)督，杜絕了各隧道洞內(nèi)可能出現(xiàn)的各類火源或點火溫度。

6 )建立應(yīng)急保障體系。在隧道施工過程中，針對隧道瓦斯出現(xiàn)異常情況，組織開展了瓦斯事故應(yīng)急預(yù)案演練，現(xiàn)場人員立即向瓦斯監(jiān)控室值班人員、項目負(fù)責(zé)人報告瓦斯情況。接到報告后，啟動應(yīng)急救援預(yù)案，按照應(yīng)急程序，實施搶險救援，組織撤離所有人員，停止超標(biāo)區(qū)域所有作業(yè)，切斷超標(biāo)區(qū)電源，達(dá)到提高作業(yè)人員應(yīng)對瓦斯異常情況的應(yīng)急處理能力。

5 結(jié)語

高瓦斯隧道施工，關(guān)鍵是要做好防止瓦斯積聚和消除火源。在圖山寺隧道施工中，我們精心組織，科學(xué)施工，合理安排工序，通過采用瓦斯自動監(jiān)控系統(tǒng)和人工相結(jié)合的監(jiān)測方式，加強施工過程瓦斯安全控制，有效避免了瓦斯安全事故，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，為今后類似瓦斯隧道施工積累了經(jīng)驗。

［1］ 賀傳德.光干涉在瓦斯隧道中的運用［J］.山西建筑，2009，35(34)：331-332.