低瓦斯隧道施工瓦斯防治技術(shù)與措施

1   瓦斯檢測(cè)防治技術(shù)和瓦斯檢測(cè)管理
　　進(jìn)行低瓦斯隧道施工時(shí)，對(duì)隧道中的瓦斯進(jìn)行檢測(cè)是非常關(guān)鍵的工作內(nèi)容，在實(shí)際的檢測(cè)工作中，應(yīng)重視檢測(cè)方式的強(qiáng)化，并采取相應(yīng)的措施。要對(duì)隧道中的瓦斯進(jìn)行定期檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)到的結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的記錄，從而根據(jù)檢測(cè)到的結(jié)果來制定相關(guān)的應(yīng)對(duì)計(jì)劃，從而確保隧道工程能夠順利開展。在實(shí)際的瓦斯防治工作中，應(yīng)該首先成立相應(yīng)的檢測(cè)部門，并高度重視瓦斯氣體的檢測(cè)工作，由專門的檢測(cè)人員不間斷地來完成檢測(cè)過程，在對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行控制和管理的工作當(dāng)中，主要應(yīng)將其分為以下幾方面工作：首先是當(dāng)瓦斯含量低于0.3%時(shí)，可以正常地開展施工工作;其次是當(dāng)瓦斯含量處于0.4%～0.5%之間時(shí)，那么施工過程具有一定的危險(xiǎn)，這時(shí)應(yīng)該進(jìn)行報(bào)警并加強(qiáng)通風(fēng)。最后當(dāng)檢測(cè)的過程中發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛雀哂?.5%，那么必須停止隧道施工，并要求全部人員撤離。
　　2   瓦斯事故教訓(xùn)
　?。?）達(dá)成鐵路炮臺(tái)山隧道。1994年4月3日平導(dǎo)掘進(jìn)到距洞口808 m處，燈泡爆裂引發(fā)瓦斯燃燒，死1人，傷3人。次日，汽車進(jìn)洞運(yùn)風(fēng)管，由于汽車打火，又引起瓦斯爆炸，死12人。事故后實(shí)測(cè)，隧道瓦斯逸出強(qiáng)度為3.54 m3/h。
　　從以上事故來分析，瓦斯隧道施工的重要程度不言而喻，首先是施工單位的重視程度不夠，存在輕視行為，過程中把控不嚴(yán)，對(duì)于瓦斯進(jìn)行什么樣的管理和控制工作取決于瓦斯的濃度，并應(yīng)該根據(jù)具體的情況來制定相關(guān)的方案，并采取相應(yīng)的措施來對(duì)瓦斯進(jìn)行合理控制。在隧道施工中進(jìn)行瓦斯檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該按照相關(guān)的要求來進(jìn)行，從而確保施工過程能夠更加安全，同時(shí)也充分保障了施工人員的人身安全。在相關(guān)的要求當(dāng)中，對(duì)于瓦斯檢測(cè)所采用的方法進(jìn)行了明確的規(guī)定，即為利用人工巡檢和安全監(jiān)控相結(jié)合的方式來進(jìn)行瓦斯檢測(cè)。
　　除此之外，在隧道洞口安裝了防靜電設(shè)備，消除每一位進(jìn)隧道人員身上攜帶靜電，也對(duì)安全檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了明確的要求，在隧道施工當(dāng)中，會(huì)在入口和出口兩側(cè)設(shè)置安全檢測(cè)裝置，在該裝置當(dāng)中包含了電腦監(jiān)控、瓦斯斷電裝置、瓦斯風(fēng)電閉鎖裝置、備用電源等設(shè)備組成。在洞口設(shè)置的傳感裝置為KG9001C型高低濃度甲烷傳感裝置，并采用二次襯砌的方式來進(jìn)行作業(yè)面的施工和仰拱的填充，同時(shí)也包括開挖作業(yè)和防水施工。在測(cè)風(fēng)站的位置中應(yīng)該安裝相應(yīng)的風(fēng)速傳感裝置，并確保該裝置頂部無淋水和干燥的隧道路段。在進(jìn)行人工檢測(cè)的過程當(dāng)中，一般會(huì)采用多臺(tái)AZJ-2000甲烷檢測(cè)裝置和多臺(tái)干涉式的甲烷測(cè)定裝置，除了需要對(duì)固定的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)之外，也要對(duì)放炮區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)的檢測(cè)，另外還包括人行道、停車帶、混凝土施工以及隧道凹陷位置和電纜接頭位置進(jìn)行重點(diǎn)的檢測(cè)。 　　在陳家灣隧道施工過程中，有針對(duì)性地設(shè)定了瓦斯檢測(cè)頻率，應(yīng)該特別注意以下幾方面問題：首先，在經(jīng)過瓦斯富集地區(qū)，實(shí)行24 h專人不間斷輪流流動(dòng)檢測(cè)隧道內(nèi)掌子面，掌子面左右側(cè)已形成封閉成環(huán)區(qū)域、下導(dǎo)坑施工區(qū)域及不同地段的二襯區(qū)域的瓦斯?jié)舛取Ｆ浯?，檢測(cè)段內(nèi)瓦斯?jié)舛群吭?.5%以下時(shí)，每隔30 min到1 h檢查一次，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到0.5%以上時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)檢查頻率，不得離開隧道掌子面，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)第一時(shí)間報(bào)告，并采取加強(qiáng)洞內(nèi)通風(fēng)等措施確保施工過程安全。瓦斯?jié)舛认拗导俺尢幚響?yīng)符合《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》第9.1.7條的規(guī)定，停工區(qū)內(nèi)瓦斯或二氧化碳濃度達(dá)到3%，必須在24 h內(nèi)封閉完畢，臨時(shí)停工地點(diǎn)不得停風(fēng)，否則必須切斷電源撤人并設(shè)置柵欄和警示標(biāo)志，在恢復(fù)通風(fēng)并經(jīng)檢測(cè)達(dá)到允許濃度后，方可進(jìn)入復(fù)工。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛却笥?%，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)和洞內(nèi)增加通風(fēng)設(shè)備等措施稀釋后方可進(jìn)行檢查。最后，加強(qiáng)對(duì)洞內(nèi)死角，尤其是隧道拱頂、仰拱、中心水溝、電纜槽及變壓器預(yù)留洞市等各個(gè)凹陷處通風(fēng)不良、瓦斯易積聚的地點(diǎn)的檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛却笥?%，應(yīng)加強(qiáng)加大通風(fēng)機(jī)的運(yùn)作功率，稀釋后方可進(jìn)行檢查。
　　3   運(yùn)用通風(fēng)措施和鉆孔技術(shù)來降低隧道瓦斯?jié)舛?/span>
　　除了對(duì)瓦斯進(jìn)行控制和管理工作還，也應(yīng)盡可能地降低隧道內(nèi)部的瓦斯?jié)舛?，采用通風(fēng)的措施是非常有效的，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝通風(fēng)設(shè)備，可確保隧道中全天候的通風(fēng)，當(dāng)瓦斯出現(xiàn)濃度增加時(shí)，要相應(yīng)地增強(qiáng)通風(fēng)設(shè)備的風(fēng)力，并且除了安裝通風(fēng)設(shè)備之外，也要按時(shí)進(jìn)行隧道空氣的更換，從而提升空氣中瓦斯的稀釋速度，從而有效地降低瓦斯?jié)舛?。另一方面，?yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況來對(duì)預(yù)先制定的通風(fēng)方案進(jìn)行合理的調(diào)整，從而確保通風(fēng)力度能夠滿足隧道施工的需求，當(dāng)隧道中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到施工要求后，才可以進(jìn)行施工，從而有效避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
　　按照《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》要求，瓦斯隧道施工時(shí)實(shí)施連續(xù)通風(fēng)，項(xiàng)目部各個(gè)工作面建立獨(dú)立的壓入式通風(fēng)系統(tǒng)，稀釋和排除洞內(nèi)瓦斯，防治瓦斯積聚。
　　瓦斯隧道施工中，對(duì)瓦斯易于積聚的空間和襯砌板臺(tái)車附近區(qū)域，采用空氣引射器、氣動(dòng)風(fēng)機(jī)等設(shè)備，實(shí)施局部通風(fēng)的方法，消除瓦斯積聚。瓦斯工區(qū)在施工期間襯砌臺(tái)車實(shí)施連續(xù)通風(fēng)，分別在襯砌臺(tái)車上設(shè)置排風(fēng)機(jī)。
　　在進(jìn)行隧道施工的過程中，當(dāng)檢測(cè)到其中擁有瓦斯，那么可以通過鉆孔的方式來對(duì)瓦斯進(jìn)行有效的排放，并卸下巖層的方式來進(jìn)行隧道的鉆孔，通常情況下鉆孔的直徑大約為24 mm，最大不能夠超過89 mm，孔深應(yīng)處于35 mm左右。任何一個(gè)孔的超前距離應(yīng)大于等于5 m，通過實(shí)踐過程可以了解到該距離是最為安全的，隨著孔數(shù)的逐漸增加，瓦斯能夠更加順利地進(jìn)行排放，這時(shí)應(yīng)加大隧道內(nèi)部的瓦斯檢測(cè)力度，如果發(fā)生濃度增加的情況，那么一定要停止鉆孔，并對(duì)其進(jìn)行通風(fēng)，待濃度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)后再繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)，從而避免安全問題的出現(xiàn)。超前鉆孔排放瓦斯，一是探明前方圍巖中裂隙瓦斯的壓力、濃度，是否還需要采取其他一些相應(yīng)處理措施，如加密超前鉆孔、加大超前鉆孔直徑、高壓水沖洗鉆孔、隧道周邊超前注漿封堵瓦斯等措施;二是提前排放前方圍巖中裂隙瓦斯的壓力、濃度，將瓦斯壓力、濃度進(jìn)行釋放到安全以下，給掘進(jìn)鉆眼時(shí)創(chuàng)造低濃度瓦斯的安全條件。
　　4   運(yùn)用掘進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)瓦斯防護(hù)
　　要想有效控制隧道內(nèi)部的瓦斯噴出量，就必須對(duì)瓦斯噴出的情況進(jìn)行有效控制。對(duì)于瓦斯噴出進(jìn)行控制的方法主要包括以下兩種：首先是利用圍巖等級(jí)來進(jìn)行選擇，找到最為合理的圍巖，并利用多種方式來開展施工工作，所使用的施工方法包括了全斷面開挖法、上下臺(tái)階法以及預(yù)留法等，通過運(yùn)用這些施工方法可以有效地掘進(jìn)初噴混凝土，待隧道鉆孔出現(xiàn)渣滓之前，可使用初噴混凝土的方法來實(shí)現(xiàn)封閉的效果。在全隧支護(hù)與襯砌之間，全環(huán)設(shè)置“瓦斯墊層+防水板”的瓦斯隔離層。第二種方式是在隧道施工的過程中通過二襯設(shè)計(jì)的方式來制造出具有高氣密性的混凝土，其透氣不大于1×10-11 cm/s。從而確保施工中能夠?qū)崿F(xiàn)拱墻或者仰拱的處理，確保施工的安全。
　　5   隧道襯砌背后設(shè)置水汽隔離裝置防護(hù)
　　陳家灣隧道瓦斯等級(jí)為二級(jí)，全隧道設(shè)置了全環(huán)瓦斯隔離層，采取分段排水和水汽分離排放方式，隧道襯砌外按4.5～6 m間距設(shè)置Φ50環(huán)向盲溝，邊墻下部設(shè)置Φ100縱向盲溝，并按4.5～6 m間距設(shè)置Φ80橫向排水管。環(huán)向盲溝需接入縱向盲溝，邊墻下部增設(shè)Φ100PVC排氣管，構(gòu)成水汽分離裝置，水汽混合體由環(huán)向及縱向盲溝引入，經(jīng)分離后，水體由邊墻Φ80PVC橫向排水管引至側(cè)溝，氣體由排氣管拉通引至接近或高端洞口，改用Φ100鍍鋅鋼管引至高處散放，水氣分離裝置對(duì)應(yīng)邊墻橫向排水管設(shè)置，并與環(huán)向盲溝錯(cuò)位布置。
　　氣密性混凝土，是在拌和普通混凝土?xí)r摻入一定比例的氣密劑而成。能顯著改善混凝土膠凝材料的基本性能，抑制水泥中Al3+的活性，加速Ca2+和SiO2離子水化進(jìn)程，激發(fā)水泥中游離鈣和氫氧化鈣的活性，使其完全參與水泥水化生成硅酸鈣膠凝，充分改善水泥水化中液相環(huán)境，增強(qiáng)混凝土抗氣密的性能。
　　襯砌時(shí)，采用氣密性混凝土進(jìn)行襯砌，須選用合格的原材料，進(jìn)行選配混凝土配合比，嚴(yán)格控制外加劑的品質(zhì)和摻量，嚴(yán)格攪拌時(shí)間和運(yùn)輸過程的時(shí)間控制，使混凝土澆筑過程做到連續(xù)、振搗密實(shí)、保護(hù)層達(dá)到規(guī)定要求等措施，確?；炷量?jié)B性指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求，較好地控制氣體擴(kuò)散的最后一道關(guān)口。
　　6   結(jié)語(yǔ)
　　針對(duì)低瓦斯隧道施工，做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，超前探孔檢測(cè)等措施和方法，通過加強(qiáng)隧道施工當(dāng)中的通風(fēng)力度，并重視強(qiáng)化瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)工作，采取全環(huán)設(shè)置“瓦斯墊層+防水板”的瓦斯隔離層，襯砌施工前，設(shè)置水汽隔離裝置防護(hù)，襯砌施工時(shí)，采用氣密性混凝土進(jìn)行施工，能較好地封閉氣體擴(kuò)散，襯砌施工是把好氣體擴(kuò)散的最后一道關(guān)，陳家灣隧道施工時(shí)，嚴(yán)格把控每一個(gè)環(huán)節(jié)，通風(fēng)不斷，檢測(cè)不停，現(xiàn)場(chǎng)施工順利，未發(fā)生安全事故。