长隧道施工过程中洞内有害气体及粉尘的检测与防治技术secretWord文档格式.docx
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右线隧道施工1463.5ｍ，纵坡均为1.87%。
根据围岩类别不同，开挖断面为84.4～109.32㎡，成洞后净高7.032m,净宽10.86m。
1.1.4技术的先进性或技术难点
（1）选用先进的检测仪器，对不同工序的有害气体及粉尘含量分别进行检测和分析，并得出结论；
（2）根据检测结果，检算施工中所需的通风量，确定施工中采取的通风方式和风机配置；
（3）制定防治措施，最大限度地降低有害气体和粉尘在施工中的危害程度。
1.2研究的目的、方法、手段及工作流程
1.2.1研究的目的、方法、手段
（1）作为隧道施工的管理人员和技术人员，必须对隧道施工过程中洞内可能发生的各种有害气体、性质、来源、发生量以及国家对这些有害气体的控制标准有比较明确的认识，对其含量、超标情况要及时掌握；
（2）借助选进的仪器对洞内有害气体含量进行检测；
并根据检测结果制定相应预防措施；
（3）检算稀释这些有害气体所需的通风量，并根据通风量选择最合适的通风方法、风管直径、风机功率，以改善洞内施工环境，确保施工人员身心健康，提高生产效率。
（4）为以后类似工程施工积累经验。
1.2.2工作流程
编制检测计划→检测仪器选型→分时段、分工序检测→检测数据分析→采取防治措施→总结经验。
1.3课题研究的关键技术
（1）对不同工序施工时地层释放的有害气体和粉尘进行检测，并时实监控其浓度变化；
（2）施工过程中通风量、通风方式和风机配置；
（3）制定防治措施，排除或降低有害气体及粉尘浓度。
1.4取得的成果及技术创新点
公路隧道在采用常规施工方法的前提下，通过对有害气体及粉尘浓度检测，掌握了公路隧道单头施工不同深度时，各施工工序有害气体和粉尘的实际含量情况，对照检验标准查找原因，采取超前探测、排放、通风、防护等综合处理的方法，有效地将有害气体和粉尘含量减小到最低程度，保证了施工人员的身心健康，工程的顺利进行。
本课题通过对施工组织设计中配备的通风设备进行严格的对比计算，对通风时间、通风量加以严格制度管理，该成果技术也可用于不超过2000米的隧道施工，并为以后类似工程施工提供经验借鉴。
1.5研究的过程及课题组成员并致谢
该科研课题于2006年6月份开始实施，至2007年12月完成，历时18个月。
自开展科研攻关以来，项目部高度重视，并成立了科研小组，根据课题研究的主要内容及技术创新点，结合施工实际，经过辛勤努力，圆满完成了科研任务，取得了预期效果。
第二章洞内有害气体及粉尘的检测与防治技术
2.1有害物质概述
隧道洞内产生的有害物质大体上分为自然发生的和人为发生的两大类。
自然发生的如：
天然瓦斯、缺氧空气；
人为产生的是在隧道爆破作业、喷射砼作业、无轨装碴运输作业及洞内其他内燃机械所排放的有害气体、粉尘等，这些粉尘组合在一起成为复合粉尘，其中喷射砼产生的粉尘量最多，对人体有害的是游离硅酸，其粒径小于7.07μm。
气温、湿度、风压等因素虽然会使隧道灾害发生率上升，危及施工人员的身心健康，降低作业效率，但影响较小。
2.2洞内有害物质检测
2.2.1影响隧道洞内作业环境恶化的主要原因
（1）钻孔、爆破、装碴及喷射砼作业产生的粉尘、有害气体；
（2）施工机械、运输车辆的废气及烟尘；
（3）有机溶剂产生的有害气体；
（4）天然发生的可燃性气体、有害瓦斯及缺氧空气；
（5）高温、高湿等。
2.2.2检测的主要项目
（1）可燃性气体：
甲烷（CH4）等；
（2）有害气体：
一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX）；
（3）吸入性粉尘、排烟；
（4）缺氧空气；
（5）高温、高湿。
根据xx隧道设计资料及施工中有害气体的具体情况，我部将隧道内一氧化碳（CO）、瓦斯（CH4）、粉尘作为主要检测对象，对一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对象。
2.2.3检测的目的
（1）作为隧道施工的管理人员和技术人员，必须对隧道施工过程中洞内可能发生的各种有害气体、性质、来源、发生量以及国家对这些有害气体的控制标准有比较明确的认识，对其含量、超标情况要及时掌握。
并根据检测结果制定相应预防措施。
（3）计算稀释这些有害气体所需的通风量，并根据通风量选择最合适的通风方法、风管直径、风机功率，以改善洞内施工环境，确保施工人员身心健康，提高生产效率。
（4）检验技术措施效果，正确指导隧道施工，为以后类似工程施工积累经验。
2.2.4检测的依据及执行标准
xx隧道有害气体的检测以《煤矿安全规程》、《隧道工程试验检测技术》、《铁路隧道施工技术安全规则》、《公路隧道施工规范》为主要依据，并根据其具体规定对有害气体进行检测、控制，按照GB5748-85《作业场所空气中粉尘浓度测定方法》及常规有害气体测定方法执行。
其控制标准见表2-1。
有害气体极限浓度标准表2-1
序号
有害气体名称
单位
极限值
1
瓦斯（CH4）
%
总回风道风流中浓度小于0.75；
工作面浓度不大于1.5
2
一氧化碳（CO）
mg/m3
30
3
温度
℃
28
4
粉尘
mg
2（每立方米空气中，含有10%以上游离二氧化硅的粉尘必须在2mg以下）
2.2.5检测仪器的配置
针对xx隧道施工中有害气体检测需要，经实用性经济技术比较，确保检测准确的前提下，选用了三种5台有害气体检测仪器，其产地、型号、用途、主要技术指标、特点及使用方法见表2-2。
有害气体检测仪器统计表表2-2
仪器
名称
产地、型号、用途
数量（台）
主要技术指标
特点
使用方法
瓦斯检测报警仪
煤炭科学研究总院重庆分院；
测CH4
AZJ-2000
1．测量范围：
（0～5.0）%;
2.测量精度：
（0～1.0）%,允许误差±
0.1%;
（1.0～5.0）%,允许误差±
10%真值;
3.报警点：
（0.5～2.0）%范围内任意设定；
4.催化元件使用寿命：
一年以上；
5.外形尺寸：
98×
57×
28㎜
可固定悬挂，也可移动测试；
连续检测，携带方便，具有声光报警功能
固定在掌子面，回风区或瓦斯可能聚集区；
由检测人员进洞随身携带
一氧化碳检测报警仪
测COCTH600
（0～1000）×
10－6;
2.基本测量误差：
0～100×
10－6≤±
2+2.0%真值;
（100～500）×
10－6≤4.0%真值;
（500～1000）×
10－6≤10.0%真值;
（10～250）%连续可调；
4.采样方式：
扩散式
127×
65×
25㎜
操作、携带方便,使用寿命长，性能稳定，具有间歇式声光报警功能，为矿用本质安全型仪器,可在具有瓦斯、粉尘爆炸危险的场所使用
可在掌子面，回风区或在密闭、风电闭锁等环境空气检测；
呼吸性粉尘采样器
定点监测粉尘作业环境中一个工班或更长时间内的呼吸性粉尘平均浓度AZF-01
1.采样流量：
3.8L/min;
2.采样流量误差：
≤2.5%
3.采样流量稳定性：
≤5%
4.采样准确度：
≤10%
310×
125×
125㎜
双气泵采样，数显计时，具有气流稳定、负载能力大、工作时间长、操作方便的特点，适合在具有瓦斯、粉尘爆炸危险的场所使用
将仪器放置或悬挂在被监测的粉尘环境中，采样口迎向风流方向，并保持仪器始终处于水平状态
电子天平
上海精密科学仪器有限公司FA2004N
1.称量范围：
0～200g;
2.重复性误差：
0.0002g;
3.稳定时间：
≤s;
4.自校砝码量值：
200g
5.外型尺寸：
324×
217×
335㎜；
6.实际标尺分度值：
0.1mg
在使用前进行校准操作；
具有点数功能；
与微机连接后数据可连续输出
将天平置于稳定的工作台上，避免震动、阳光照射和气流；
使用前观察气泡是否居中，用底角螺旋使气泡居中；
检测粉尘重量
5
干湿温度计
河北红星仪表厂
测量范围：
-25～50℃
使用简单，携带方便
测量洞内温度；
图1：
有害气体检测仪器图2：
瓦斯气体检测
图3：
粉尘检测图4：
一氧化碳检测
2.2.6检测的方法、频率
在确定主要检测项目后，结合设计图纸及规范要求，科研小组编制了详细的检测计划，即：
在隧道施工100～500米范围内，每15～20天检测一次；
在隧道施工500～800米范围内，每10～15天检测一次；
在隧道施工800～1000米范围内，每6～8天检测一次；
在隧道施工1000米以上时，每3～5天检测一次；
检测按照掘进、出碴运输、喷浆、二衬不同工序进行检测，并对检测数据分别进行归纳分析。
另外，在衬砌台车距洞口距离超过200m后，针对衬砌台车处烟尘聚集且短时间内难以排出现象，单独进行检测分析。
2.2.7检测数据整理及分析
2.2.7.1在0～500m范围内，主要为Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅴ加强围岩，开挖断面100.3～109.32m2,每循环进尺2.3～3.3m。
开挖超过100米时，开始对各施工工序进行检测，检测频率15～20天。
在500米范围检测结束后，CH4含量为0（即：
0～500米范围内地层中不含瓦斯），粉尘及CO检测数据分析整理后如图5、6所示：
从上图可以看出：
在隧道掘进0～500米范围内，掘进过程中，CO平均含量为8.4mg/m3，粉尘平均含量为0.59mg，洞内平均温度为15.6℃；
出碴运输过程中，CO
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