陈家坡隧道低瓦斯监控方案.docx

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陈家坡隧道低瓦斯监控方案

成都至重庆客运专线

陈家坡隧道瓦斯监控方案

编制：

复核：

审核：

中铁二局股份有限公司成都至重庆客运专线

CYSG-5标项目经理部第三项目分部

二O一0年十一月

前言

为了确保成渝客专CYSG-5标项目经理部三分部陈家坡隧道的施工安全及参建人员的生命财产安全，确保施工质量、工程进度，吸取以往瓦斯爆炸事故教训，杜绝同类事故再次发生。

特制定本《低瓦斯隧道瓦斯监控方案》，请参加隧道施工的作业班组务必按照《低瓦斯隧道瓦斯监控方案》组织全体干部员工认真学习，并严格按照该方案遵照执行，确保隧道施工安全。

一、工程概况

本隧道起止里程DK267+460~DK268+095共计635米，围岩类别全部为Ⅴ级围岩，采用三台阶法开挖，明洞部分采用明挖法开挖。

隧道属丘陵地貌，最大埋深45m，最小1m，地表上覆第四系全新统坡洪积软土（软粉质黏土）、松软土（软塑状粉质黏土）、粉质黏土，坡残积粉质黏土等；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩。

隧址区位于扬子准地台之川中台坳，华蓥山断裂以东的川中台拱，属单斜构造。

隧道不良地质主要为泥岩风化剥落、危岩落石、进出口路堑边坡顺层、瓦斯；特殊岩土为软土、松软土。

洞身泥岩质软，岩层近于水平，节理发育。

二、瓦斯的基本特征、来源和放出类型

1、特征

瓦斯是一种无色、无味、无臭的一种混合气体，主要成分为甲烷（CH4）与乙烯（C2H2），比重为0.554，具有能燃烧，能爆炸，能使人窒息的多种危害性，但它的最主要的危害是燃烧爆炸。

瓦斯极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸。

当坑道中的瓦斯浓度小于5％或大于16％时，遇到火焰只是在火源附近燃烧而不会爆炸；瓦斯浓度在5％~6％到14％~16％时，遇到火源便会爆炸，9.5％左右时爆炸威力最大，但瓦斯浓度大于43％时，一般遇火也不能燃烧，瓦斯浓度爆炸界限见表1。

表1瓦斯浓度爆炸界限

瓦斯浓度（%）

爆炸界限

5-6

瓦斯爆炸下界限

14-16

瓦斯爆炸上界限

9.5

爆炸最强烈

8.0

最易点燃

低于5.0

不爆炸，与火焰接触部分燃烧

高于14-16

2、放出类型

瓦斯放出是地层中的瓦斯气体在地应力作用下沿岩体构造裂隙外漏的表现。

归纳起来，发生瓦斯放出有二个主要因素：

地应力、瓦斯和围岩结构，而地应力和围岩中瓦斯的存在是引起瓦斯放出的主要因素。

从岩层中放出瓦斯，可分为几种类型：

（1）瓦斯的渗出：

它是缓慢的地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种“嘶嘶”的声音。

（2）瓦斯的喷出：

比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂隙或孔洞中放出，喷出的时间有长有短，通常由较大的响声和压力。

（3）瓦斯的突出：

在短时间内，从煤层或岩层中突然猛烈地喷出大量的瓦斯，喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大的轰响，并夹有煤块或岩块。

以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为最大。

三、瓦斯预测预报技术措施

根据本隧道施工的特点，结合《铁路隧道工程施工安全技术规程》，拟采用超前探孔法对低瓦斯隧道实施瓦斯的预测预报。

由于本隧道进行了有效的超前地质预报工作，我们将根据超前地质预报的数据来初步判断煤层位置，然后再由30米的超前探孔来进一步确定煤层的情况和是否会出现瓦斯。

1、超前探孔布置及个数见示意图；

2、根据瓦斯涌出与地质情况决定是否再增加超前探孔及钻孔深度；

3、钻孔机具：

采用ZY-150液压防爆钻机；

4、钻孔直径：

φ87；

5、预测项目：

预测隧道未开挖掌之面前方的瓦斯压力、流量、浓度、衰减系数。

根据预测出以上瓦斯参数决定采用行之有效的、安全的瓦斯治理防范措施；

四、低瓦斯隧道的瓦斯监测

1、建立健全专职的瓦斯监测管理机构，以确保施工安全。

瓦斯监测管理机构的作用：

主管各项管理制度的贯彻实施；了解和控制全隧道的瓦斯状况，指挥安全生产；负责揭煤防突方案的制定，并指挥实施；负责全隧道通风状态的现场量测，并进行评估和提出改进意见；检查和校正各种瓦检设备；预防瓦斯工作人员没培训持证上岗；管理各种通风设备；隧道瓦斯及防突工作报表填写。

隧道施工瓦斯监测体系见下图：

本隧道成立专门瓦斯监测领导小组，由项目经理任组长，安全总监任副组长，生产副经理和各部室负责人及各工班负责人为组员，主要对瓦斯的监测工作进行监督、检查和制定应对措施。

下设安全监察工程师和专职检查员，安全监察工程师定期对各低瓦斯隧道进行瓦斯检查，并将监测数据整理汇总后上报监测中心，专职检查员每工班两次携带便携式光学甲烷检测仪进行瓦斯巡回检查，建立检查台帐和监测数据记录，并执行日报制度。

瓦斯监测中心机构图见下图：

隧道瓦斯监测中心机构图

2、瓦斯监测方法及监测记录

掌子面爆破后，在距离掌子面20cm处进行现场测量瓦斯浓度，测量位置为掌子面开挖轮廓内20cm处以及靠近通风机通风口的100cm处，现场读数，监测前使用检测仪的基座先将检测仪清零，检测仪设定的报警点为瓦斯浓度达到0.5%，当瓦斯浓度达到报警点时，瓦斯检测仪会自动报警，为施工提供应急保证。

每日检测后及时填写监测记录，以便进行数据对比分析和全程追踪，数据记录表格如下：

隧道瓦斯监测记录表

单位：

中国中铁二局成渝客运专线CYSG-5标陈家坡隧道进（出）口编号

序号

检测时间

检测部位

瓦斯浓度（%）

其他情况

记录者

五、隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施

隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施见下表：

隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施表

序号

地点

限值

超限处理措施

1

低瓦斯工区任意处

0.5％

超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测

2

局部瓦斯积聚（体积大于0.5立方）

2.0％

附近20m停工，撤人，断电，进行处理，加强通风

3

开挖工作面风流中

1.0％

停止电钻钻孔

4

煤层爆破后工作面风流

1.0％

超限时继续通风不得进人

5

局部通风机及电气开关20m范围内

0.5％

超限时应停机并不得启动

6

钻孔排放瓦斯时回风流中

1.5％

超限时撤人，停电，调整风量

7

竣工后洞内任何处

0.5％

超限时查明渗漏点，并向设计单位反映，增加运营通风设备

六、瓦斯隧道施工的基本安全规定

1、电气设备安全技术规定：

1.1.所有洞内机电设备，不论移动或固定式都必须采用安全防爆类型。

1.2.禁止洞内电气设备接零。

1.3.检修和迁移电气设备（包括电缆移动、更换防爆灯泡）必须停电进行，不准带电作业。

普通型携带或测量仪表（电压、电流功率表等）只准在瓦斯浓度1%以下的地点使用。

1.4.电缆的连续或分路时，必须使用防爆接线盒；电缆与电气设备的连接，必须用与电气设备性能（防爆型或矿用型）一致的接线盒。

1.5.洞内任何操作人员（包括电、钳工），不得擅自打开电气设备进行处理。

电气设备的修理工作应在洞外进行。

1.6.不准使用不合格的绝缘油。

1.7.瓦斯隧道供电，应采用双回路直供电源线路。

1.8.为了防止地面雷击波在隧道中引起瓦斯爆炸，必须注意以下几点：

①经由地面架空线路引入隧道内的供电线路，必须在隧道洞口外安设避雷装置。

②通讯线路必须在洞口处装设熔断器和避雷装置。

③每月必须测定一次接地电阻值。

接解网上任一保护接地点的电阻值、每移动式和手持式电气设备同接地网之间的保护接地用的电缆芯线（或其它相当接地导线）都不得超1Ω。

1.9.防爆性能受到破坏的电气设备，应立即处理或更换，不得继续使用。

1.10.洞内使用的各种机电设备，必须安设自动检测报警断电装置。

1.11.洞内各种机电设备的开关、保险丝盒等均匀密闭，主要闸刀应有加锁装置。

2、照明设备安全技术规定：

2.1.使用电灯照明（固定、移动式）的规定：

2.1.1.低瓦斯隧道电压不应大于220V。

2.1.2.输电线路必须使用密闭电缆，严禁使用绝缘不良的电线及裸体线输电。

2.1.3.使用的灯头、开关、灯泡等照明器材必须为防爆型。

2.2.使用碘钨灯照明的规定：

2.2.1.碘钨灯的外壳应做接零（或接地）保护。

2.2.2.灯具架设要离开易燃物30CM以上，固定架设高度不低于3M。

2.2.3.做现场移动照明时，应采用36V安全电压。

2.3.使用手电筒及空气电池灯照明的规定：

2.3.1.所有使用接触导电的部件，必须进行焊接。

2.3.2.不准在导坑内进行装拆、敲打、碰击。

2.3.3.使用前必须检查电池是否拧紧。

2.4.进洞人员管理：

2.4.1.工作人员进入隧道前，必须进行登记和接受洞口值班人员的检查；

2.4.2.不准将火柴、打火机、损坏的灯头及其它易燃物品带入洞内；

2.4.3.严禁穿化纤衣服进洞；

2.4.4.上下班人员应遵守下列规定：

①由班组长点名后进洞。

②执行进洞挂牌、出洞摘牌制度。

③携带工具应防止敲打、撞击，以免引起火花。

④不得在洞内玩笑，大声喧哗。

⑤洞内遇有险情或当警报信号发生后，应绝对服从有关人员指挥，有秩序地撤出危险区。

⑥进洞实习或参观人员，应先进行有关防治瓦斯安全常识的学习，并遵守有关防爆安全规定。

3、瓦斯涌出量及施工通风风量计算：

3.1.瓦斯涌出量的计算：

瓦斯涌出量分绝对通出量和相对涌出量两种，分别按下列公式计算。

3.1.1.绝对涌出QW：

式中Q1、Q2、Q3——取样化验时测得的风量值m3/min；

P1、P2、P3——空气试样中瓦斯含量，%。

3.1.2.相对涌出量qw：

式中QW——绝对瓦斯涌出量，m3/min

n——通过薄煤层区所需的工作日，d；

A——通过薄煤层区范围的总开挖量，t。

3.2.施工通风风量计算：

隧道穿过含瓦斯煤系地层时，施工通风风量计算除一般隧道的通风有关要求外，还要按瓦斯涌出量计算需要风量（Q），并采取其中最大值。

即：

式中QW——绝对瓦斯涌出量，m3/min；

C——开挖工作面回风流中瓦斯允许浓度，C=1%

K1——通风系数，包括瓦斯涌出不均衡和风量备用等因素，K1=1.5～2.0；

3.3.通风方式及要求

瓦斯隧道的防爆工作极为重要，而防爆的关键，除了诸如火源不得进洞、采用防爆机械等措施外，主要还是依靠施工通风。

通风有两个目的，一是冲淡和稀释瓦斯；二是防止瓦斯在角隅和洞顶滞留。

前者主要与风量有关，而后者则与风速有关。

3.3.1.参照《铁路隧道工程施工安全技术规程》规定，当隧道穿过煤层时，其通风方式应采用压入式通风，现场实际施工中，如出现瓦斯时，可适当增设射流风机加强通风。

3.3.2.主扇的能力应满足全隧道通风的需要。

3.3.2.1主扇的通风应达到下列目的：

①洞内工作人员最多时能保证每人每分钟有4m3新鲜空气供应。

②洞内各开挖面同时放炮，