15瓦斯地层之欧阳术创编.docx

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15瓦斯地层之欧阳术创编

瓦斯地层

时间：

2021.02.02

创作：

欧阳术

瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般习惯即称沼气为瓦斯。

当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。

如果洞内空气中瓦斯浓度已达到爆炸限度与火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。

所以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。

一、瓦斯的性质

（1）瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容易使人窒息或发生死亡事故。

（2）瓦斯比重为0.544，仅占空气一半，所以在隧道内，瓦斯容易存在坑道顶部，其扩散速度比空气大1.6倍，很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。

（3）瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色，随瓦斯浓度的增大而变淡，空气中含有少量瓦斯时火焰呈蓝色，浓度达5%左右时，火焰呈淡青色。

二、瓦斯的燃烧和爆炸性

当坑道中的瓦斯，浓度小于5%遇到火源时，瓦斯只是在火源附近燃烧而不会爆炸；斯浓度在5%~6%到14%~16%时，遇到火源具有爆炸性；瓦斯浓度大于14%~16%，一般不爆炸，但遇火能平静地燃烧，瓦斯浓度爆炸界限见表。

瓦斯燃烧时，遇到障碍而受压缩，即能转燃烧为爆炸。

爆炸时能发生高温，封闭状态的爆炸（即容积为常数），温度可达26500C，能向四周自由扩张时的爆炸（即压力为常数），温度可达18500C。

坑道中发生瓦斯爆炸后，坑道中完全无氧，而充满氮气、二氧化碳及一氧化碳气。

这些有害气体很快传布到邻近的坑道和工作面，凡是来不及躲避的人，都会遭到中毒窒息，甚至死亡。

瓦斯爆炸时，爆炸波运动造成暴风在前，火焰在后，暴风遇到积存瓦斯，使它先受到压力，然后火焰点燃发生爆炸。

第二次瓦斯受到的压力比原来的压力大，因此爆炸后的破坏力也更剧烈。

三、瓦斯放出的类型

从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：

（1）瓦斯的渗出：

它是缓慢地、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，有时带有一种嘶音。

（2）瓦斯的喷出：

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

（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瓦斯，喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。

以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为大。

四、防止瓦斯事故的措施

（1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。

（2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯。

上下导坑法开挖，因工序多，岩层暴露的总面积多，成洞时间长，洞内各工序交错分散，易使瓦斯分处积滞浓度不匀。

采用这种施工方法，要求工序间距离尽量缩短，尽快衬砌封闭瓦斯地段，并保证混凝土的密实性，以防瓦斯溢出。

（3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。

把空气中的瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的1/5~1/10，将其排出洞外，有瓦斯的坑道，决不允许用自然通风，必须采用机械通风。

通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦原有通风机发生故障时，备用机械能立即供风。

保证工作面空气内的瓦斯浓度在允许限度内。

当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气地区，直至通风恢复正常，才准许进入工作面继续工作。

（4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下：

①洞内总回风风流中小于0.75%。

②从其他工作面进来的风流中小于0.5%。

③掘进工作面2%以下。

④工作面装药爆破前1%以下。

如瓦斯浓度超过上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。

（5）开挖工作面风流中和电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停工、停机，撤出人员，切断电源，进行处理。

开挖工作面内，局部积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内，必须停止工作，切断电源，进行处理。

因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备，都必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可开动机器。

（6）瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚。

由于停电或检修，使主要通风机停止运转，必须有恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。

恢复正常通风后，所有受到停风影响的地段，必须经过监测人员检查，确认无危险后方可恢复工作。

所有安装电动机和开关地点的20m范围内，必须检查瓦斯，符合规定后才可启动机器。

局部通风机停止运转，在恢复通风前，亦必须检查瓦斯，符合规定方可开动局部风机，恢复正常通风。

（7）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。

在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。

特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。

开挖后要及时进行喷锚支护，并保证其厚度，以免漏气和防止围岩的失稳。

（8）采用防爆设施

①遵守电器设备及其他设备的保安规则，避免发生电火，瓦斯散发区段，使用防爆安全型的电器设备，洞内运转机械须具有防爆性能，避免运转时发生高温火花。

②凿岩时用湿式钻岩，防止钻头发生火花，洞内操作时，防止金属与坚石撞击、摩擦发生火花。

③爆破作业，使用安全炸药及毫秒电雷管，采用毫秒雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。

爆破电闸应安装在新鲜风流中，并与开挖面保持200m左右距离。

④洞内只准用电缆，不准使用皮线。

使用防爆灯或蓄电池灯照明。

⑤铲装石渣前必须将石渣浇湿，防止金属器械摩擦和撞击发生火花。

五、严格执行有关制度

（1）瓦斯检查制度：

指定专人、定时和经常进行检查，测量风流和瓦斯含量，严格执行瓦斯允许浓度的规定。

瓦斯检查手段可采用瓦斯遥测装置、定点报警仪和手持式光波干涉仪。

随时发现异常情况，应及时报告技术主管负责人，采取措施进行处理。

（2）洞内严禁使用明火，严禁将火柴、打火机、手电筒及其他易燃品带入洞内。

（3）进洞人员必须经过瓦斯知识和防止瓦斯爆炸的安全教育。

抢救人员未经专门培训不准在瓦斯爆炸后进洞抢救。

（4）瓦斯检查人员必须挑选工作认真负责、有一定业务能力、经过专业培训、考试合格者，方可进行监测工作。

以上仅介绍了瓦斯隧道施工的几项主要制度，施工时要按照瓦斯防爆的技术安全规则与有关制度严格执行。

时间：

2021.02.02

创作：

欧阳术