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浅谈高速公路瓦斯隧道施工安全管理

浅谈高速公路瓦斯隧道施工安全管理

路桥集团川交隧道分公司 甘珈宇

 

瓦斯突出或爆炸是修建公路隧道过程中常遇到的不良地质灾害之一,一旦发生极易造成人员的重大伤亡,给企业带来巨大的经济损失。虽然目前我们在瓦斯隧道修建上积累了一定的施工经验,但如何保证瓦斯隧道的安全施工仍然是我们面临的难题。在高速公路隧道施工过程中,经常穿越煤系地层或邻近煤系地层,会出现大量有毒有害气体(主要成分为CH4),即俗称的瓦斯,它时刻威胁着隧道施工的安全管理工作。随着隧道施工进度不断增加,若是采取有效的防治措施,结合超前地质预报、监控量测等相关有效数据进行分析,将能有效控制高速公路煤与瓦斯隧道施工过程中的事故发生率。

攀大高速宝鼎2号隧道是攀大高速公路重点控制工程,隧道穿越场区含煤地层即三叠系上统大荞地组及大箐组,大荞地组为陆相含煤沉积建造,含煤性在宝鼎矿区中部最好,隧道穿越段煤层有12层,可开采煤层有4层,为32、38、39-1、41号煤层,其中32号煤平均可开采厚度累计0.99m,38、39-1号煤层平均可开采厚度累计2.63m,41号煤层可开采厚度平均1.14m,宝鼎2号隧道进口段定义为高瓦斯特长隧道,施工安全风险级别高。

在瓦斯隧道施工过程中,瓦斯的危害性主要体现在两个方面:造成人员窒息,甲烷本身无色无味,当其从岩层中逸出时,会使隧道内空气中氧气的含量降低,当氧气含量降低至一定程度时,会使人呼吸困难甚至窒息死亡;造成燃烧或爆炸,当瓦斯的浓度为5%-16%时,遇火会爆炸,当瓦斯的浓度低于5%或高于16%时,虽然失去其爆炸性,但是遇火会燃烧,不管是燃烧或爆炸,都会影响隧道的安全生产,甚至造成大量人员伤亡。

一、公路瓦斯隧道工程安全风险发生的主要原因

1.环境因素

通常情况下将可能发生事故的环境及区域统称为孕险环境,在高速公路瓦斯隧道的设计过程中,具有一定的隧道选线勘测风险,这就需要通过对煤层的层数、厚度、瓦斯的含量及压力进行勘测,从而对其风险程度进行研究与分析。并且在高速公路瓦斯隧道的施工过程中,存在通风机械设备的选型及设计、现场设备是否可能发生火花等风险因素。而这些孕险环境均属于风险事故发生的客观基础,也是风险发生的内在因素,并且会对风险事故发生几率的大小有着直接的影响。

2.风险事故

所谓风险事故就是在孕险环境及致险因子具备的条件下,与期望目标发生偏离的一些带有危险性的事件,如“三违现象”的发生。而对于高速公路瓦斯隧道的施工来说,风险事故的发生势必会对工程项目造成严重的损失,并且可以诱发多种工程安全问题,其危害性可见一斑。因此,必须科学合理地编制专项安全施工方案,并制定各项安全管理制度,施工过程中严格实施和管理。

二.安全管理措施

1.电气设备改装

隧道施工常采用的供配电系统存在短路、漏电、操作产生火花电弧等问题,在瓦斯环境下可以引起燃烧、爆炸事故,为此项目部洞内供电采用专用变压器,所有电力均从瓦电闭锁开关接入,裸露的电器设备及其带动的机器外露的传动和转动部分都必须加装护罩和遮拦。同时移动式或手持式电器设备和固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆均采用不延燃橡套电缆,开挖面的电缆采用铜芯不延燃电缆。电器设备的金属外壳、构架等都必须有保护接地,接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω,每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地用的电缆芯线的电阻值也不得大于1Ω,并在隧道左右洞口安装经气象部门检验合格的避雷设施。

2.机械设备防爆改装

一般隧道施工使用的机械设备是基本通用设备,不具防爆功能,因而必须对设备进行防爆改装,项目部首先安设瓦斯监测分站和高低浓度甲烷传感器,监测分站安装位置可根据机械自身的结构特点进行选择,可安装于驾驶室、机械底部或侧面以及驾驶室与车箱连接处等。传感器安装于驾驶室顶部通风处。由于机械是一个振动剧烈的载体,因此相关设备需要作加固与防振设计。然后引入车载瓦斯监测系统,该系统主要采集施工机械工作区域的环境瓦斯气体体浓度参数,控制分站根据采集的浓度值和控制逻辑进行分析处理。系统工作时,当环境瓦斯浓度逐渐上升,达到比较危险的浓度,分站向报警器发出报警信号,报警器发出声光报警,驾乘人员听到或看到报警信号后,立即停止作业,通知相关人员核查现场实际情况,在查明起因并解除危险后再行作业,可以实现危险提前处理的作用。

图1安装示意图

图2工作原理示意图

3.控制火源

为强化洞内火源控制,项目部在洞口安设门禁系统并配以人工手持式金属探测器,对所有进洞作业人员逐一进行安全检查。同时,严格执行洞内动火作业审批制度,动火时项目部指派安全员和瓦检员全程跟踪监控,瓦检员必须对作业范围20m范围内的风流风速以及拱顶和防水板背后等瓦斯易积聚的地方进行监测,当瓦斯浓度超过规定时,必须立即停止作业。

图3门禁系统

图4人工金属探测器检测

4.通风管理

由于瓦斯设计浓度低,存在瓦斯突出可能性小,在瓦斯涌出量正常,通风量能将瓦斯稀释大规定的浓度下,采用压入式通风。通风机均采用抗静电、阻燃的双风筒进行通风,洞口30m处的回风区自动风速传感仪,自动监测系统监测的回风区风速。并在衬砌台车、横行通道配备局扇,风筒口距离掌子面不大于5m,风筒百米漏风率不大于1.5%。

5.瓦斯监测

5.1瓦斯自动化监控系统

分析近几年瓦斯隧道爆炸事故原因,瓦斯“漏检”是事故多发的主要原因之一。因此瓦斯隧道安全施工中,必须及时、准确地进行监测。项目部在隧道口设立瓦斯监控室,室内安设一套瓦斯监控系统,隧道内配备KDF-2型分站,并分别在掌子面、回风口、二次衬砌台车位置,安设高低浓度甲烷传感器,隧道进口50m左右安设风速传感器,掌子面安设一氧化碳传感器、断电器。同时项目部派有专人值班,对隧道内瓦斯浓度变化情况及时掌握,每周对监控系统检修和保养以及调校甲烷传感器,确保瓦检系统运行良好无误。

5.2人工瓦斯检测

为确保检测数据准确性和真实性,项目部配备8名瓦检工,均经培训持证上岗,并每两人为一班,每班配备高低浓度光干涉式甲烷检测仪2台、便携式瓦检仪2台,每班瓦检工对隧道内各作业点进行巡回检测,并及时记录,实现瓦斯检测“双保险”。

综上所述,加强瓦斯管理是瓦斯隧道安全管理工作的关键,强力通风在施工过程中起着极为重要作用,火源的控制将会降低事故的发生。因此,在高速公路瓦斯隧道的施工过程中,施工单位、建设单位、监理单位等需要进行协同配合,从而积极采取有效防治措施对高速公路瓦斯隧道的施工安全风险进行有效的控制,进而提高高速公路瓦斯隧道的施工质量,最终提升高速公路建设的整体水平。

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