預(yù)防水電工程隧洞施工中的瓦斯爆炸事故

1、預(yù)防水電工程隧洞施工中的瓦斯爆炸事故胡大山（中國(guó)三峽總公司向家壩建設(shè)部 四川宜賓 644600）摘要:水電工程隧道施工中遭遇瓦斯雖然不是什么新鮮事，然而從近來(lái)發(fā)生的幾起事故來(lái)看，應(yīng)該得到更大重視。本文從瓦斯爆炸原理和防治措施兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，希望可以為減少水電項(xiàng)目施工過(guò)程中瓦斯爆炸事故盡一份力。關(guān)鍵詞：水電工程；瓦斯爆炸；安全管理；技術(shù)措施；1 引言一般認(rèn)為，瓦斯爆炸事故多發(fā)生在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，但是最近在水電工程施工過(guò)程也發(fā)生了幾起瓦斯爆炸事故，如2008年12月13日，向家壩左岸一施工廊道發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成死亡1人，3人受傷；2009年2月16日湖北省恩施土家族苗族自治州建始縣野三河電站

2、一在建隧道發(fā)生瓦斯爆炸，致1人死亡6人受傷。水電工程隧道施工過(guò)程中遇到瓦斯并且短時(shí)間形成積聚的情況并不多見(jiàn)，施工單位往往沒(méi)有采取有效的預(yù)防措施，加之現(xiàn)場(chǎng)施工人員缺乏相關(guān)的安全知識(shí)，這就造成了瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生，為此有必要加強(qiáng)對(duì)水電工程隧道施工中瓦斯爆炸事故的預(yù)防工作。2 瓦斯爆炸的機(jī)理和條件2.1 瓦斯爆炸機(jī)理瓦斯爆炸是一種熱鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）后，反應(yīng)分子的鏈即行斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類(lèi)游離基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條件下，每一個(gè)游離基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩上以上

3、的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來(lái)越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來(lái)越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。所以，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)，是一定濃度的甲烷與空氣中的氧氣在一定溫度的作用下產(chǎn)生的劇烈的氧化反應(yīng)。 2.2 瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸的條件是：瓦斯?jié)舛仍诒O限內(nèi)、點(diǎn)火源的存在和充足的氧氣。    （1）瓦斯?jié)舛?瓦斯爆炸有一定的濃度范圍，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱(chēng)為瓦斯爆炸界限，一般認(rèn)為，瓦斯爆炸極限為515。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5時(shí)，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?5以上時(shí)，失去其

4、爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。 瓦斯爆炸極限范圍并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。 （2）點(diǎn)火源 瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650750，但因受瓦斯的濃度、點(diǎn)火源的性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素影響而變化。當(dāng)瓦斯含量在78時(shí)，最易引燃；當(dāng)混合氣體的壓力增高時(shí)，引燃溫度隨即降低；在引火溫度相同時(shí)，火源面積越大、點(diǎn)火時(shí)間越長(zhǎng)，越易引燃瓦斯。 高溫火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要條件之一，抽煙、電氣火花、違章放炮、煤炭自燃、明火作業(yè)等都易引起瓦斯爆炸事故。（3）氧的濃度 實(shí)踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆

5、炸極限范圍隨之縮小，當(dāng)氧氣濃度減少到12以下時(shí)，瓦斯混合氣體則會(huì)失去爆炸性。當(dāng)氧氣濃度升高時(shí)，瓦斯的爆炸極限范圍會(huì)變寬，例如在純氧中瓦斯的爆炸極限在5%61%。 3 瓦斯爆炸事故的原因3.1 地質(zhì)勘探中的遺漏水利工程隧道施工前往往會(huì)先進(jìn)行地質(zhì)勘探，方法有兩種：一是超前鉆探法，也就是根據(jù)鉆孔臺(tái)車(chē)從隧道掌子向前打孔時(shí)速度的變化，并結(jié)合巖粉和泥漿的顏色來(lái)預(yù)測(cè)打孔深度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。另一種方法則是超前平導(dǎo)法，即在隧道的中線附近利用平行導(dǎo)坑先期貫穿一個(gè)綜合性地質(zhì)探洞，以便對(duì)主洞作出準(zhǔn)確的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，同時(shí)為主洞的施工起到輸水、排水、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)茸饔谩１M管如此，地質(zhì)勘察也難免出現(xiàn)遺漏，導(dǎo)致爆炸事故。由于

6、勘測(cè)的范圍限制，施工區(qū)并沒(méi)有瓦斯，但是周?chē)鷧s蘊(yùn)藏著瓦斯，這樣會(huì)造成施工過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)瓦斯，施工結(jié)束后瓦斯從排水孔或縫隙中析出的現(xiàn)象。3.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理水電站建設(shè)，尤其是地下廠房的前期施工中，很難形成有效的通風(fēng)系統(tǒng)，大多采取是壓入式通風(fēng)。通風(fēng)設(shè)計(jì)中往往沒(méi)有考慮瓦斯的析出，再加上放炮過(guò)程中飛石很容易損壞風(fēng)筒導(dǎo)致漏風(fēng)，這樣設(shè)計(jì)風(fēng)量就不能滿足實(shí)際的需要；另外，由于風(fēng)筒出口位置設(shè)置不當(dāng)，容易產(chǎn)生通風(fēng)的死角，為瓦斯的聚集了提供條件。3.3 安全管理不到位安全管理不到位主要表現(xiàn)在沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行，例如違章放炮沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制度，沒(méi)有在放炮前、放藥前、放炮后檢測(cè)瓦斯；通風(fēng)管理不規(guī)范，存

7、在無(wú)計(jì)劃開(kāi)停風(fēng)，恢復(fù)施工前沒(méi)有先檢測(cè)瓦斯?jié)舛却_保是否在安全范圍內(nèi)。安全管不到位還表現(xiàn)在安全培訓(xùn)不到位，由于農(nóng)民工流動(dòng)性大，普遍缺乏安全知識(shí)，如果不進(jìn)行預(yù)防瓦斯爆炸專(zhuān)題安全培訓(xùn)，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)民工在有瓦斯遂洞中不禁火，發(fā)現(xiàn)了瓦斯也不知道如何處理等問(wèn)題，為瓦斯爆炸事故埋下了巨大的隱患。3.4 電氣火花引爆瓦斯引爆瓦斯的火源有爆破火花、電氣火花、摩檫撞擊火花、靜電火花、人為火花等等。電氣火花是引爆瓦斯的重要因素，在瓦斯爆炸事故中由電氣引發(fā)的占到了一半。水電項(xiàng)目施工過(guò)程中往往沒(méi)有安裝瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，電線大多也不會(huì)設(shè)計(jì)成屏蔽電纜，沒(méi)有采用防爆燈和防爆風(fēng)機(jī)等設(shè)備，也沒(méi)有使用防爆開(kāi)關(guān)，甚至有的電線接頭直接裸露，這是

8、很危險(xiǎn)的，一旦有瓦斯積聚后果不堪設(shè)想。實(shí)際上，引爆瓦斯并不需要很大的能量，準(zhǔn)確的說(shuō)是很小的能量，一般在大于0.28mJ就可以了，即下圖中A點(diǎn)的橫坐標(biāo)。圖1 點(diǎn)火能對(duì)甲烷爆炸極限的影響關(guān)系圖理論上，點(diǎn)火源的火花能量越大，加熱面積越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，爆炸極限范圍也越大。圖1是電火花能量對(duì)甲烷和空氣的混合氣體爆炸極限的影響。從圖中可以看出，當(dāng)點(diǎn)火能達(dá)到某一值時(shí)，爆炸極限范圍受點(diǎn)火能影響較小，如圖1中當(dāng)點(diǎn)火能量大于10J時(shí)，其爆炸極限范圍就趨于穩(wěn)定，即為5%15%。所以一般情況下，爆炸極限均在較高的點(diǎn)火能下測(cè)得。4 預(yù)防瓦斯爆炸的措施4.1 超前預(yù)報(bào)根據(jù)隧道準(zhǔn)確的地質(zhì)條件，來(lái)預(yù)防瓦斯爆炸事故是本質(zhì)安全

9、的第一步，只有弄清楚瓦斯的分布情況才能制定有效的技術(shù)措施來(lái)消除瓦斯的危害，預(yù)報(bào)瓦斯的主要方法如下：（1）采用地質(zhì)素描和超前鉆孔實(shí)施掌子面瓦斯觀測(cè)； （2）采用HSP聲波反射實(shí)施掌子面前方的斷層、破碎帶預(yù)報(bào)； （3）選用專(zhuān)用的瓦斯檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛取?4.2 合理通風(fēng)根據(jù)瓦斯爆炸的必要條件，首先我們應(yīng)該盡量避免隧道中瓦斯的積聚，使工作面的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中不超過(guò)0.5%，回風(fēng)風(fēng)流不超過(guò)1%，總回風(fēng)量不超過(guò)0.75%；其次，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，對(duì)于損壞了的風(fēng)筒應(yīng)該予以更換；最后，不得擅自開(kāi)停風(fēng)機(jī)，恢復(fù)施工前應(yīng)該先監(jiān)測(cè)瓦斯。4.3 杜絕點(diǎn)火源參照煤礦安全規(guī)程配備有瓦斯隧道電氣，對(duì)電氣設(shè)備要進(jìn)行定期檢查

10、和維護(hù)，對(duì)于不符合要求的設(shè)備應(yīng)該立即予以已更換。施工過(guò)程中應(yīng)使用電纜線，并且接頭不得為“雞爪子”“羊尾巴”型，也不得有明接頭，照明燈選取藥符合規(guī)定。放炮作業(yè)時(shí)，必須由專(zhuān)職炮工按規(guī)定裝藥放炮，炮眼必須按照要求封足水炮泥、炮泥，嚴(yán)禁放明炮、糊炮，嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”和“三人聯(lián)鎖”的放炮制度。動(dòng)火作業(yè)，必須按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，不得擅自攜帶火源或制造火源。4.4 加強(qiáng)管理，重視培訓(xùn)對(duì)于發(fā)現(xiàn)瓦斯的隧洞，應(yīng)建立相關(guān)的預(yù)防監(jiān)測(cè)制度，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。嚴(yán)禁施工人員在隧洞中抽煙，擅自動(dòng)用電焊、火焊，穿化纖衣服等等；認(rèn)真執(zhí)行瓦斯專(zhuān)向檢查和“一通三防”的隱患排查及責(zé)任追究制度，確保預(yù)防瓦斯爆炸事故的工作落到

11、實(shí)處。另一方面，定期對(duì)施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，增強(qiáng)他們對(duì)于瓦斯的安全預(yù)防和處理能力，提高安全意識(shí)，切實(shí)體現(xiàn)安全工作必須以人為本，以施工人員為根本。5 結(jié)語(yǔ)與煤炭行業(yè)比較水電工程施工中的遭遇瓦斯并不多見(jiàn)，但是事故發(fā)生概率卻比較大，究其原因是相關(guān)單位對(duì)于瓦斯危害重視程度不夠，認(rèn)為瓦斯爆炸危險(xiǎn)只是存在于煤礦中，從而沒(méi)有采取有效的預(yù)防和控制措施；也有存在僥幸心理的因素，認(rèn)為低濃度瓦斯不會(huì)發(fā)生爆炸。實(shí)際上，瓦斯爆炸事故常在不經(jīng)意間發(fā)生，并且瓦斯爆炸事故一旦發(fā)生往往是比較嚴(yán)重的，即不出事故則已，一出則是大事故，所以任何時(shí)候，任何施工過(guò)程中遇到瓦斯都需要嚴(yán)格對(duì)待，不可以掉以輕心。瓦斯爆炸事故的預(yù)防是一項(xiàng)系統(tǒng)安全工程，除了可靠的安全預(yù)防技術(shù)措施外，還必須加大強(qiáng)安全監(jiān)督檢查力度，重視人員的安全培訓(xùn)，提高安全意識(shí)。只有這樣才能從根本上預(yù)防瓦斯爆炸事故的發(fā)生。參考文獻(xiàn)1李蒼松，何發(fā)亮.關(guān)于瓦斯隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的探討第二屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）北京：科學(xué)出版社2006.3036.2朱永全，宋玉香.隧道工程M.2005.9第一版2005.9第一次印刷.北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.121 129 ，163188.3何發(fā)亮，李蒼松，陳成宗.隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào).成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.