瓦斯防治系統(tǒng)

1、瓦斯隧洞的相關知識1、瓦斯防治的基本知識瓦斯是一種混合氣體，其中主要成分是甲烷。甲烷占混合氣體成分的 8090%它是一種 無色、無味、無臭、易燃的氣體；難溶于水，擴散性比空氣高；當瓦斯?jié)舛雀邥r，會引起窒息； 當其在空氣中具有一定濃度并遇到高溫熱源時能引起爆炸， 對隧洞施工安全威脅很大。瓦斯中 除了含有甲烷以外，還含有其它有毒有害氣體。瓦斯有五大危害：引發(fā)火災、發(fā)生爆炸、發(fā)生突出、導致人員缺氧窒息、引起中毒。瓦 斯的五大危害中，除瓦斯突出外（防治措施是引排），其余四項危害主要是瓦斯集聚和遇到火 源引起的，所以瓦斯防治主要是消除隧洞作業(yè)區(qū)瓦斯超限和積存，斷絕一切可能引燃瓦斯爆炸的火源。公路隧道施工

2、技術規(guī)范（JTG F60-2009）對隧洞內瓦斯?jié)舛认拗浦导疤幚泶胧┮娤?表，瓦斯檢測時當遇到下表中未列到的地點時，可以參照煤礦安全規(guī)程（2011年版）對井下風流中瓦斯?jié)舛鹊囊?guī)定及要求來采取相應的處理措施。隧洞內瓦斯?jié)舛认拗导俺尢幚泶胧┍硇?號地點限值（瓦斯）限值(CO)超限處理措施1總回風流中0.5%0.5%立即查明原因，進行處理2低瓦斯工區(qū)任意處0.5%超限處20m范圍內立即停 工，查明原因，加強通風監(jiān)測3局部瓦斯積聚（體積大于 0.5立方），重點檢查隧洞頂部 作業(yè)，尤其是檢查塌空區(qū)，拱 頂，腳手架頂，臺車頂?shù)忍?.0%超限處20m范圍停工，撤人， 斷電，進行處理，加強通風4開挖，作面風

3、流中1.0%1.5%停止風鉆鉆孔。1.5%1.5%超限處停工、撤人，切斷電 源，查明原因，加強通風等5工作面回風流中1.0%1.5%停工，撤人，處理6放炮地點附近20米風流 中1.0%嚴禁裝藥放炮7爆破后工作面風流中1.0%1.5%超限時繼續(xù)通風不得進人8局部通風機及電氣升天10m范圍內0.5%超限時應停機并不得啟動， 通風，處理9電動機及開關附近20米 范圍內1.5%停止運轉，撤出人員，切斷 電源，進行處理10竣工后洞內任何處0.5%超限時查明滲漏點，進行處 理，并向設計單位反映，增加運 營通風設備中國電力建設股份有限公司-1 -2、瓦斯隧洞的界定和劃分圍巖內含有瓦斯的隧洞稱瓦斯隧洞， 隧洞

4、內任何位置、任何時間只要發(fā)現(xiàn)有一次瓦斯，即 將該隧洞界定為瓦斯隧洞。根據(jù)鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范(TB10120-2002),瓦斯隧洞分為低瓦斯、高瓦斯、瓦斯 突出三種，瓦斯隧洞的類型按隧洞內瓦斯的最高級別確定。瓦斯隧洞工區(qū)分為非瓦斯工區(qū)、 低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)、瓦斯突出工區(qū)。瓦斯工區(qū)按絕對瓦斯涌出量進行判定：全工區(qū)的瓦斯 涌出量小于0.5m3/min時，為低瓦斯工區(qū)；全工區(qū)的瓦斯涌出量大于或等于0.5m3/min時，為高瓦斯工區(qū)；當瓦斯壓力大于等于 0.74Mpa、瓦斯放散初速度Ap 10或者單孔瓦斯涌出量q 4L/min巖體的堅固系數(shù)f00.5時為瓦斯突出工區(qū)，需要另行處理。在現(xiàn)場施工時，主

5、要以瓦斯?jié)舛葋砼卸?，瓦斯隧洞各部瓦斯?jié)舛仍?.3%以下，則可認為屬于低瓦斯工區(qū)。3、隧洞施工常見瓦斯災害的原因和特點開挖后未支護斷面、模板臺車附近、坍塌、超挖形成的空腔，錯車道、隧洞洞室等最容易 形成瓦斯積聚，再加上通風不當，發(fā)生爆炸可能性最大。另外電力線短路、電氣焊防火不當以 及車輛、機械設備保養(yǎng)不及時等原因產(chǎn)生火花也容易引起爆炸。瓦斯爆炸的危害性極大，具有一定的突發(fā)性、可以產(chǎn)生極大的沖擊波，一旦發(fā)生爆炸，洞內甚至洞外人員、設備都無法幸免， 將造成極大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。瓦斯隧洞超前地質預報根據(jù)相關資料及文件顯示，本工程可能存在瓦斯問題。針對隧洞可能賦存的瓦斯，在施工 中遵循“動態(tài)設計、動

6、態(tài)施工、先判斷后處理”的原則，首先從超前預報入手，做到預報要超 前。采用多種手段綜合分析，相互印證。采取以地質素描分析為基礎，以超前鉆孔為主要手段， 實施隧洞瓦斯地質預報，并根據(jù)預報結果劃分瓦斯隧洞工區(qū)等級和制定相應的瓦斯防治措施。1、地質素描分析地質素描分析主要依據(jù)隧洞已有勘察資料、油氣資料、地表補充調查資料、洞內地質調查 資料、隧洞學子面地質素描，進行綜合分析，對學子面前方地質情況進行粗略預測，從而對大 然氣賦存情況粗略了解。地質素描的主要內容有：巖性及其產(chǎn)狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育程度，地質 構造(如斷層、背斜構造等)。根據(jù)地質素描結果，初步判斷瓦斯在地層中的賦存情況和可能 的溢出大小，進而提前

7、做好相應的各項準備措施。2、地質超前鉆探(1)深孔水平鉆在綜合地質素描分析、超前物探工作基礎上，為驗證前述物探工作的準確性，于隧洞開挖 斷面處施作2個(孔徑75100mm長40m的地質超前鉆孔(每35m作為一個循環(huán)，搭接5m 初步確定鉆孔段隧洞是否存在瓦斯及其賦存情況，同時采用鉆孔孔口直接測試方法進行檢驗。采用SL-808A天然氣、液化石油氣檢測儀現(xiàn)場測定。儀器報警范圍為51000ppm采用泵-2-吸式吸入鉆孔孔內氣體進行檢測。通過該儀器可現(xiàn)場確定隧洞鉆孔內有無天然氣及溢出的含 量。測試間距和要求：砂巖段，每 2m檢測一次，泥巖每5m檢測一次，不通大破碎帶節(jié)理裂中國電力建設股份有限公司 隙發(fā)育

8、段每1m檢測一次。泥漿中有氣泡、油膜則每 1m檢測一次。完孔后清孔、封孔 3 小時后再檢測3次，每隔5分鐘檢測一次。(2)淺孔水平鉆當采用深孔超前鉆初步探明存在天然氣突出可能或長時間大量涌出時，在距離瓦斯突出可能位置20m左右增設超前水平鉆淺孔(即驗證孔和定位孔)進行驗證和定位，并掌握收集探孔 施作過程中的天然氣動力現(xiàn)象。驗證孔：在距離預測瓦斯位置20m (垂距)處白開挖面打2個小89超前驗證探孔，對采用超前鉆孔獲得的信息進行驗證，若與已進行的地質綜合預報有 偏差，則在開挖工作面上增加1個探測孔進行驗證。在驗證孔鉆探過程中也需進行天然氣測試， 測試儀器和要求同深孔。定位孔：在距瓦斯富集帶10m

9、垂距處的隧洞學子面施作3個(|)89探測孔，準確探測開挖工作面前方上部及左右瓦斯富集帶位置，掌握并收集探孔施作過程中的瓦斯動力現(xiàn)象。在定位孔鉆探過程中也需進行天然氣測試，測試儀器和要求同深孔。根據(jù)以上預測預報將隧洞分為：非瓦斯工區(qū)、低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)， 并根據(jù)瓦斯工區(qū)等級制定相應的控制方案。瓦斯突出的防治按上述采用各種預測預報手段判斷出隧洞前方的瓦斯有突出危險時，采用 鉆孔排放措施。1、瓦斯排放孔布置在距預測瓦斯突出位置5m垂距的掌子面處向瓦斯突出段布設直徑為 75100mmffi放孔, 排放鉆孔應超過瓦斯突出面0.5m,鉆孔間距根據(jù)實測的有效排放半徑而定，一般孔底間距不 大

10、于2nl2、排放注意事項(1)排放天然氣時，隧洞停止掘進，排放時間約 15至30天,施作檢查孔檢查天然氣 突出效果，無突出危險，則可停止排放，否則應繼續(xù)排放或采取其它措施。(2)排放孔施工前應加強排放工作面已開挖段的支護，防止塌方造成突出。(3)排放孔施工過程中應注意觀察各種異常情況及動力現(xiàn)象，當某孔施工中動力現(xiàn)象嚴重，可暫停該孔施工，待其它孔施工完畢后再補打該孔。(4)每鉆完一個孔應檢測該孔天然氣濃度，以后每天進行兩次，掌握排放效果和修正排放時間。(5)鉆孔過程中應加強工作面風流及隧洞風流中瓦斯?jié)舛葯z測，當排放工作面瓦斯?jié)舛?達到1.5%時，應立即撤出人員，切斷電源，加強通風。3、防突效果檢

11、驗瓦斯排放措施實施后，應進行排放效果檢查，以確認是否有效，當檢驗結果的各項指標都 在瓦斯突出危險臨界值以下，則認為措施有效，否則，認為措施無效，應采取延長排放時間， 增加排放孔數(shù)量等補救措施。在隧洞工作面布置4個檢驗孔，其中學子面中間一個，其它3孔 分別布置在學子面上部和兩側，孔終位置位于排放控制范圍的邊緣上。按鐵路瓦斯隧道技術 規(guī)范進行瓦斯突出危險性預測，瓦斯壓力法和鉆孔瓦斯涌出速度法的檢驗指標臨界值分別為 0.74mpa和4L/min 。當檢驗結果各項指標都在瓦斯突出危險臨界值以下，則認為措施有效， 否則，認為措施無效，前方天然氣仍有突出危險性，應采取延長排放時間、增加排放鉆孔或采 取天然

12、氣抽放等補救措施直至安全。中國電力建設股份有限公司揭露瓦斯富集帶及后續(xù)施工在經(jīng)防突效果檢驗合格并采取有關安全防護措施后方可進行揭除瓦斯富集地帶的工作，向前開挖的長度應保證隔離瓦斯的圍巖最小厚度不小于2m, 一次性揭穿含有瓦斯氣囊的圍巖最大長度為1m。揭開瓦斯富集帶后，應檢驗開挖工作面前方 10m上、中、下、左和右范圍內 瓦斯突出的危險性，如瓦斯壓力或鉆孔瓦斯涌出速度達到或超過臨界值時，應采取鉆孔排放措施，直至防突有效，應始終保持工作面前方有 5m的安全區(qū)。隧洞瓦斯監(jiān)測本工程擬采用KJ325煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和人工移動式監(jiān)測相結合的方式，對瓦斯隧洞的有毒、有害氣體和隧洞內風速、風量實施 24小

13、時不間斷監(jiān)控。KJ325煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)已有十余年的使用過程，曾在煤礦與非煤礦山安裝數(shù)百套， 系統(tǒng)設備可靠性高，安全性好，便于操作與維護，與系統(tǒng)配套的相關設備和器材全部采用煤安 標志。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 瓦斯隧洞安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求(1)瓦斯隧洞必須按照煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范(AQ1029-2007)的要求，建設完善監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對瓦斯隧洞甲烷和一氧化碳的濃度、溫度、風速等的動 態(tài)監(jiān)控。(2)瓦斯隧洞安裝的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)必須符合煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求(AQ6201 -2006)的規(guī)定，并取得煤礦礦用產(chǎn)品安全標志。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)各配套設備應與安全標志證書 中所列產(chǎn)品

14、一致。(3)甲烷、饋電、設備開停、風壓、風速、一氧化碳、煙霧、溫度、風門、風筒等傳感 器的安裝數(shù)量、地點和位置必須符合煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范 (AQ1029-2007)要求。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控室要裝備 2套主機，1套使用、1套備用，確保系 統(tǒng)24小時不間斷運行。(4)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應按規(guī)定對傳感器定期調校，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠。(5)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在瓦斯超限后應能迅速自動切斷被控設備的電源，并保持閉鎖狀態(tài)。(6)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行24小時值班制度，系統(tǒng)工作人員應在瓦斯隧洞內日常巡視和監(jiān)控 室內值班，以確保及時處置應急情況。(7)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應能對緊急避險設施內外的甲烷和一氧化碳濃度

15、等環(huán)境參數(shù)進行實時 監(jiān)測。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設計(1)根據(jù)本工程的特點及監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求，對龍泉山瓦斯隧洞監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行了 設計。擬在隧洞進口、 1#支洞、2#支洞、3#支洞及隧洞出口五個工區(qū)各布置一套監(jiān)控系統(tǒng)。各監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由主機、傳輸接口、傳輸線纜、分站、傳感器等設備及管理軟件組成的系 統(tǒng)，具有信息采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印和聲光報警功能，用于監(jiān)測瓦斯隧洞有毒 有害氣體濃度，以及風速、風壓、通風機開停狀態(tài)等。如下圖所示：中國電力建設股份有限公司監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)示意圖g珀產(chǎn)園分站y周分藉(2)測點布置設固定點監(jiān)測系統(tǒng)，預計設24各固定監(jiān)測點，其中在掘進工作面和襯砌工 作面各布置8固定

16、測點，其余各點根據(jù)需要設置在隧道沿程。沿程在低瓦斯工區(qū)、 高瓦斯工區(qū)、瓦斯突出工區(qū)按照每100m布置一個，非瓦斯工區(qū)按照每500m布置 一個。(3)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具備以下管理功能：實時顯示各個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并可以圖表等形式顯示歷史監(jiān)測數(shù)據(jù);設置預警參數(shù)，并能實現(xiàn)聲光預警;實現(xiàn)風電瓦斯閉鎖功能。以上三項管理功能，對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)來說，既是關鍵點，也是基本點。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設要求(1)監(jiān)測監(jiān)控中心(指：監(jiān)控調度室)設備有可靠的防雷和接地保護裝置。(2)主機(指：監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)用的計算機)安裝在地面(指：監(jiān)控調度室)， 并雙機備份，且設置顯示終端。中國電力建設股份有限公司(3)井下分站安

17、裝在便于人員觀察、調試、檢驗，且圍巖穩(wěn)固、支護良好、 無滴水。(4)配備分站、傳感器等監(jiān)測監(jiān)控設備備件，備用數(shù)量應能滿足日常監(jiān)測監(jiān)控需要。本方案主要設備預留為 10%-15%(5)主機和分站的備用電源保證連續(xù)工作 2h以上。(6)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的線纜敷設需符合煤礦安全規(guī)程(2011年版)的相關規(guī)定和要求。(7)系統(tǒng)工程的雷電防護是一個綜合性的防護系統(tǒng)，應按照煤礦安全規(guī) 程(2011年版)的要求做到實用、安全、高效、穩(wěn)定。(8)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及產(chǎn)品具有煤礦產(chǎn)品安全準用標志。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的維護與管理根據(jù)國家相關規(guī)定，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的維護與管理應滿足以下要求：(1)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)運行及維護與管理應建

18、立崗位責任制、操作規(guī)程、值班 制度等規(guī)章制度。(2)應培訓并指定專人負責監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的日常檢查與維護工作。(3)監(jiān)測監(jiān)控設備應定期進行調校，傳感器經(jīng)過調校檢測誤差仍超過規(guī)定 值時，應立即更換。(4)當監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警信息時，監(jiān)控調度室值班人員應按規(guī)定程序 及時處置，處置結果應記錄備案。(5)應建立監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)臺賬及報表，主要有：監(jiān)測監(jiān)控設備臺賬；監(jiān)測監(jiān)控設備故障登記表；監(jiān)測監(jiān)控檢修記錄表；監(jiān)測監(jiān)控巡檢記錄表；傳感器調校記錄表；報警記錄月報表。(6)報警記錄月報表應包括打印日期和時間、傳感器設置地點、所測物理 量名稱、報警次數(shù)、對應時間、解除時間、累計時間、每次報警的最大值、對應 時刻及平均

19、值、每次采取措施時間及采取措施內容等。(7)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)實測狀態(tài)，繪制設備布置圖，并及時更新。布置 圖應標明傳感器、分站等設備的位置，以及信號線纜和供電電纜走向等。(8)每3個月應對監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)進行備份，備份的數(shù)據(jù)保存時間應不少于2年，視頻監(jiān)控的圖像資料保存時間應不少于 1個月。(9)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)布置圖，以及相關設備的技術資料應歸檔保存。本方案將根據(jù)上述要求，安排專業(yè)齊全、人員配套的專業(yè)隊伍，完成安全監(jiān) 測監(jiān)控系統(tǒng)正常運行和維護管理工作。人工檢測人工檢測設備采用20臺AZJ-2000型甲烷檢測報警儀和10臺光干涉式甲烷測定儀。中國電力建設股份有限公司檢測地點除固定監(jiān)測地點外，還增加固定測點之間的測點，以彌補固定測點的數(shù)據(jù)可 靠性和數(shù)據(jù)的完善性，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)科學、完整和可靠，為安全生產(chǎn)保駕護航。主要檢測放炮地點附近20m內，緊急停車帶，仰拱混凝土施工、仰拱開挖、 隧洞內有明顯凹陷的地點，電動機及開關附近，電纜接頭，超前孔附近。檢測監(jiān)測點布置：采用斷面6點法檢測