Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 交通科技角经轿 ２０１１年第３期（总第６５期） 特殊瓦斯隧道施工中的质量安全措施 涂向阳 ，刘 会 ，杨转运 ，刘 鹏 （１．广东省中山市交通局，广东中山５２８４００；２．四川建筑职业技术学院，四川德阳６１８０００） 摘要：隧道穿过煤层的主要问题是穿煤防突问题，特别是穿越具有煤与瓦斯突出危险的煤层时，更是整个穿煤施 工中的关键。结合新且午隧道约１．１６ ｋｍ穿越煤层的高瓦斯隧道施工案例，讨论该隧道施工中支护安全保证措施， 重点讨论穿越瓦斯地带的安全质量保证措施，其中包括瓦斯监测与处治、安全应急救援预案、通风技术要点等。最 后指出，在瓦斯隧道施工中进行通风、防突、防爆及瓦斯检测工作应日常化、程序化并加强对应急预案的完善，尤其 需要对相关人员进行技术培训。 关键词：高瓦斯隧道；瓦斯防爆；安全施工；瓦斯预测；应急预案 中图分类号：Ｕ４５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－５６９６（２０１１）０３—００１２—０４ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ Ｈｉｇｈ－Ｇａｓ Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＴＵ Ｘｉａｎｇ—ｙａｎｇ ，ＬＩＵ Ｈｕｉ。，ＹＡＮＧ Ｚｈｕａｎ－ｙｕｎ ，ＬＩＵ Ｐｅｎｇ （１．Ｔｈｅ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｃｉｔｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ ５２４８００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉ— ｃｈｕａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｙａｎｇ ６１８０００，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｕｎｎｅｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｃｏａｌ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｔｏ ｗｅａｒ ａｎｔｉ—ｃｏｎｆｌｉｃｔ ｉｓｓｕｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｃｏａｌ ａｎｄ ｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ，ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｃｏａｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｋｅｙ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｆｔｅｒｎｏｏｎ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｕｎｎｅｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｏｆ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ １．１６ｋｍ ｔｕｎ— ｎｅｌ ｈｉｇｈ ｇａｓ ｃａｓｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ａｒｅ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｏ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｓｓｕｒａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｚｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｇａｓ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｕｒａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇａｓ ｍｏｎｉｔｏ— ｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｏｉｎｔｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｎ ｔｈｅ ｇａｓ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｓｕｄｄｅｎ，ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ａｎｄ ｇａｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｏｕｔｉｎｅ，ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｐｌａｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｆｏｒ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｅｒｓｏｎｎｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｇａｓ ｔｕｎｎｅｌ；ｇａｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｐｒｏｏｆ；ｓａｆｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｇａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ；ｅｍｅｒｇｅｎｔ ｐｌａｎ 新且午隧道为双线铁路长大隧道，起讫里程为 号断层和且午向斜，岩溶发育。ＤＩＫ３４８＋４９Ｏ— ＤＩＫ３４５＋７７２～ＤＩＫ３４９＋６５０，起于宣威市乐丰乡 ＤＩＫ３４９＋６５０穿越煤层，属高瓦斯隧道。全隧按喷 新村，终止于宣威市来宾镇顶头王家，出口紧接且午 锚构筑法施工，采用光面爆破，锚喷支护及湿喷技 车站，全长３ ８７８ ｍ，是贵昆铁路增建第二线Ｗ５标 术，拱墙衬砌一次性立模灌筑。 重点控制工程。旅客列车设计行车速度１６０ ｋｍ／ｈ 并通行双层集装箱。隧道内轮廓采用１０．５×８．４ ｍ 支护、衬砌安全保证措施 曲墙复合式衬砌。本隧进口位于乐丰乡新村西南山 隧道开挖后必须及时进行支护。支护质量必须 间沟谷峭壁上，出口位于且午车站贵州方向沟谷内。 达到设计规定标准。施工期间，现场值班负责人员 隧道内Ⅲ级围岩１３４０ ｍ、ＩＶ级围岩５４０ ｍ、Ｖ级围 每天应同安全质检人员对开挖面地质以及各部支护 岩１ ９９８ ｍ。地貌属于高原中低山溶蚀、剥蚀地貌， 情况进行一次检查。不良地质地段每班检查一次， 线路经过地区存在煤矿采空区、发育有且午１、２、３ 当发现支护变异或损坏时立即加固处理并作出详细 记录。量测人员发现量测数据有突变或异变时，应 收稿日期：２０１０—０１—１６ 作者简介：涂向阳（１９７８一），工程师，研究方向：公路工程施工技术 于量测后半小时内向技术负责人汇报，并立即采取 第３期 涂向阳，等：特殊瓦斯隧道施工中的质量安全措施 应急措施或通知施工人员暂时撤离危险地段。钢拱 架架立时不得置于虚碴或活动石上，软弱围岩地段 整，保证施工安全进行。 基底夯实加设垫板或木楔楔紧。锚杆支护，孔深、间 距、方位必须到设计要求，注桨要饱满，钢筋网初喷 混凝土必须达到设计厚度。洞内支护，坚持“随挖随 支护”原则，支护至开挖面的最大距离不超过４ ｍ； 如遇石质破碎、风化严重时，尽量缩小支护工作面。 喷射支护前，清除危石及松动石块，脚手架要牢固可 靠，喷射手配戴防护用品；机械各部完好正常，喷浆 ３通风与防尘安全保证措施 隧道作业环境标准：粉尘允许浓度为每立方米 空气中含有１Ｏ ９／６以上游离三氧化硅的粉尘量必须 在２ ｍｇ以下；氧气不得低于２０ （按体积计，下 同）；二氧化碳不超过０．５ ；一氧化碳浓度不超过 ３０ ｍｇ／ｍ。；氮氧化物浓度在５ ｍｇ／ｍ。以下；瓦斯浓 度不得超过０．５ ；隧道内噪声不得超过９０ ｄＢ；隧 管喷嘴严禁对人放置。当发现已喷锚区段的围岩有 较大变形或锚杆失效时，立即在该区段增设加强锚 杆，其长度不小于原锚杆长度的１．５倍。如喷锚后 发现围岩突变或围岩变形量超过设计允许值时，用 钢架配长锚索加强支护。随着隧道各部开挖工作的 推进，及时进行衬砌或压浆，特别是洞门建筑的衬砌 必须尽早施工，地质不良地段的衬砌尽早完成。二 次衬砌前铺设防水层。工作台架下净空必须符合设 计要求。两端应设不低于１ ｍ的栏杆和上下人员 的梯子。 ２ 隧道特殊地段安全质量保证措施 １）施工中加强地质预报工作。认真进行超前地 质预报和超前探水，杜绝突水。 ２）隧道开挖过程中，成立专职地质组，配备专职 地质工程师，做好地质描述和超前地质预报，提出对 策和措施。施工工程师指导和督促各种措施、技术交 底的落实，保证标准化作业。开挖过程中，地质工程 师轮流值班，及时发现地质变化情况，制订特殊地段 的施工方法和可靠的措施并严格实施，监控指导现场 施工，科学组织、合理安排，严格管理，确保安全。 ３）隧道开挖采用控制爆破方法，按《爆破安全规 程》施工。加强监测，根据监测和地质情况及时调整 爆破参数，保证爆破安全。 ４）断层破碎带开挖前采用帷幕注浆，开挖后再 径向注浆堵水，确保施工安全、防止地下水大量流 失，并对附近居民的水井、泉水出露点进行长期观 测，防止隧道施工造成地表水源干涸。 ５）防坍：通过超前地质预报、施工中地质素描、 炮眼钻进速度变化、炮孑Ｌ出水异常现象等对前方地 质情况作出判断，制定相应的施工方法和合理的支 护参数，围岩变形增大时加强支护。地质不良地段 按照“早预报、深钻探、先治水、短进尺、弱爆破、强支 护、早封闭、勤量测”的原则施工。 ６）￣Ｊｎ强施工监控量测信息反馈，为施工提供及 时、准确的信息，及时对指导施工的技术方案进行调 道内的气温不超过２８℃。必须加强通风，确保洞内 氧气含量、风速、新鲜空气达到规定的卫生标准。把 粉尘浓度、有害气体含量降低到允许标准以内。压 入式通风进风口设在洞外，避免污染的空气进入洞 内。洞内风管悬挂在侧壁上，安装平顺，接头严密， 出风口距工作面不大于１５ ｍ。 通风机停止运转时任何人员不得扛木料、钻杆 等长大物件靠近通风软管行走或在软管旁边停留， 不得将任何物品放在风管或管口上。隧道施工中必 须采取综合防尘措施，并定期测定洞内粉尘浓度和 有害气体的含量。在凿岩和装碴工作面上做好下列 防尘工作：放炮前后进行喷雾与洒水。出碴前用水 淋透渣堆和喷湿岩壁。在吹人式的出风口，放置喷 雾器。防尘用水的固体质含量不超过５０ ｍｇ／Ｉ ，大 肠杆菌不得超过３个／Ｌ。水池保持清洁，并有沉淀 或过滤设施。无论通风机运转与否，严禁人员在风 管的进出口附近停留。 ４ 瓦斯防爆安全保证措施 针对本标段存在瓦斯涌出的特点制订如下瓦斯 段施工安全措施：加强通风管理，以便降低瓦斯浓 度，加强监测管理，以监测作为安全施工保证，及时 进行信息反馈。严格执行瓦斯安全浓度指标，在施 工中认真进行检测管理，瓦斯地段施工瓦斯浓度指 标小于０．５ ，风速不小于１．０ ｍ／ｓ。设专职瓦斯检 查员，定期检查工作面瓦斯浓度，发现瓦斯浓度超限 或其他异常，及时上报，并按相应安全制度和规程要 求处理。 ５ 瓦斯隧道施工安全保证措施 开工前必须对施工作业及管理人员进行安全技 术培训。爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持证 上岗。建立专门机构进行通风、防突、防爆及瓦斯检 测工作，设置消防设施并配备救护队。在揭开有煤 与瓦斯突出危险的煤层时，必须遵守下列安全规定： ①开挖工作面出现下列煤与瓦斯突出预兆时，应立 交通科技与经济 第１３卷 即报警，停止工作，撤出人员，切断电源，并上报有关 部门；②瓦斯浓度忽大忽小，工作面温度降低，闷人， 有异味等；③开挖工作面地层压力增大，鼓壁，深部 岩层或煤层的破裂声明显、响煤炮、掉碴、支护严重 变形；④煤层结构变化明显，层理紊乱，由硬变软，厚 度与倾角发生变化，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、 底板出现断裂、波状起伏等；⑤钻孔时有顶钻、夹钻、 顶水、喷孔等动力现象；⑥石门揭煤爆破时，应在洞 外起爆，洞内必须停电，停止一切作业，人员撤至洞 外，在煤层中开挖时，可在洞内远距离爆破；⑦揭煤 爆破１５ ｍｉｎ后，应由救护队员配戴防毒面具或自救 器到开挖工作面对爆破效果、瓦斯浓度等进行检查， 确认安全后通知送电、开动局部通风机；⑧揭煤时， 主风机正常运转，备用主风机及二路电源应保持待 启动状态；⑨揭煤工作应由揭煤领导小组统一协调 指挥，揭煤时救护队员及设备在洞口待命，一旦发生 险情立即抢救。 ５．１瓦斯监测与处治 在瓦斯隧道顶部进行作业时，随时检测作业范 围的瓦斯浓度，尤其注意检测塌空区、拱顶、脚手架 顶、台车顶等易于形成瓦斯积聚且风流不易到达的 地方，当瓦斯积聚体积大于０．５ ｍ。，浓度大于２ 时，附近２０ ｍ范围内必须立即停止作业，撤出人 员，切断电源，进行处理。在有煤尘爆炸危险的煤层 开挖过程中，除加强通风外，放炮前后在开挖工作面 附近２０ ｍ内必须喷雾洒水。本工区正洞内，不应 进行电焊、气焊、喷灯焊接、切割等工作。当情况特 殊不可避免时，在焊接、切割等工作地点前后２０ ｍ 范围内，风流中瓦斯浓度不得大于０．５ ，并不得有 可燃物，两端应各设一个供水阀门和灭火器，并在作 业完成前由专人检查，确认无残火后方可结束作业。 隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施应符合表１的 规定。 瓦斯工区使用蓄电池机车应遵守下列规定：① 司机离开座位时，必须切断电动机电源；②机车和矿 车必须定期检查和维修，保证防爆性能良好；③机车 的闸、撒砂装置，任何一项不正常或电气部分失去防 爆性能时，不得使用该机车。瓦斯工区使用的机电 设备，在使用期间，除日常检查外应按规定的周期进 行检查，其检查周期应符合表２的规定。 加强监测，根据监测和地质情况及时调整爆破 参数，保证爆破安全，不良地质隧道施工，先治水，短 开挖、弱爆破、强支护、早衬砌，稳步前进。在洞口安 设“进洞安全须知”标牌：①所有进入瓦斯隧道的人 员必须在洞口进行登记；②严禁穿着易于产生静电 的服装进入瓦斯工区；③进入瓦斯突出工区的作业 人员必须携带个人自救器；④严禁火源进洞；⑤所有 进洞人员必须戴安全帽，施工人员，尤其是充电工、 电焊工、砼喷射手等严格按规定佩戴好防护用品；⑥ 洞口岔道口设防护措施并加强照明。所有安全用品 如安全帽、安全网、安全带等必须经有关部门验收后 才能使用。建立严格进洞人员检查制度，洞内防止 火源，严禁将火种带人隧道。 表１隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施 序号 地点 限值／ 超限处理措施 表２机电设备和电缆的检查周期 第３期 涂向阳，等：特殊瓦斯隧道施工中的质量安全措施 ５．２安全应急救援预案 能力。熟悉洞内各类设备的关键核心部分的作用、 安装位置。学习相关隧道施工的安全知识，熟练掌 隧道施工相对有着更多不可预知因素，所以建立 隧道施工应急救援预案。雨季时要建立防汛应急救 援预案。隧道在施工前和施工中，认真采用综合地质 预测预报为核心的技术手段，验证和完善勘测设计阶 段地质资料。在此基础上严格按设计要求采取有针 对ｌ生的施工方案和技术措施处理不良地质地段，保证 握迅速拆解的方法。汛期前对全体施工人员进行防 汛教育，熟悉掌握撤离的方法。在技术交底的基础 上，抢险队必须提前学习应急预案的方案、措施、处 理程序等。 ２）应急材料和设备的储备。根据隧道不同地质 工程顺利进行。考虑到人们对大自然的认识局限性， 对本标段地质复杂多变、风险大的隧道工程，在以“安 情况应储备高压力注浆设备、大马力抽水机、排污 泵、通风机、大直径通风软管、防爆电缆、 ２Ｏ０～ 全第一，预防为主”的原则下，防患于未然，特制定本 标段隧道施工应急预案。以便在本标段发生不可预 料的地质灾害如围岩失稳、涌水、岩爆、瓦斯时，能够 迅速作出正确决策，采取针对性的措施和方案，争取 有利时间，控制灾害影响的范围。保证施工人员的人 身安全、设备安全，尽快恢复正常施工。 ５．２．１建立应急处理机制 在指挥部建立以指挥长为组长，副指挥长、总工 程师为副组长的应急领导小组，各工区也要建立相 应的应急领导小组。指挥部建立医疗救护队，工区 建立抢险队。 医疗救护队：项目经理部医疗救护队有医疗救 护经验的医生３～５人，配备医疗设备齐全、先进的 医疗救护车，在发生紧急情况时，立即奔赴现场。 抢险队：应急抢险队由工区主要领导，且富有施 工经验、具有专业技能、身体健康强壮的中青年职 工、管理人员组成。在发生紧急情况下时，根据应急 处理领导小组的指令，立即投入应急抢险施工。 ５．２．２应急处理程序 应急处理程序如图１。 图１应急处理程序 ５．２．３人员培训、应急材料和设备的储备 １）人员培训。对参与隧道施工的人员进行安全 风险防范教育，提高对隧道突发事件的应对和处理 ￣￣３００焊接钢管、水泥、钢木支撑、方木、编织袋器具 等。在汛期，施工用的机具、材料、设备等应放置在 不易被水淹没的高处，因施工需要或地形限制设在 低洼处时，应采取有效的防淹措施。 ３）应急处理方案。防止本标段隧道灾害最重要 的手段是提高地质超前预测、预报的准确度。针对 本标段最可能产生的地质灾害如塌方、涌水、破碎体 滑塌或瓦斯地段、煤矿采空区等，本标段采取以下应 急处理方案：当意外出现较大的塌方、涌水或瓦斯 时，所有施工人员撤离工作面，洞内停止供电，施工 设备停止使用，同时根据现场情况采取紧急措施。 ６ 结束语 煤矿是多水平、多采区、多工作面同时作业；隧 道则以单一的工作面直通洞外。所以，瓦斯隧道的 瓦斯浓度大都低于邻近煤矿。根据已有的施工实 践，在瓦斯隧道施工中必须根据隧道的具体工程地 质条件，在执行《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突 出细则》的基础上具体问题具体分析，全面、系统地 采取各种综合措施，以保证安全、快速、经济进行隧 道施工。 参考文献 ｒ－１３姜德义，刘春，张广洋，等．公路隧道全断面揭煤防突技术 ［－ｊ－］．岩土力学，２００５，２６（６）：９０６—９０９． Ｅ２３黄成光．公路隧道施ＥＭ３．北京：科学出版社，２００２． ［３］王梦恕．隧道工程近期需要研究的问题［Ｊ］．隧道建设， ２０００（２）：１－５． Ｅ４］雷进生．高速公路穿煤隧道变形及稳定性研究Ｉ－Ｄ］．武 汉：武汉理工大学，２００２． Ｅ５３中华人民共和国煤炭工业部．防治煤与瓦斯突出规定 Ｉ－Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，１９９５． ［责任编辑：王欣］