瓦斯隧道安全 施工技术(2016.4.18)

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1、瓦斯隧道安全施工技术陶伟明瓦斯特性及其危害第一章瓦斯隧道分类第二章隧道瓦斯燃（爆）防治措施第三章隧道煤与瓦斯突出防治措施第四章目录Contents研究课题第五章第一章瓦斯特性及其危害1234瓦斯的基本概念瓦斯特性瓦斯危害瓦斯隧道典型事故1瓦斯的基本概念广义：从煤（岩）层内逸出的各种有害气体的总称，其主要成分为甲烷（CH4），另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。狭义：甲烷(CH4)瓦斯的定义古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在碳化变质成煤的

2、同时，由于物理和化学作用，煤中挥发分减少，固定碳增加，继续生成瓦斯。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。1瓦斯的基本概念瓦斯的形成瓦斯从煤、岩层涌出的形式：●缓慢、均匀、持久地从煤、岩暴露面和采落的煤炭中涌出，是矿内瓦斯的经常来源。●在压力状态下的瓦斯，大量、迅速地从裂隙中喷出，即瓦斯喷出。●短时间内煤、岩与瓦斯一起突然由煤层或岩层内喷出，即煤、岩和瓦斯突出。1瓦斯的基本概念瓦斯出现形式瓦斯隧道：隧道内存在瓦斯逸（涌、突）出的隧道，其与瓦斯涌出量瓦斯压力无关。瓦斯工区：隧道内存在瓦斯逸（涌、突）出的工区，其与瓦斯涌出量瓦斯压力无关。吨煤瓦斯含

3、量：每吨煤含有的瓦斯数量，系游离瓦斯与吸附瓦斯量的总称（m3/t）。1瓦斯的基本概念相关术语绝对瓦斯涌出量：单位时间内从煤（岩）层以及采落的煤（岩）涌出的瓦斯量（m3/min）相对瓦斯涌出量（煤矿）：平均每产一吨煤涌出的瓦斯量(m3/t)瓦斯浓度：空气中瓦斯含量与空气体积的比值，以百分数表示瓦斯压力：隧道开挖前煤（岩）中瓦斯的原始压力相关术语1瓦斯的基本概念绝对瓦斯涌出量包括以下部分：●掌子面瓦斯涌出量。●未支护段隧道周边壁面瓦斯涌出量。●已支护段（分初期支护和二次衬砌）隧道周边壁面瓦斯涌出量●爆破散落煤（岩）体瓦斯涌出量。●出渣运输途中（隧道内）煤（岩

4、）体瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量与隧道开挖进尺和施工组织安排有关。绝对瓦斯涌出量计算1瓦斯的基本概念2瓦斯特性甲烷硫化氢二氧化硫一氧化碳二氧化碳瓦斯●是一种无色、无味的气体。既看不到，尝不出，也闻不出，所以是很危险的。要检查空气中是否含有瓦斯极其浓度，必须使用瓦斯检测仪器。●甲烷比空气轻，其相对密度为0.554。（在标准状态下，1m3甲烷的质量为0.7168kg，而空气的质量为1.293。）在风速低的情况下，常积聚在隧道拱部、冒落区顶部等处。●甲烷的扩散性很强，扩散速率是空气的1.34倍。如果从一处涌出甲烷，随着隧道内空气的流动，就能扩散到隧道内任何瓦斯容

5、易积聚的位置。2瓦斯特性甲烷●甲烷不易溶于水，有很强的渗透性，能穿过煤层或岩层的微小孔隙。●甲烷无毒，但空气中甲烷浓度的增高会导致氧气浓度的降低。当空气中甲烷浓度为43%时，氧气浓度将降至12%，人会感到呼吸困难；当空中甲烷浓度为57%时，氧气浓度将降至9%，人会处于昏迷状态。●甲烷具有燃烧性和爆炸性。甲烷在空气中达到一定浓度后遇到高温热源能燃烧和爆炸。2瓦斯特性甲烷硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的有毒气体，易溶于水。隧道内的H2S主要是由硫化矿物水化和有机物腐烂所产生的，有些岩石中也能释放硫化氢。硫化氢的毒性，即使吸入微量时也会引起头疼、目眩，中毒的进一

6、步扩展会诱发支气管炎。此气体对眼睛剌激强烈，会引起结膜炎和角膜炎。此外，即使微量时，也会立即感觉到臭味，在空气中停留一会就会使嗅觉麻痹，即使达到危险浓度也不会感觉出来，这一点要特别注意。隧道内空气中硫化氢最高允许浓度0.00066%(6.6ppm)。广（安）邻（水）高速公路华蓥山隧道、成兰铁路龙门山隧道等2瓦斯特性硫化氢二氧化硫为无色气体，具有强烈的硫磺气味及酸味，比空气的相对密度大，易积聚在隧道底部，易溶于水。隧道内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生SO2，含硫岩层也会涌出SO2。SO2能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽

7、等粘膜；在潮湿的矿内，能与空气中水分结合缓慢地形成硫酸H2SO4，使其刺激作用更强。当空气中浓度为0.3~1ppm时，健康人可由嗅觉感知，使呼吸道轻度收缩。隧道内空气中二氧化硫最高允许浓度为0.0005%(5ppm)2瓦斯特性二氧化硫CO是一种对血液、神经有害的气体。CO随空气吸入体后，通过肺泡进入血液，并与血液中的血红蛋白结合。CO与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200~300倍。一氧化碳与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，不仅减少了血球携氧能力，而且抑制、减缓氧和血红蛋白的解析与氧的释放。CO对人的危害主要取决空气中CO的浓度和与人的接触时间（见

8、表1空气中CO浓度与人体反应的关系）。CO还可导致心肌损伤，对中枢神经系统特别是