高瓦斯隧道无轨运输通风关键技术研究

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1、交通建设一阿目麓瞄2013年4月【文章编号】1673—0038(2012J011-0250—03高瓦斯隧道无轨运输通风关键技术研究邹福林(中铁十一局集团第五工程有限公司重庆沙坪坝400037)摘要：在瓦斯隧道施工中，通风是必不可少的技术环节，合理的通风方案，能有效的控制隧道内瓦斯浓度，保证隧道施工安全，为快速施工创造有利条件。本文以南吕梁山隧道4≠≠斜井工程为依托，研究瓦斯隧道通风方案的设计和通风机械的选择。关键词：瓦斯隧道；施工通风；通风方案；通风量1引言近年来随着我国经济的迅速发展，国家加大了交通

2、基础设施建设，特别是铁路建设进入了前所未有的施工高峰期，隧道占全线施工比重大。线路中特大长隧道在山岭地区相继出现，复杂的山岭地质构造给特长大隧道施工带来了很多困难，尤其是穿越高瓦斯地质构造层给隧道安全施工造成很大的施工隐患。因此，针对隧道穿越高瓦斯地层的施工，探索一种安全、经济、有效的通风方法，以满足高瓦斯隧道安全施工，这对于建设者来说是一个挑战。2工程概况南吕梁山隧道位于山西省临汾市境内，隧道线路贯穿于南吕梁山山脉以东及临汾盆地边缘丘陵区。隧道进口段位于蒲县境内，出口段位于临汾市尧都区与洪洞县交界处

3、。其中4号斜井ⅥXJDO+095～VlXJDO+450段穿越石炭系太原组(C30，本溪组(C2b)煤系地层，揭9+10#、11#煤层。根据XZK4—2钻孔资料显示，该施工段煤层具有自燃性及爆炸性。该施工段为瓦斯溢出段，瓦斯可能聚集，容易发生煤尘和瓦斯综合性爆炸，属于高瓦斯施工区。3瓦斯基本知识3．1瓦斯的定义地下空气的有害气体，根据其危害性及其特性，大致可分为三种类型：(1)可燃烧和爆炸的气体，主要是沼气。(2)具有窒息性气体，主要是二氧化碳。(3)具有毒性的气体，主要是一氧化碳、硫化氢和数量不等的重

4、烃以及其它微量的稀有气体。上述这些有害气体，在矿井或隧道中总称为瓦斯，瓦斯无色、无味、无毒、微溶于水，比空气轻，若与其它芬芳族气体混合，则发出类似苹果的香味。在标准状态下，瓦斯密度为0．716kg／m3，相对于空气的比重为0．554，因此易积聚在坑道的顶部。3．2瓦斯的特性3．2．1爆炸性瓦斯本身是不会自燃和爆炸的，但当和空气(氧气)以一定比例混合均匀并达到一定的浓度后，遇到火源，才会燃烧和发生爆炸。3．2．2渗透性瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高1．6倍，容易透过裂隙发达、结构松散的岩

5、石或煤层，渗透到隧道(或矿·250·井)开挖空间里。3．2．3不稳定性瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸着状态存在。两种状态的瓦斯是处在不断变化的动平衡中，当温度、压力等外界条件变化时，平衡就被打破。3．2．4窒息性瓦斯是无毒、无色、无味的，但不适合呼吸。瓦斯浓度升高，空气中氧气浓度急剧下降，会引起人员窒息。煤矿许多瓦斯伤亡事故中，有很大部分是瓦斯窒息造成的。3．3瓦斯爆炸的必备条件瓦斯爆炸必须具备三个条件：一定的瓦斯浓度，一定温度的引火源和足够的氧气。3．3．1瓦斯浓度瓦斯爆炸之所以产生，是瓦斯氧化反

6、应剧烈发展的结果，如果生成的热量超过周围介质的吸热和散热的能力，即形成热量的积聚，促使氧化进一步发展结果就会酿成爆炸。瓦斯爆炸是有一定的浓度范围的，在新鲜空气中，当甲烷浓度低于5％界限时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，此燃烧层呈浅蓝色或淡青色；浓度高于16％界限时，在遇火源时不爆炸也不燃烧。一般情况下，瓦斯的爆炸界限不是固定不变的。当瓦斯中混入某些可燃性气体时，不仅增加了爆炸性气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸的下限降低。当隧道空气中含有煤尘时，也会使瓦斯的爆炸下限降低，增加爆炸的危险性。此外，瓦

7、斯混合气体的初温越高，爆炸界限就越大。所以，当隧道发生火灾时，高温会使原来不具备爆炸条件的瓦斯发生爆炸。3．3．2引火源瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。通常，瓦斯的引火温度为650．750℃左右。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的安全灯网罩、吸烟、甚至撞击或摩擦产生的火花等，都足以引燃瓦斯。3．3．3足够的氧气大量实验证明，当含瓦斯的混合气体中氧浓度降低时，瓦斯的爆炸界限随之缩小，当氧浓度低于12℃时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，即使遇到明火也不会发生爆炸。3．4瓦斯爆炸的控制措施瓦斯爆炸必须具

8、备的三个条件：一定瓦斯浓度、引火源和足够的氧气。由于隧道内有施工人员、施工内燃机械作业，因此有2013年4月■栩固麓崧交通建设效地控制瓦斯爆炸的方法就是降低瓦斯浓度，即采用合理的通风方式，把瓦斯浓度控制在l％以下。4瓦斯隧道通风方案的选择4．1施工通风设计标准根据《铁路隧道工程施工技术指南》CIZ204—2008)中的规定，隧道整个施工过程中，作业环境应符合下列卫生及安全标准：(1)隧道内氧气含量按体积计不得小于20％，有害气体和粉尘含量符合表1的要求。