浅谈低瓦斯隧道通风管理

史晓东

摘要：回龙湾隧道是重庆东环铁路风险隧道之一，施工中常遇瓦斯及其他有害气体溢出，施工采用了加强通风控制瓦斯浓度，保障了隧道施工安全顺利进行。本文以实例介绍瓦斯隧道的施工通风实施情况，供同类工程借鉴。

关键词：瓦斯隧道施工通风措施

1工程概况

回龙湾隧道全长4350m，最大埋深196m，是重庆东环铁路风险隧道之一，我集团公司承担的施工任务。回龙湾隧道位于重庆市巴南区一品镇与界石镇内。地形受地质构造控制，背斜成条状低山，向斜成宽缓丘陵谷地，山脊与构造线一致，呈北东向展布。线路穿越地段为低山、丘陵地貌单元。隧道最大埋深196m，正洞里程范围DK19+460～DK23+810，全长4350米。隧道穿越地层主要为侏罗系砂岩、泥岩及三叠系砂岩夹页岩，隧区岩层整体较完整，局部泥岩、页岩段较破碎，以Ⅲ级、Ⅳ级围岩为主，局部为Ⅴ级。其中Ⅲ围岩580m，Ⅳ级围岩2940m，Ⅴ级围岩围830m。DK20+480～DK23+810段三叠系须家河组地层中，地层下部局部夹煤线及炭质页岩，开挖过程中遇到瓦斯及其他有害气体溢出，为低瓦斯隧道。初始风险为塌方及瓦斯（天然气）爆炸，且风险等级基本为中度。

2认识瓦斯

2.1瓦斯：常说的瓦斯，是指从岩层中放出的有毒有害气体的统称，是一种无色、无味、无臭、可以燃烧和爆炸的气体，在地球演变的过程中，植物及其它有机物在高温缺氧条件下，化学分解从而生成瓦斯。主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，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。

2.2瓦斯事故类型：常见的瓦斯隧道事故有三种类型，分别是瓦斯燃烧，瓦斯窒息，瓦斯爆炸，其中瓦斯爆炸危害最大。

2.3瓦斯爆炸的条件：出现瓦斯爆炸事故必须具备三个基本条件，一是空气中瓦斯浓度达到5%～16%；二是要有温度为650～750℃的引爆火源；三是空气中氧含量不低于12%。

2.4瓦斯的类型：瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三种。

2.5回龙湾隧道设计为低瓦斯隧道，全长4350米，由于本隧道处于废弃煤矿边缘地段，隧道洞身附近虽无煤矿开采，但须家河裂隙砂岩发育，在隧道局部地区可能出现瓦斯富集。根据现场测气结果可知，钻孔有天然气显示，但其浓度未达到天然气爆破极限，判定该隧道为低瓦斯隧道。隧道里瓦斯的存在降低了氧气的浓度，能造成人员缺氧窒息。瓦斯的扩散性较强，能较快的弥漫于整个隧道内，最容易积存在隧道拱顶、坍塌空腔或通风死角内。

3瓦斯允许浓度控制指标

执行《铁路隧道施工技术安全规则》和《铁路瓦斯隧道技术规范》中对瓦斯的浓度规定。洞内空气中允许的瓦斯含量（按体积计算）应符合下列规定：

总回风流中小于0.75%；其他工作面进来的风流中小于0.5%；掘进工作面的瓦斯浓度在1%以下；工作面装药爆破前在1%以下。

4瓦斯隧道施工通风方案

4.1通风要求

隧道回风风速按0.5m/s设计，为防止瓦斯积聚，对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决，对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速，从而解决回风流瓦斯的层流问题。要求施工中瓦斯的控制指标在0.5%以下。

根据《铁路瓦斯隧道技术规范》，对隧道内不同地段的瓦斯浓度有不同的要求，具体内容详见《隧道内瓦斯浓度限值处理措施表》。

隧道内瓦斯浓度限值处理措施

4.2.2在掌子面至模板台车地段的死角、超挖严重、洞室等部位用局扇将聚集的瓦斯吹出，使之与回风混合后排出。

4.2.3为确保风流循环速度需设置射流风机，诱导风向。射流风机随模板台车移动而相对移动。

4.2.4中部斜井和隧道出口贯通前正洞通风方式为压入式通风，隧道贯通后通风方式为巷航道式通风。

4.3通风计算

隧道进出口通风计算

4.3.1根据同一时间，洞内工作人员数计算

Q1=K.M.Qn

K―风量备用系数，采用1.2

M―同时在洞内工作人数（取60人）

Qn―每人工作人员所需新鲜空气，取4m3/min

计算得：Q1=288m3/min。

4.3.2按照爆破作业确定风量

风管采用阻燃、抗静电软风管，直径1.5m，百米损耗率p100=1%，则风管漏风系数p==1.17，计划施工按1716m。

A―掘进巷道的断面面积，考虑到超挖情况，一般地段选择70m2

风流有效射程l＝4＝4＝33.46，

则＝＝11.15，查表得沿程系数K≈0.6，

G―同时爆破的炸药量（kg），取150

临界长度L=12.5=12.5×＝470m

ψ―淋水系数，取0.8

b－炸药爆炸时的有害气体生成量，根据本隧道的情况取40

t―通风时间（min），取30

代入以上数据，Q2==1169m3/min

4.3.3按照独头坑道瓦斯涌出量计算所需风量：

Q3=QCH4×K&pide;（Bg－Bg0）=3.03×1.6&pide;（0.5%-0）=970m3/min

QCH4―按瓦斯最大涌出量3.03m3/min

K―瓦斯涌出的不均衡系数，取1.6；

Bg―工作面允许的瓦斯浓度，取0.5%；

Bg0―送入风流中的瓦斯浓度，取0。

4.3.4根据风速要求计算风量

Q＝V×60×A＝0.5×60×70＝2100m3/min

4.3.5风机风量计算：

取以上风量的最大值2100m3/min，则

隧道出口风机风量为Qm=PQ=1.17×2100=2457m3/min

中部斜井采用风速要求计算风量Q＝V×60×A＝0.5×60×30＝900m3/min

4.4风机及风管配置

根据风量计算要求隧道出口洞口选用的型号为：2台SDF（c）-NO.13（2×132W）型轴流风机通过2道管路同时供风，可满足隧道需求风量4919m3/min要求，中部斜井采用一台SDF-NO.11（2×110KW）轴流风机，可满足风量1800m3/min。

隧道出口通风管选用抗静电阻燃风管，直径为1.5m，中部斜井风管直径为1.5m。为保证风管顺直，根据现有模板台车结构，在模板台车上设置φ1500mm钢筒，风管从钢筒中通过。

风机、风管配置数量表

4.5通风管理

4.5.1设立瓦斯隧道通风班组，在隧道工区长领导下开展工作，业务上接受分部安质部、物设部的指导，具体负责按照经批准的通风方案进行通风系统的安装、使用、维修、维护工作。

4.5.2风机操作人员必须经过培训、考核合格后方能上岗作业，必须严格遵守风机的操作规程，熟悉通风系统性能。

4.5.3隧道通风系统必须经过验收合格后方可投入正常运行，运行期间应加强巡视及维护工作，保证通风系统各项性能、技术指标达到设计要求。

4.5.4保证隧道24小时连续不间断通风，风量、风压必须满足设计要求，不得随意停风。

风机设置两路电源并装设风电闭锁装置。

确保正在使用的通风机出现故障后能在15分钟内启动备用通风机，保证隧道通风和正常作业不受影响。

对易形成瓦斯聚积的部位必须采取局部通风。当停风区中瓦斯浓度不超过1%时，并在压入式局部通风机及其开关地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。

4.5.5通风系统的定期检查制度。

分部组织每周对通风系统进行检查，工区长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

通风系统运行正常后，每10天进行一次全面测风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于2%，对风筒的漏风情况必须及时修补。

4.5.6建立通风系统运行管理档案。档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

值班人员每天按班组对通风系统运行情况进行记录，工区长每天、主管副经理每周分别对运行记录予以审核、签认，管理档案由物设部负责建档保存。

每周用风速测定仪对风速进行人工检测，检测结果与自动监控系统相应时间、位置、风速值进行核对，确保风速满足施工要求且回风巷风速不得低于0.5m/s。

4.5.7交接班制度。必须由交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由工区长每天定时予以审核签字。

4.5.8实行停风报批制度。因通风系统检修及其他原因需要主要通风机停止运转，必须提前提出申请，逐级上报，根据停风时间长短由相关负责人审批后方可实施。

停风时间在30分钟以内的，由当班人员报主管副经理审核后，监理组专业工程师同意，监理站长批准后实施；

停风时间超过30分钟的，当班人员报主管副经理审核后，监理部专业工程师同意，总监批准后实施。

停风前必须确保洞内所有人员已经撤离，并切断电源；

恢复通风前，必须检测瓦斯浓度，经当班瓦检员检测，瓦斯浓度在规定限值以内时，方可恢复正常作业。

4.5.9信息沟通制度。瓦检班组、通风班组、施工作业班组应及时沟通相关信息，确保生产安全、有序进行。

结语

在实际施工中，勤监测、加强隧道的通风，是控制瓦斯的最好办法。回龙湾隧道施工过程中瓦斯的浓度均在0.3%以下，确保了施工顺利进行和施工的安全。

参考文献

[1]《铁路瓦斯隧道技术规范》7.2.9[M].北京：中华人民共和国铁道部，2002。