高瓦斯隧道安全专项方案

高瓦斯隧道安全专项方案内容摘要：

造形迹总的以平缓褶皱为主，断裂不发育。 川东弧形构造带为一系列 N10～ 30176。 E 的褶曲组成，一般背斜较紧窄，两翼不甚对称，倾角变化较大，向斜较宽缓。 根据《中国地震动峰值加速区划图》，地震动峰值加速度小于 ，地震动反应谱特征周期为。 水文地质特征 地表水：主要为沟、塘水。 水质属 HCO Ca2+型水，对砼无侵蚀性。 地下水：主要为孔隙水及基岩裂隙水，第四系土层中含孔隙水，砂岩中含较丰富基岩裂隙水。 雨洪期，本隧 道动态系数采用 ，预测最大涌水量 4636m3/d。 工程地质条件评价 （ 1） 在外力作用下，泥岩呈碎屑状剥落，局部形成浅表层坍滑。 （ 2）有毒有害气体。 （ 3）隧道位于浅层天然气发育地区，钻孔测试结果显示有天然气溢出，为高瓦斯隧道。 3 瓦斯的定义 瓦斯是隧道从地层中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的统称，由 gas 音译而来，其成分比较复杂，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷（ CH4，俗称沼气），占 80%～ 90%。 沼气无色、无味、无毒，难溶于 水，比空气轻，遇火即燃烧或爆炸。 巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 4 铁路瓦斯隧道遇到瓦斯多出现在煤系地层。 瓦斯无色、无味。 但若与其它芬芳族气体混合，则发出类似苹果的香味。 其熔点为℃，沸点为 164℃，在标准状态下，密度为 ，相对于空气的比重为 ，因此易积聚在坑道的渗透性高，扩散速度大，约为空气的 倍，容易透过裂隙发达，结构松散的岩石。 瓦斯微溶于水，溶解度为 %；极易燃烧，但不能自燃，当与空气混合到一定浓度时，遇火源能燃烧或爆炸，瓦斯无毒，但其成分中的乙烷，丙烷等气体具有麻醉性，容易使人头晕目眩、 头痛，甚至昏迷，瓦斯浓度过高时，相对降低空气中氧气含量能使人窒息。 瓦斯的特性 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浓度后，遇到火源，才会燃烧和发生爆炸。 渗透性 瓦斯的渗透性极高，扩散速度快，其扩散性较空气高 倍，容易透过裂隙发达、结构松散的岩石或煤层，渗透到隧道开挖空间里。 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。 压力升高 温度降低时，部分瓦斯将由游离状态转化为吸着状态，反之，压力降温度升时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态。 巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 5 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。 瓦斯爆炸的必要条件 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。 瓦斯浓度 瓦斯爆炸之所以产生，是瓦斯氧化反应剧烈发展的结果。 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，此燃烧层呈浅兰色或淡青色；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，瓦斯在空气中的浓度为 5%～ 16%时，才可能发生爆炸。 当然，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。 但如有惰性气体混入，可在一定程度上降低瓦斯爆炸的危险性。 少量加入惰性气体可缩小瓦斯爆炸界限，多量加入甚至能使瓦斯混合气体失去爆炸性。 巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 6 引火源 瓦斯爆炸的第二个必要条件是高温火源的存在。 一般，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。 不同浓度的瓦斯引火温度不同，高温也可能引燃低浓度的瓦斯。 由于瓦斯的热容量很大 (约空气的 倍 )，当其遇火 后并不立即发生反应，需要迟延一个很短的时间后才能燃烧和爆炸，这种现象称为延迟引火现象。 其延迟引火的时间称为感应期，这种现象对隧道的安全生产有着重要作用。 在使用安全炸药进行爆破时，即使爆温能高达 2020 ℃左右，但由于爆焰存在的时间极短 (通常仅为千分之几秒 )，也不致将附近的瓦斯引爆。 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。 瓦斯突出 瓦斯突出是施工过程中，发生的一种瓦斯的突 然剧烈运动并造成十分巨大的动力效应现象，其机理较为复杂，但破坏性极大，易引起瓦斯爆炸等突发性自然灾害。 一般认为饱含瓦斯的煤层或地质构造，在构造力、地层静压力等的综合作用下积蓄了较大的弹性能量并处于平衡状态，当隧道施工影响造成该平衡状态下瓦斯压力体系的破坏时，巨大的弹性能量和游离瓦斯突然释放，在极短的时间内大量瓦斯巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 7 混合物喷射到施工空间，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。 瓦斯突出与地质构造、瓦斯含量与地层压力等密切相关。 瓦斯涌出形式 普通涌出：煤系地层或岩层中瓦斯缓慢、均匀、长时间地向坑道内释放，这 是瓦斯涌出的基本形式。 瓦斯喷出：含瓦斯煤系地层的地质破碎带、空洞或裂隙中积存有大量的高压瓦斯，当坑道开挖接近时，瓦斯突然以喷出形式大量释放。 煤岩与瓦斯突出：存在于地层中具有一定压力的气体和固体混合物，冲破煤岩覆盖层后，大量的煤和岩石被抛出，并释放出大量的瓦斯。 瓦斯突出的一般规律 煤岩与瓦斯突出前后，都有地应力、瓦斯和煤岩的地质构造与力学性质的种种异常表现。 归纳起来发生突出有三个主要因素：地应力、瓦斯和煤岩结构，而地应力和煤岩中瓦斯的存在是引起突出贡献的主要因素。 其突出的一般规律为： （ 1） 突 出最易发生在地质构造带及其附近，如断层、褶曲、扭转地带、火成岩侵入区、煤层倾角骤陡、走向拐弯、层厚变化异常等地段。 （ 2） 在开挖形成的应力集中区，应力增大，突出危险性随应力增大而增大，如坑道的上隅角，相向开挖接近区、坑道开挖分支处等。 （ 3） 突出次数和强度，随煤层厚度和煤层倾角放散初速度高、瓦斯含量大、层理紊乱，无明显节理、光泽暗淡、容易粉碎、有分枝巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 8 型节理等特征。 （ 4） 突出前常出现各种预兆，如坑道支撑压力增大；岩块迸出、掉碴、外鼓或移动加剧；煤岩与支架发生破裂声、闷雷声、折断声等；瓦斯涌出量忽大忽小；煤尘 增多；煤体及工作面温度略有下降或升高；煤质变软、干燥；顶钻夹钻等。 （ 5） 绝大多数突出发生在掘进工序，尤其在爆破时，突出的危险性随着对煤体的震动而加剧。 （ 6） 突出具有延时性，其迟延时间从几分钟到几十个小时。 突出与地质构造的关系 绝大多数瓦斯突出发生在地质构造带内，如 :断层、褶曲、向斜、扭转、背斜和火成岩侵入区。 在地质构造带内，煤层受着强大的地质构造力的作用而积蓄大量的能量，同时破坏了的煤体形成了贯通裂隙，促使瓦斯积聚，给突出创造了条件。 当开挖工作接近这一区域时，在地压的参与下，煤岩中所积蓄的潜 能突然释放，瓦斯突然涌出，就造成瓦斯的突出。 就地质构造来讲，向斜的轴部，扭转地带的突出危险要大于背斜。 突出与瓦斯压力的关系 煤层中或岩体中的瓦斯含量与瓦斯的压力是突出的重要因素之一，瓦斯含量与瓦斯压力越大，突出危险越大，一般瓦斯突出发生在瓦斯压力大于 10Mpa 的情况。 突出与地压的关系 地压力越大，突出的危险性越大。 埋深增加时，突出的次数和强巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 9 度都有可能增加。 此外，在应力集中区，瓦斯突出的危险性也大幅度增加。 突出与地层的关系 在软弱煤层或岩层中，瓦斯突出的危险性较高。 若煤层顶 底板为坚硬而致密的岩层且厚度较大时，其弹性与集中应力较大，瓦斯不易释放，其突出危险也较大。 此外，瓦斯突出与隧道的开挖方向和煤层的走向也有一定的关系，一般两者垂直时，瓦斯易突出。 突出与水文地质的关系 煤层比较湿润，隧道涌水量大时，突出的危险性小，反之则大。 4 高瓦斯隧道灾害的预测及特点 灾害的预测 本隧道位于川中产油产气地层，气田一般埋深 2020～ 2800m。 天然气等有害气体可能顺着岩层构造裂隙上逸，并在隧道洞身范围基岩裂隙或缝隙中局部游散富集，形成气囊，并具有随机性和不均匀性。 灾害 可能发生的原因和位置 可能发生的原因 瓦斯爆炸的主要原因是由于瓦斯积聚，通风不当导致而成。 一方面爆破作业后，因爆破作业后瓦斯溢漏面急剧增大，洞内通风条件差，瓦斯浓度最易升高，另一方面是瓦斯突涌。 还有引起爆炸的原因是电力线短路、电气焊防火不当以及车辆、机械设备保养不及时等原因产生火花引起爆炸。 巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 10 可能发生的位置 隧道设计采用新奥法施工，采用人工手持风钻钻爆开挖和模板台车进行二次衬砌，因此爆破后未支护断面及模板台车附近是最容易形成瓦斯积聚，发生爆炸可能性最大，另外坍塌、超挖形成的空腔，错车道、 隧道洞室等容易形成瓦斯积聚。 灾害特点 瓦斯爆炸的危害性极大，具有一定的突发性、可以产生极大的冲击波，一旦发生爆炸，洞内甚至洞外人员、设备都无法幸免，将造成极大的人员伤亡和经济损失。 5 施工安全管理措施 瓦斯隧道施工管理 ,要坚决贯彻“安全第一，预防为主，依靠科学，综合管理”的方针，施工中的各项管理工作必须在此方针的基础上做到科学、简便、严密、系统。 牢固树立安全第一的思想，提高安全意识，做到不安全不施工。 建设和完善安全管理体系，落实各项安全管理措施和安全施工责任制，建立健全各项规章制度，落实一岗双责，做 到管生产必须管安全。 （ 1）对所有现场作业管理人员进行防治瓦斯及防突专业知识和安全知识的培训，掌握煤与瓦斯突出预兆、预防突出的基本知识。 （ 2）隧道左右线掌子面坚持先探后掘，掌握煤层及瓦斯赋存情况，进行突出危险性预测预报。 （ 3）严格放炮管理，使用三级煤矿许可有水炸药，使用煤矿许可毫秒延期电雷管，总延期不超过 130 毫秒，炮眼封泥符合规程要巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 11 求。 放炮前将所有人员全部撤出隧道，起爆点设在隧道口处两侧不小于 30 米处。 （ 4）严格电器管理，隧道内所有电器设备、机械设备的选用必须是矿用防爆型，且有安全标志。 （ 5）严禁 隧道内明火作业，严禁携带烟草及点火物品进入隧道。 洞口 20 米范围内严禁明火。 （ 6）严禁穿化纤衣服进入隧道。 （ 7）配备相应的安全防护用具及应急救援物质。 （ 8）加强顶板管理，坚持敲帮问顶，及时清除浮渣，对松散体及时进行注浆固结，以防倾出造成垮帮垮顶。 （ 9）加强洞内外联系，安装防爆电话。 （ 10）建立以 分部 经理为首的瓦斯煤系地层地段施工管理领导小组，全面指挥该地段的安全施工和施工管理工作。 （ 11）工作人员进入隧道前 ,必须进行登记和接受洞口值班人员进入隧道前 ,必须进行登记和接受洞口值班人员的检查 ,不准将火柴 、打火机、损坏的烊灯及其它易燃物品带入洞内。 （ 12）进洞实习或参观人员 ,应先进行有关防治瓦斯劳动保护安全常识的学习 ,并遵守有关防爆知识。 （ 13）建立安全施工的各项作业管理制度，细化到每个工序，每一作业程序，做到全 过程 标准化。 使之作业人员有章可循，不给违章者留下一点空隙。 巴达铁路站前Ⅰ标段南垭邱高瓦斯隧道安全专项方案 中铁七局集团有限公司 12 建立安全管理网络 瓦斯三级管理制 （ 1）建立 分部 瓦斯检测中心 ,负责检查监督瓦斯检测 ,煤层突出危险性预测和防突措施效果检查以及瓦检仪的定期鉴定工作。 （ 2）建立 队 通风防爆科 ,组织施工单位的瓦斯检测工作。 （ 3）建立 南垭邱隧 道 通风防爆室 ,设专人日夜实施瓦斯检测和通风防爆工作。 安全教育及上岗培训 对全体员工进行安全教育，普及瓦斯知识，并按岗位、分工种，分别对通风工、电工、瓦检员、爆破员等进行岗位培训。 （ 1） 凡从事瓦斯隧道工作的干部、工人都必须进行瓦斯的安全技术培训，并经考试合格后发给《安全工作合格证》。 未经培训 或 培训未取得合格证人员，班干部不许指挥生产，工人不准上岗作业。 （ 2） 电工、爆破工、瓦斯检测人员，电器设备防爆检查员及仪器、仪表校正人员和突出措施效果检查人员等特种作业人员，必须经地方劳动局、煤矿矿务局等 有关部门培训，取得合格证后，方准上岗。