铁路隧道瓦斯安全监控防治技术

铁路隧道瓦斯安全监控防治技术

作者：郭书涛

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第34期

1、坪子上隧道瓦斯概况

隧道在里程ZDK38+600～ZDK40+946穿越龙潭组（P[2]l）含煤地层，该套地层有煤层瓦斯分布，地层厚度较稳定，变化规律性亦明显，总的趋势是由北东向南西逐渐增厚，底部有一层铝土质泥岩和一层铁铝岩。

ZDK38+600～ZDK40+946段为高瓦斯段，煤层瓦斯涌出量为2.64m（3）/min，无瓦斯突出危险。ZDK38+800～ZDK39+200段以及前后断层破碎带、影响带中，共揭露1层煤层，煤层平均厚度1.2m。预计隧道洞身于里程ZDK39+025遇煤层的可能性非常大；另外

ZDK40+600以后段根据既有钻孔资料，共揭露2层煤层，煤层平均厚度0.8m。预计隧道洞身于里程ZDK40+872、ZDK40+893遇煤层的可能性非常大应考虑采取相应工程处理措施。同时也不排除其他钻孔未涉及地段遇煤层的可能。 2、瓦斯监测方案的确定 2.1 铁路瓦斯隧道施工的前提

铁路隧道施工和煤矿矿井施工的区别比较明显；铁路隧道尽量避开煤层，煤矿矿井直奔煤层，但是在瓦斯安全的理念是一致的，必须确保安全。

瓦斯隧道施工以预防为主，加强瓦斯浓度监测，确保瓦斯浓度小于安全值0.5%，瓦斯浓度超出安全值时停止施工，撤离人员停止作业，加强通风稀释瓦斯浓度小于安全限值之后再组织施工。

2.2瓦斯浓度监控方案

林织铁路坪子上隧道，出口正洞、平导作为一个整体，采用自动监测系统和人工检测，共同组成坪子上隧道瓦斯安全防控监测系统，相互印证，确保铁路瓦斯隧道工安全。

隧道内固定设备及电线路均采用防爆型，移动设备安装瓦斯浓度传感器，将瓦斯浓度和洞口的电力和通风系统连接，当瓦斯浓度超标时，通过瓦电闭锁和风电闭锁系统将除通风机之外的所有设备全部同时强制性熄火停工，启动第二台通风机加强通风，稀释瓦斯浓度到安全值之内。

2.3瓦斯监控防治区域划分

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平导超前正洞，平导出口设为瓦斯防治一区，正洞设为瓦斯防治二区，在洞口设置瓦斯监控室，人员实行三班倒，监控自动监测系统采集的数据，洞内设流动性瓦斯检测员24小时值班，人工采集的数据与自动监测系统的数据相互印证。 3、自动监控系统的选型与配置 3.1、自动监控系统的选型与配置计划

坪子上隧道气体构成复杂，赋存状态也极复杂，且危害性极大。选用重庆煤科院生产的KJ-90型煤矿综合监控系统。该系统由地面中心站、局域网、远程数据终端、通信接口装置、洞内各作业面分站、隔爆兼本质安全型多路电源、远程断电器、各种矿用传感器和机电控制设备、及KJ-90安全生产监控软件、局域网软件组成。

为了满足隧道监测的高标准要求，创造一个安全、高效的施工环境，根据瓦斯隧道的实际需要，并从本项目的具体实际出发，做到配置合理、预留扩展余地、技术先进、性价比高，确保系统性能高质量、高可靠性。 3.2 KJ90监测系统结构及工作原理 3.2.1系统结构

系统主要由地面中心站，作业面分站传感器及控制器三部分组成，系统结构如图1。 3.2.2系统工作原理

本系统主要监测隧道的瓦斯浓度、风速及风机运行等参数，在洞口监控值班室进行24小时不间断监测；并在以上参数超限时自动报警，并切断隧道施工用电，保证铁路隧道施工安全。系统工作原理见图2。 3.3 KJ90监测系统详细布置

（一）中心机房设在离正洞隧道口约100米的值班室，机房设备有监控主机、数据接口、电源避雷器、UPS，主机配KJ90监控软件，在坪子上隧道洞口值班室和洞门分别安装信号避雷器一台。

（二）监控分站2台均放在距洞口附近，到洞口用两芯带屏蔽的矿用主通讯电缆；在各掘进工作面分别放置一台瓦斯传感器，距离掌子面300m左右，或在二次衬砌前后安装一台15m左右安装一台，系统现场布置示意图3。 4 人工瓦斯检测

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4.1人工检测瓦斯浓度设备配置

专职瓦检员须佩戴便携式智能光干涉甲烷测定器和便携式甲烷检测报警仪；隧道施工的工序的工班长和管理人员或其他检查人员，必须佩戴便携式甲烷检测报警仪，随机检测瓦斯浓度。

4.2瓦斯检测规定 4.2.1检测要求

1）凡需要进入隧道洞内的人员，都必须进行进洞登记和安全检查。

2）人工检测点：隧道掘进面、断面发生变化处、二次衬砌台车两端、已挂防水板地段前后20米范围、避车洞和隧道调头道，安装在隧道内的机电设备等。

3）开挖掌子面瓦斯浓度检测次数和频率，瓦斯日报、浓度超标等处理需满足《煤矿安全规程》和《煤与瓦斯突出规定》相关规定。 5、设备及人员配置 5.1专业技术人员配备

瓦斯监测与防治采用与重庆煤科院合作，由重庆煤科院提供技术服务和提供瓦斯监测设备的配备、安装、培训和现场指导。

配备1名专业技术工程师全面系统负责瓦斯防治工作，遇到重大技术问题时可与业主、建指、监理、瓦斯处置顾问单位及施工单位集中讨论、研究、协商制定方案措施解决问题。 5.2瓦斯防治专业队伍

瓦检员9名，瓦斯监测工9名，一支有经验的超前钻探队伍，负责隧道所有区的超前钻控工作，对掌子面前方煤层钻探检测；煤矿井下电工3名。 5.3监控系统使用注意事项

1）除监测工外，其它人不得对设备进行打开使用等。 2）电缆按要求吊挂整齐，出现破损及时更换。

3）工作面瓦斯浓度传感器距隧道掌子面不得超过10m，在隧道施工过程中及延接电缆，传感器悬挂在距离隧道拱顶约25cm；放炮时应将传感器调整到安全地方、放炮后及时放置到开挖面。

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4）二次衬砌台车前方的瓦斯浓度传感器距离衬砌台车前端15m，悬挂于二次拱顶混凝土约25cm；移动台车时需同时移动传感器。

5）施工中传感器出现故障，或系统不满足安全要求外，及时更换或更新系统。 结束语，坪子上隧道子开工到2014年安全通过瓦斯工区，除有效的对隧道瓦斯浓度进行监测外，瓦斯监控检测系统安全有效运行，严格执行一炮三检，三人连锁放炮等相关制度，确保了隧道的安全施工，并对瓦斯隧道的施工从无到有，培养了一批批瓦斯隧道施工的专业人员。

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