摘要：某矿山隧道工程在掘进过程中发现煤层瓦斯，且已混合到空气中无色无味，经专家初步分析判断，若发生瓦斯喷出或岩(煤)与瓦斯突出，将严重破坏隧道作业，甚至造成巨大的人员伤亡和财产损失。本文从防范处置瓦斯入手，通过对隧道瓦斯成因及危害性进行分析和探讨，在采取一系列防范措施的基础上，提供了一套简易分析计算的方法，从而为后续瓦斯治理施工图设计和监测提供了依据，最终达到快速彻底治理瓦斯危害的目的。
关键词：瓦斯隧道；掘进通风；方案；探讨
1 引言
某矿山隧道掘进至1200m时发现瓦斯，加上待掘进部分，该瓦斯隧道总长度达到1800m。隧道形状为半圆拱型，掘进巷道高5m、宽3.5m，炮掘、锚喷支护。施工单位在第一时间采取了停工抢险，有效避免了安全事故。经专家判断，该瓦斯系煤层瓦斯。瓦斯混合到空气中危害极大，若发生瓦斯喷出或岩(煤)与瓦斯突出，将严重破坏隧道作业，甚至造成巨大的人员伤亡和财产损失。
2瓦斯的成因及危害性分析
2.1瓦斯的生成
煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的，其成气过程分为两个阶段，第一阶段为生物化学成气时期，第二阶段为煤化变质作用时期。煤层经过漫长地质年代煤化过程生成的瓦斯，在其压力与浓度差的驱动下进行运移，其中大部分脱离产气煤层排放到古大气中；当在运移途中遇到良好的圈闭和贮存条件时，会聚集起来形成煤层气藏(天然气藏)。从广义上讲，瓦斯是指煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有毒有害气体的总称，甲烷所占比重80％以上。从狭义上讲，矿井瓦斯单指甲烷。
2.2 瓦斯的危害性
2.2.1 窒息性
甲烷虽然无毒，但其在空气中的浓度增大，能使空气中氧浓度降低至10％以下。矿井通风不良或不通风的巷道，往往积存大量瓦斯。如果人员未经检查就贸然进入，因缺氧会导致昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿井屡见不鲜。
2.2.2 燃烧性和爆炸性
瓦斯在适当的浓度和条件下能够燃烧和爆炸。当空气中瓦斯浓度3%～5%或者瓦斯浓度大于等于16%，且遇到火源或高温能量时，瓦斯能够燃烧；当空气中瓦斯浓度5%～15%，且遇到火源或高温能量时，瓦斯能够爆炸。
2.2.3岩(煤)与瓦斯突出
在隧道掘进过程中，当条件具备时，会发生瓦斯喷出或岩(煤)与瓦斯突出，对隧道掘进作业产生严重的破坏，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。
3瓦斯隧道掘进及通风方法
3.1掘进方法
瓦斯隧道参照《铁路瓦斯隧道技术规范》要求，瓦斯工区的爆破作业必须使用安全等级二级的煤矿许用炸药、煤矿许用电雷管。
隧道采用炮掘工艺，YT28型气腿式凿岩机打眼。垂直楔形掏槽，掏槽钻孔深度2.2m，掏槽钻孔角度65～75°；辅助眼钻孔深度2m，掏槽钻孔角度90°；周边眼钻孔深度2m，掏槽钻孔角度85°。循环二级煤矿许用炸药40kg。
3.2掘进通风方法
掘进工作面属于高瓦斯工区，高瓦斯工区的施工通风方式应采用压入式。单巷掘进最大距离1600m，掘进断面积为巷宽×(墙高+0.39×巷宽)=5×((5-3.5)+0.39×5)=16.25m2，设计采用洞外轴流式、局部通风机配Φ600mm抗静电阻燃胶质风筒的压入式供风。
4瓦斯隧道通风系统技术方案
4.1掘进通风设备
4.1.1掘进通风量
瓦斯隧道掘进通风量必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。
4.1.2确定局部通风机类型
根椐以上计算结果选用SDF(C)-№11.5型隧道施工专用轴流式通风机。鉴于隧道长度长、压入式通风排烟困难，设计在隧道口50m内安装一台SDS(Ⅱ)-7.1型防爆型射流风机，每隔500m设置一台FBD№4.5/2×5.5型防爆型局部通风机；在二衬台车、掘进工作面分别设置一台FBD№5.6/2×11型防爆型局部通风机。
4.2压缩空气设备及管道系统
4.2.1压缩空气设备
压缩空气站设在隧道口附近场地，站内布置空气压缩机，供掘进工作面的风动设备及压风自救系统压缩空气。掘进工作面共使用YT28型风动凿岩机4台、MQT-120/2.2型锚杆打眼钻机1台、HPC-5型混凝土喷射机1台。供气距离1500m。螺杆空压机1台，随主机配电动机N=132kW、V=380V。设计考虑利用2台工作，1台备用。
4.2.2压气管路系统
压缩空气管道的管径按照掘进工作面最远供气距离确定。压缩空气管道内径由下式计算：
(3)压风自救系统
在隧道掘进巷均铺设有压风管路，每100m安设出风口及减压装置，并与防尘管路出水口错开。掘进工作面25～40m范围内设有2组压风自救装置，在开挖台车向外25～40m处安装一组压风自救装置。然后迎头向外每隔100m安装1组压风自救装置；爆破地点、撤离人员与警戒人员所在位置以及回风巷有人作业处等地点均设有1组压风自救装置；每组压风自救装置配备6个ZYJ型自救器。
5 结语
当发生隧道瓦斯危害时，施工单位应在第一时间采取停工抢险，可有效避免安全事故。通过后期施工应用实践证明，在瓦斯隧道掘进中采取合理有效的控制手段，把握好掘进方法和通风技术方案显得尤为重要，而采用简易分析计算方法可为快速治理瓦斯提供相关设计、监测依据，并在后续施工中坚持对瓦斯气体进行密切监测和掌控，能够达到力求减小或者彻底根除瓦斯危害的效果。
参考文献
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［5］戴胜念．浅析隧道工程施工安全风险管理研究［Ｊ］．四川建材，2015．
论文作者:冯潇月1,冯国祥2,王志伟2
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/9
标签：瓦斯论文; 隧道论文; 工作面论文; 压缩空气论文; 钻孔论文; 浓度论文; 煤层论文; 《科学与技术》2019年第04期论文;