中铁一局四公司 陕西省咸阳市 712000
摘要：硫化氢是一种毒性较大的腐蚀性气体，具有强烈的神经毒性，对粘膜有强烈刺激作用。低浓度的硫化氢气体对呼吸道及眼的局部刺激作用明显；短期内吸入高浓度硫化氢后出现流泪、眼痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉部灼热感、咳嗽、胸闷、头痛、头晕、乏力、意识模糊等，浓度越高，全身性作用越明显，表现为中枢神经系统症状和窒息状。高浓度的硫化氢气体可直接抑制呼吸中枢，引起窒息而死亡。硫化氢气体通常存在于岩层裂隙或溶洞中，硫化氢气体在地层压力作用下已形成为压缩性气体，一旦释放出来硫化氢气体浓度超过容许浓度会造成职业危害。
关键词：公路隧道；硫化氢；防治；措施
1、工程概况
米仓山特长隧道开工建设又开辟一条成都至汉中的连接通道，缩短了陕西与川东北地区巴中、南充等的距离，并可进一步加强四川与西北、华中地区的经济联系。米仓山隧道主洞施工里程为右线K39+734～K45+800段、左线ZK39+699～ZK45+800段，线路全长右线6.066km，左线6.101km。
2015年3月6日米仓山隧道右洞在施工至K40+851时，洞内立架班组及喷浆班组施工人员出现眼睛红肿、疼痛、视力模糊、皮肤瘙痒蜕皮等症状，经汉中市医院确诊为有害气体伤害。
3月9日汉中市环境监测中心站监测硫化氢含量为206mg/m3，超出最高容许浓度10mg/m3约20倍（汉市环监（2015）第36号）报告。继续停工，购买压缩氧自救器及防毒面具、购买自动探测和人工检测仪。
3月12日汉中市环境监测中心站监测硫化氢含量为704mg/m3，超出最高容许浓度10mg/m3约70倍（汉市环监（2015）第55号）报告。进洞人员配备压缩自救器及防毒面具，左右洞掌子面洒碳酸钠溶液并各增加一台11KW局扇。
2.硫化氢气体基本知识
2.1硫化氢气体知识
硫化氢是一种无机化合物，有特殊的臭蛋气味，这种气味的感觉阈值因人而异，相当程度上取决于个体的敏感性。极易溶解于水，标准状况下水中溶解度为2.6.标准状况下的密度是1.5392g/L，是空气的1.19倍。硫化氢化学性质不稳定，在空气中可氧化二氧化碳，在空气中燃烧产生淡蓝色的火焰，与空气混合时会发生爆炸，其爆炸极限的体积比是4%~44%。由于现行隧道设计与施工规范缺乏硫化氢有害气体最高允许浓度标准，一般建议最高允许浓度为6.6ppm。
2.2硫化氢气体常见的化学反应
（1）硫化氢燃烧与爆炸
在空气中点燃硫化氢生成二氧化硫和水： 2H2S + 3O2 =2SO2 + 2H2O。若空气不足或温度较低时则生成单质硫和水。
硫化氢气体在空气中的体积分数为4%～44%时点燃会发生爆炸。当硫化氢在空气中的体积分数为20%时，即硫化氢与氧气体积比约为5：4反应式：2H2S + O2 → 2S + 2H2O和S+O2 →SO2，所以反应会产生硫，水和二氧化硫。当硫化氢在空气中占到40%，氧气充分的话可充分燃烧，爆炸威力最强。然而空气中氧气只占到21%，所以一般硫化氢气体不会充分燃烧，遇热反应生成硫，硫在氧气补充充足的情况下会发生二次燃烧生成二氧化硫。
3.硫化氢气体的检测仪器
工程施工中硫化氢气体的检测仪器主要有以便携式、泵吸式硫化氢检测仪和在线式硫化氢检测报警器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工程中常用便携式CD4多参数气体测定器，该检测仪主要对一氧化碳（CO）、氧气（O2）、硫化氢（H2S)及甲烷（CH4）气体浓度的测定和报警。检测现场中所测气体浓度超标，仪器可进行声光报警。
4.硫化氢气体危害与防治标准
由于现行隧道设计与施工规范缺失硫化氢有害气体最高允许浓度标准和防治措施相关方面内容，查阅相关文献资料，根据《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分 化学有害因素》 （GBZ 2.1-2007）和《煤矿安全规程》（2011） 要求，硫化氢最高容许浓度为6.66PPM（10mg/m3）。
5有害气体综合治理
5.1成立硫化氢管理领导小组
加强本标段硫化氢安全施工管理，根据目前硫化氢气体情况编制了硫化氢气体施工专项方案和应急预案，成立了硫化氢气体管理领导小组，全面负责本标段硫化氢防治工作安排。
5.2加强硫化氢气体监测
根据对隧道内硫化氢气体浓度检测结果来分析，安排专人用硫化氢气体检测仪器，对洞内硫化氢气体进行了时时监测，随时掌握洞内硫化氢气体浓度的变化。经检测。
人工检测实行三班倒24小时连续检测，每班三人，确保掌子面、模板台车、随时有一名专职硫化氢检测员，另一名硫化氢检测员巡回在横通道、断面变化处检测。带班作业人员及工班长进洞必须随身携带便携式瓦检仪，做到对作业工作面瓦斯浓度即时监测。人工检测频率：正常工序工作地段各作业面每小时检测一次，特殊工序如电焊作业、防水板焊接、塌方处理等重点部位，必须保证全过程检测。对各种通风死角每班进洞检测一次。对硫化氢浓度超过6.6ppm地段，必须加强检测，增加检测的频率为每20分钟一次，如检测发现硫化氢浓度超15ppm（30mg/m3）时，应立即报警，停止超标区所有工作，组织超标区域人员撤出，切断电源，加强通风，待该区域硫化氢浓度降低到6.6ppm以下时，方可恢复正常施工。
米仓山隧道自动监控系统选用重庆研发的隧道施工无线视频、语音及综合参数监控系统。建立隧道无线施工安全管理监控系统包含视频、人员管理、语音对讲及火灾报警、综合参数监测项目。自动监测最主要的三个目的：一是有毒有害气体报警，及时发现警情，提示值班人员按预案进行及时处理；二是取证，提供发生异常事故后视频图像数据分析的依据并备案；三是及时发现并阻止人为的破坏活动。
5.3加大施工通风能力和通风管理
通过巷道式通风、大功率压入通风机和硫化氢气体涌出段巷道中增设射流风机等方式，加速巷道内风速，加强通风措施，所有风机必须处在不间断的高速运转状态下，保证风量满足，确保洞内空气循环速度。用通风稀释的方法将硫化氢气体浓度。
5.4采用注浆进行封堵
根据硫化氢气体易溶于水、易挥发的物理性质，及隧道内硫化氢气体来源于岩体裂隙中和地下水的特点，且地下水作为硫化氢的载体，采用5m深的径向注浆和超前预注浆封堵岩层裂隙及地下水，主要对隧道轮廓线外侧3mm范围进行封堵，减少硫化氢气体的溢出量，注浆封堵材料采用水泥水玻璃浆液。
5.5超前钻孔探测及预排放硫化氢气体
对地质资料提供有水或断层、裂隙多预计有硫化氢气体积聚的地段，采用施作超前长探孔，探测及预排放硫化氢气体，防止硫化氢气体大量突出，以保证爆破时的安全。同时沿隧道掌子面打设加深炮孔，每隔1.5m钻5～6m长的深孔，孔径70mm，预排放岩体中局部裂隙中硫化氢气体，保证开挖施工安全。
5.6在掌子面打钻施工用水中掺入碳酸钠
隧道掘进施工采用的是钻爆法，钻孔时为了排碴、抑制粉尘和冷却钻具，在钻进过程中要通过中空钻杆持续向钻孔区持续注水。为了减少排放到掌子面的硫化氢气体量，就要增加硫化氢气体在液体中的溶解度，溶解度增大了硫化氢气体在液体溶解量，这样就可以有效减少在钻孔作业时排放到掌子面的硫化氢气体。采用钻机在隧道掌子面上钻取炮孔时，将通过中空钻杆向钻孔区注水改成注低腐蚀性的pH值在9～11之间且呈强碱弱酸性的碳酸钠(Na2CO3)水溶液。这样钻孔过程中，溶解于碳酸钠(Na2CO3)水溶液中的硫化氢(H2S)与溶液中的碳酸钠(Na2CO3)发生化学反应。这样能明显增加钻孔过程中排出的硫化氢气体在水中的溶解量，从而能有效减少在钻孔过程中排放到掌子面作业区的硫化氢气体量。
6. 结语
米仓山特长隧道洞内施工人员、机械设备较多，隧道既有瓦斯又有硫化氢、且浓度较高。利用硫化氢气体比空气重，易溶于水的特点，采用化学和物理措施，有效减少隧道施工掌子面区域的硫化氢气体排出量，确保安全生产。
参考文献
[1] 陈伯宪.小间距隧道施工技术浅析[J]. 中国港湾建设. 2006(06)
[2] 霍东发,许国泰.浅析公路路基拓宽工程中的施工[J]. 科技资讯. 2011(08)
论文作者:石锦岩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/10
标签：硫化氢论文; 气体论文; 浓度论文; 隧道论文; 钻孔论文; 碳酸钠论文; 裂隙论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;