摘要：近年来，我国铁路公路等修建过程中瓦斯隧道所占比例越来越高，对于瓦斯隧道施工技术的要求也日趋增高。本文结合铁峰山隧道施工实际，探讨了煤层瓦斯隧道的施工特点，并提出了煤层瓦斯隧道施工的注意事项。
关键词：煤层瓦斯隧道；施工技术；注意事项
随着我国交通事业的不断发展，穿越煤层的瓦斯隧道建设越来越多，施工难度也越来越大。例如铁峰山隧道有一段正穿刘家沟煤矿段K5、K3煤系地层，存在采空区、瓦斯突出、煤层自燃等的危险，施工难度极大。因此，对于煤层瓦斯隧道的施工特点及注意事项的研究是很有必要的。
1、煤层瓦斯隧道的施工特点
1.1需配备地质信息预报系统
由于煤层瓦斯隧道施工的特殊性，其施工环境危险系数较高，因此其超前地质预报工作就显得尤为重要。一般的地质预报采用地质调查、TSP超前地质预报、地质雷达、瞬变电磁仪法及超前探孔。其中TSP超前地质预报、地质雷达及瞬变电磁仪法应在接近预计的采空区桩号前300米开始探测，超前探孔在异常段落前100米开始探测，超前预报在隧道径向的距离应不小于10米，TSP超前地质预报、地质雷达及瞬变电磁仪法超前预报在施工前应做好相应的预报方案等技术的结合来进行地质预报，同时还有一些大型的煤层瓦斯隧道施工中会使用更为先进的信息化、计算机化的设备来进行地质信息预报，预报时效性和准确率更高。
1.2需配备危险监测系统
煤层瓦斯隧道中的危险监测系统一般分为两种，第一个种是人工监测系统。由于煤层瓦斯隧道施工的特殊性，其施工环境中可能存在瓦斯等对人体有害的气体，因此在煤层瓦斯施工过程中需要配备具有相关资格的瓦检员，同时瓦检员还会配备便携甲烷传感器等有害气体的检测仪器；另一种是全天候自动监测报警系统。工况环境中会安装瓦斯探头，一旦探头发现瓦斯气体，信息就会反馈给控制中心，然后控制中心会发出警报并切断工作用电源。铁峰山隧道采用人工监测（使用便携式瓦斯检测报警仪）与自动遥测（瓦斯自动探头与瓦斯测报中心）相结合的方式，在进出口洞外设置瓦斯监测中心，在洞内布置远距离瓦斯探头（在开挖工作面、二衬工作面、回风流中各布设一个），连续监测洞内瓦斯浓度以确保施工安全。
1.3配备进洞管理系统
煤层瓦斯隧道的施工环境中一般会配备进洞管理系统，这个系统由两个部分组成，一部分是进洞人员自动跟踪系统，一部分是人工值班制度。前者有电子信息设备通过要求进洞人员刷卡等方式自动跟踪进洞人员，后者是指执行人工值班制度，通过设置专门值班室、人工登记、巡逻等方式跟踪进洞人员。完善的系统管理系统对于施工人员的保护、事故的发生时的救援工作都有十分重要的作用。
1.4电力管理良好
煤层瓦斯隧道内的电力系统的良好管理不仅能够提供电力保证整个施工设备以及安全检测设备的运行，而且良好的电力设备管理对于事故后的救援也意义重大。瓦斯段的电气作业和机械设备可采用非防爆型，瓦斯段内应采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。瓦斯段内固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用矿用一般型电缆、恺装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆，良好的电力管理包括制定专门的电力管理方案、电力供应采用多电源供电、电力系统维护及时等。
1.5施工环境通风系统设计良好
瓦斯隧道通风方式尤为重要，低瓦斯工区的施工通风方式应采用压入式，瓦斯工区设置不间断通风系统，从洞外引入新风，通风所需风量，应按照爆破排烟、同时工作的最多人数、作业机械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。同时满足瓦斯工区施工中风速不宜小于1m/s，全隧道最低风速不小于0.5m/s。同时必须加强对隧道拱顶、横通道、台车内部等瓦斯易积聚处的通风工作。通风系统的电源应稳定可靠，其电源必须应采用双重电源供电，保证施工期风机的连续运转。同时应设置必要的消防设施并配备专门的救护队，以便应对瓦斯突出伤人等突发事故。瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。当停风区中瓦斯浓度不超过1%，并在压入式局部通风机及其开关地点附近10 m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。当停风区中瓦斯浓度超过1%时，必须制定排除瓦斯的安全措施。回风系统内还必须停电撤人。只有经检查证实停风区中瓦斯浓度不超过1%时，方可人工恢复局部通风机供风的坑道中一切电气设备的供电。瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2%。
1.6爆破作业特殊
由于煤层瓦斯隧道处于煤系地层之中，其爆破作业与一般的爆破有许多不同之处，包括煤层瓦斯隧道爆破使用的炸药必须是专用的炸药，爆破起爆方式必须是电力起爆、并使用煤矿许用电雷管，装药方式和装药量有特殊要求等。
1.7安全保障体系尤为重要
由于瓦斯隧道的特殊性和危险性，制定相关的安全保障体系和制度以及应急预案尤为重要，建立健全安全生产组织机构，建立强有力的安全生产保证体系是重中之重。项目部应成立安全生产领导小组，设安质环保部，配备专职安全工程师，工班配兼职安全管理员。主管领导亲自抓安全，各级按施工要求配备专职安全员，专职负责有关员工的安全和治安保卫工作及预防事故的发生并报当地治安部门备案。安全机构人员要称职，有权根据有关规定发布指令，并采取保护性措施防止事故发生。特殊工种（电工、电焊工、驾驶员、爆破工）要经专业培训，并持有专业主管部门签发的合格证上岗，严格按照方案施工，对各种突发事件要事先进行演练，确保施工安全可控。
煤层瓦斯隧道施工的注意事项
2.1注意煤层瓦斯隧道的绝对瓦斯涌出量
在正常的施工情况下，煤层瓦斯隧道单位时间内涌出的瓦斯量叫做绝对瓦斯涌出量。其一般可以通过总回风风量以及瓦斯浓度测试出来。隧道内的绝对瓦斯涌出量和隧道所处的地质情况有很大的关系，一般来说，接近煤层时瓦斯涌出量会显著增加。人们可以通过测定绝对瓦斯涌出量来确定隧道的瓦斯等级。由中铁十一局集团有限公司承担建设的铁峰山隧道正穿刘家沟煤矿段K5、K3煤系地层该段煤层具有燃性，煤尘具有爆炸性，为主要瓦斯逸出区。
2.2完善安全监测系统
完善的煤层瓦斯隧道安全系统应该包括能够提前预测地质信息的地质信息预报系统，能够及时发现危险的危险监测系统以及能够跟踪施工人员的进洞管理系统等。对于地质信息预报系统，可以加大信息技术的应用，提高整个系统地质信息预报的时效性和准确度；对于危险监测系统，可以采用互补型的监测方式，避免单一监测方式带来的数据不准确问题。一方面，可以采用人工监测方式和全天后自动监测报警系统进行互补，自动监测报警系统可以24小时不间断监测隧道内的工况，及时发现瓦斯泄漏等危险情况，而人工监测可以弥补自动监测系统的监测盲区，随时对一些细微的地方进行安全监测；另一方面，可以采用便携式沼气报警仪、便携式光干涉式甲烷测定器以及瓦斯监控系统等多种监测设备协同工作，共同监测安全情况，保证相关数据的准确性。另外，进洞人员管理也应采用人工值班制度与进洞人员自动跟踪系统互补工作，通过人工值班登记、巡查和电子设备刷卡进洞等方式，确保掌握每位进洞人员的相关情况，便于进洞人员的管理和事故发生时的救援行动。铁峰山隧道施工过程中，制定了瓦斯监测和安全施工细则，并采用了较为完善的危险监测系统，较好的保证施工过程中的安全问题。
2.3使用合适的电力设备
由于煤层瓦斯隧道施工环境的特殊性，其施工电力设备的选用需要给与一定的关注。在隧道内非瓦斯区和低瓦斯区可以使用非防爆型电力设备，而对于工作于高瓦斯区和瓦斯突出区的电力设备，一定要选用防爆型的。在铁峰山隧道施工中，由于其存在爆炸性的煤尘，容易发生煤尘和瓦斯综合性爆炸。因此施工中使用的电力设备应该是具有防爆特性的设备。
2.4采用特殊的爆破施工技术
为了适应煤层瓦斯隧道内的施工环境，爆破作业必须采用特殊的爆破施工方式。首先爆破用的炸药必须是煤矿的许用炸药，雷管必须煤矿的许用雷管，并且要使用毫秒延期雷管，最后一段雷管延时不能超过130ms；其次，爆破眼要采用湿钻的方式，孔深不应小于0.6m；再次，装药方式采用正向连续装药，装药量一般不大于炮孔深的1/2，并用水炮泥或者黏土炮泥做好炮眼的封堵；然后，起爆方式采用电力起爆，爆破方式采用正向爆破，电源以及爆破的连接方式最好采用串联连接，并注意安排起爆的对策；最后，在爆破作业中，还要控制爆破产生的空气冲击波及其辅助技术的使用，防止反复叠加的空气冲击波引爆易燃气体。铁峰山隧道施工过程中会穿过煤层瓦斯地段，其爆破施工必须采用特殊的爆破方式，以防止安全事故的发生。
结束语
煤层瓦斯隧道施工技术尚有许多需要探讨的地方，施工过程中需要注意的问题也还需要进一步研究。但是随着信息化技术在煤层瓦斯隧道施工领域应用的增多，相关施工技术、规范的不断完善，相信很多煤层瓦斯隧道施工的问题都会得到解决。
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论文作者:杨永东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/27
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