中铁隧道集团二处有限公司蒙华铁路项目部 山西运城 044000
摘要：中条山隧道1、2、3号斜井洞身长、纵坡大、地质复杂、涌水量大、洞口处于山谷沟底，在施工中易出现斜井溜车、突泥涌水、洞内火灾及洞外洪涝淹井等风险，为保证斜井施工期间的安全，结合现场实际情况，设计了斜井安全报警系统，一旦发生上述四种险情，能够及时报警，为人员的撤离赢得宝贵时间，全面启动应急预案，最大限度的保证人身安全，减少事故损失。
关键词：斜井；安全；报警系统
引言
伴随着经济的发展，科学技术取得了飞速发展，各种新技术、新设备以及新工艺在各行各业发展建设中得到了广泛的应用，并在实际运用过程中取的了良好的效益[1]。随着近年隧道技术成熟，一些长、大、地质复杂的隧道不断的施工完成，为保证工期、改善通风、排水及用电等[2]，就不可避免的要设置斜井，而斜井施工和使用期间不可避免的出现危及安全的险情，如溜车、突泥涌水、洞外洪涝淹井及洞内火灾等，如何预防、处置这些险情，减少损失成为斜井施工的重要课题之一。
1工程概况
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道重点控制工程MHSS-3标段位于山西省运城市，起讫里程为：DK614+862.04～DK633+608，全长18.746km，路基工程分布在隧道两端。中条山隧道线路穿越中条山山脉。隧道进口端位于运城市盐湖区境内，出口端位于运城市平陆县常乐镇刘卫庄村。中条山隧道设计为双洞单线隧道，一般段线间距设计为35m，隧道最大埋深约840m。全隧设5座斜井和1座平导等6个辅助坑道。其中2号斜井长2429m，设计综合坡度11.24%；3号斜井长2045m，综合坡度11.34%；两斜井承担的施工任务：斜井长4474m，正线左右各5715m。
2问题的提出及措施
中条山隧道2号、3号斜井长度均在2000m以上，斜井坡度陡、垂直高差均在220m以上，且地质条件复杂、穿越断层及第三系富水层，斜井井身设计正常涌水量1.3万m³/d，斜井承担正洞段设计正常用水量1.6万m³/d（最大涌水量达5万m³/d，从目前施工实际统计来看，3#斜井涌水量已经达到6.6万m³/d），易发生溜车、突泥突水；两斜井洞口位于同一河沟底部，距离河床流水面仅8m高差，河流上游汇水面大，山沟狭窄，山洪爆发会危及斜井安全，造成洪水泥石流倒灌斜井。
施工掌子面突泥涌水，洞内施工范围内火灾，斜井运输溜车，洞外山洪等险情，时时处处危及施工安全。为解决问题，从安全管控需求出发，设计斜井安全报警系统，通过多种传感器时时刻刻监控险情的变化，一旦测量值接近或者达到报警阈值，系统会立即自动报警，为人员快速撤离赢得宝贵时间，应急预案全面启动，有效控制事态扩大，减小损失，保证安全。
3系统功能介绍
3.1一般功能
3.1.1交通报警
所有进出斜井的轮式车辆，在正常行驶中因传动系统、方向系统或者刹车系统失灵等机械故障，或者因为超速失控，发生溜车险情时，对本车辆乘坐人员、斜井下游施工人员及其它设备均构成重大威胁。当溜车险情发生时，车载雷达测速装置自动发车报警信号（司机在驾驶中也可手动按下报警开关），无线发射器发出报警信号，安装在边墙上的无线接收模块收到信号启动报警电路，让沿途中间控制箱、斜井底部末端控制箱和值班室的主控制箱上的黄色警灯和警笛工作，提示人员和车辆提前避让和采取措施。与此同时本车的车载警灯和警笛电路也正常工作（司机在驾驶室内还可以通过话筒喊话），达到提醒和警示的目的。另外安装在边墙上的中间控制箱，还有手动报警按钮，如果有行人经过时，发现车辆溜车失控，也可帮助按下应急按钮报警。
3.1.2洞外防洪报警
2号、3号斜井洞口受地理位置的限制，设计出口都位于河沟谷底，河沟上游汇水面积大，且沟深狭窄，井口与河床流水面高差仅有8m，如遇极端天气，发生山洪，很有可能造成洪水倒灌进入斜井，危及洞内施工人员安全。在河床适当位置，安装有水位传感器（值班室主控箱有手动警报按钮），可将防洪报警信号直接发送到斜井底部和施工掌子面，绿色警灯和警笛会发出报警，提醒洞内人员及时撤离。
3.1.3洞内水灾报警
2号、3号斜井正洞施工后，将有8个独立的施工掌子面，其中4个位于大里程方向，是顺坡排水（隧道正线单一的设计坡比5‰），4个小里程方向，是反坡排水。尤其是3#斜井往大里程方向，沿途要经过灰岩、夹黄色泥岩到第三系的砂质泥岩，经过多处断层和宽张裂隙带。如果其中1个掌子面发生较大突水，不但会危相邻掌子面，很有可能蔓延至整个斜井4个掌子面和斜井底部。在每个掌子面和后方成型水沟适当位置，安装有水位传感器（中间控箱有手动警报按钮），可将水灾报警信号直接发送到其它3个作业面、斜井底部和洞口值班室，兰色警灯和警笛会发出报警，提醒洞内人员及时撤离。
3.1.4洞内火灾报警
斜井或者正洞内掌子面、二衬作业面，因施工需要，洞内存放有大量的易燃材料，动火的地方多，电线路较多，稍有不慎可能引发火灾。当险情发生时，火灾报警传感器及时发出报警信号（中间控制箱上设有手动报警按钮），告知其它作业面的人员可以立即组织疏散或开展自救，同时洞外值班室红色警灯和警报警，第一时间全面启动应急预案，扩大响应范围。
3.2功能扩展
系统目前功能较少，都是通过自动（或手动按下按钮）报警，在应用推广中不断完善报警信号的种类和增加自动预警的功能，同时预留接口，为和其它系统联机做好准备。可以增加有害气体、氧气浓度、瓦斯气体检测等，当达到报警阈值后自动调节变频器来控制通风机；在隧道内增加视频监控和语音对讲功能，方便沟通和后台调度；增加空压机组、自备应急发电机组集群控制和远程控制等。
4系统组成
如图1所示，斜井安全报警系统由五部分组成：主控单元、车载报警发射单元、接收单元、系统供电单元、显示单元。车载报警发射单元和接收单元都有地址编码，当一种或几种报警信号发出，能在显示屏上显示报警种类和发生位置，这对险情的判定、人员疏导、应急响应和险情的处置非常重要。
图1斜井报警系统原理图
5现场运用
通过安装在2、3号斜井中的试验段，电缆长1000m，通电调试、长时间通电可靠性测试，从2016年2月至4月，测试洞内温湿度、爆破震动对电子元件的影响，高低压电缆对控制信号的干扰，结果显示系统性能稳定，各信号能准确传送和报警，已经达到稳定使用要求。测试完成后，截止2016年底，对2、3斜井已开挖成洞的4400多米斜井，按间隔300m设置设置无线接收报警装置，覆盖所有施工范围，对进洞的轮式车辆安装无线报警装置95套，水位报警器10套，火灾点型传感器20点位。图2是现场实际使用情况图片
斜井安全报警系统作为安全管理的一种重要辅助手段，能稳定高效运行，准确报警，应用到工程实例中是完全可行的。在集团公司范围内长大斜井施工中推广应用，目前已经有13个项目21座斜井安装了这套斜井安
全报警系统，图3是其中一次现场观摩学习实景。应用到类似的隧道及地下空间施工领域，对于安全管理同样具有较强借鉴和引导作用。
参考文献：
[1]文夏.中小企业管理与科技 2015，（2）.].CN 13-1355/F.（Wen Xia The management of small and medium-sized enterprises and technology 2015，（2）CN 13-1355/F.）
[2]铁道部第二工程局.铁路工程施工技术手册[M].1999，（10）.（The second Engineering Bureau of the Ministry of railways[M].1999，（10））
[3]齐东全.数码世界 2016（4）CN12-1344/TP（Qi Dongquan.Digital world 2016（4）CN12-1344/TP）
[4]周坤 计算机远程终端监控系统 2008（5）（Zhou Kun computer remote terminal monitoring system 2008（5））
论文作者:杨正雄,闫有春
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/18
标签：斜井论文; 隧道论文; 险情论文; 洞内论文; 控制箱论文; 信号论文; 报警系统论文; 《基层建设》2018年第2期论文;