甲米一级水电站3#支洞控制段的瓦斯控制

王建兴

(中国水利水电第七工程局有限公司甲米水电站项目经理部，四川盐源 615700)

1 概述

甲米一级水电站位于四川省凉山州盐源县盐塘河干流甲米河上，取水枢纽位于盐塘河甲米村上游约5.3km，距县城约54.7km;厂区位于桃子乡跨棉村，距盐源县城约67km，距西昌市区约220km，盐泸旅游公路沿盐塘河于电站河对岸通过，交通方便。该电站系具有日调节功能的引水式电站，装机3×12MW，设计水头90m，设计引用流量45.45m3/s。电站枢纽建筑物由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽三部分组成。我部中标标段为首部枢纽及引水系统前段工程标，包括首部枢纽及引水隧洞前段(隧0+000～隧7+180)的全部建筑工程、金属结构制作及安装工程。引水隧洞接进水口，首端底板高程2146.65m，隧洞设计纵坡为1.725‰，隧洞断面为马蹄形，开挖直径上半圆为6.2m，下半部分侧拱半径为6.2m，圆心角30°，底部为平底，底宽4.36m。

2 瓦斯情况描述

2009年10月19日，当3#支洞控制段上游侧进尺到k5+794时出现煤层，煤层厚0.1～1.5 m。在未通风的情况下，用瓦检仪对3#支洞控制段上游掌子面进行了瓦斯检测，瓦斯浓度高达10%，二氧化碳浓度为0.56%，后进行通风测试，瓦斯浓度立即降为0.26%，二氧化碳浓度为0.1%，属高瓦斯隧洞。

通过设计代表进一步的现场踏勘了解得知，该段地层为二迭系上统乐平组(P2L)，岩性为中～薄层砂岩、泥岩与页岩、炭质页岩互层，夹煤层及煤线，岩体破碎，稳定性差，隧洞走向与岩(煤)层走向呈69°大角度相交。

3 瓦斯控制方案

为有效预防瓦斯涌出并控制洞内瓦斯浓度，避免瓦斯燃烧和爆炸事故的发生，确保施工人员的人身安全和施工材料设备安全，根据国家“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针和瓦斯隧道“动态设计、动态施工、先判断后处理”的原则，依据施工图设计和《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯隧道技术规范》、《爆破安全规程》等相关规程、规范，制定了有效的瓦斯控制方案。

3.1 成立了控制瓦斯的组织机构

成立了以项目经理为组长的领导小组，领导小组组织实施现场措施，监督、检查项目部瓦斯控制的各个环节，启动应急预案，对危害事故进行处理;成立了以安全部主任为主任的瓦斯安全生产监督管理办公室，全面负责3#支洞控制段瓦斯的日常管理和监控。

3.2 实施了洞内施工通风安全技术措施

3#支洞控制段瓦斯现场采用24h不间断连续供风的通风方式，有效控制了洞内的瓦斯浓度。

3.2.1 通风设备及供配电

(1)隧洞单工作面风机配置为1台2×55kW鼓风机，有效供风能力为2000m3/min，将洞外新鲜空气送入洞内。

(2)采用防爆型隧洞施工通风风机，设两路电源并备300kW柴油发电机，当系统电源停止供电时，发电机电源在15min内启动。

(3)将风机布置在洞口20m以外，风管出风口距开挖工作面的距离不超过8m。

3.2.2 通风要求

(1)通风量和通风力度:将瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度的1/5～1/10。

(2)必要时可根据检测结果及时对通风系统作局部调整，在掌子面增设3kW局部风扇，以保证洞内瓦斯浓度低于0.8%、气温不高于28℃。

(3)施工通风管理。

①成立了一个隧洞通风管理组，每支洞控制段配置管理人员2人，进行现场通风管理。

②经常性地维护保养风机和风管。风管安装必须平、直、顺，在通风管路转弯处安设刚性弯头，弯度应平缓，避免转锐角弯以减小管路沿程阻力和局部阻力，加强日常的维修和管理。当通风系统或设施出现异常时，如通风风管脱节或破坏等，及时组织修复，尽快恢复正常通风。

③由专业人员对现场通风效果和天然气涌出情况进行检测，根据检测结果对通风系统及时进行阶段调整，必须保证内洞瓦斯浓度不超限。

④保证有可靠的备用电源，严禁随意开停机，严禁2台机同时停运，必须保证有一台风机全天候正常运转。如果由于特殊原因造成风机停运，则需立即撤人、断电。

⑤注意施工通风供电线路的维护、管理和检修。

⑥因工序衔接、施工组织等临时停工的施工地点不得停风，不得在停风时作业。

⑦因停电、通风机械设备故障等因素造成的通风系统停止运行时，在恢复正常充分通风后，必须由瓦检员再次检测证实瓦斯浓度不超过0.8%、确认安全后方可恢复施工。

⑧风机司机上岗前须进行专业培训，合格后方可上岗，风机由专业司机负责操作并作好运转记录。

3.3 洞内施工技术措施

隧洞开挖以短进尺、弱爆破为原则，将开挖进尺控制在1.2m内，炸药单耗量控制在0.8～1 kg/m3。整个爆破作业过程实行“一炮三检制”，即装药前、放炮前、放炮后分别检测瓦斯浓度。开挖后及时通风散烟，待瓦斯浓度降低到安全浓度后立即素喷C20混凝土，喷护厚度5cm，将岩石开挖面进行封闭，然后进行后续的支护。施工过程中的注意事项如下:

(1)钻孔作业:钻爆施工作业开挖面附近20 m风流中瓦斯浓度＜1.5%，采用湿式钻孔，炮眼深度≥0.6m，控制眼底深度，保证掌子面齐平，若钻眼遇异常情况立即通知相关人员检查并处理。

(2)装药与连线。放炮地点必须保证风量足，风向稳，局部无循环风，放炮地点20m内风流瓦斯浓度＜1%，掌子面风流无阻塞面≥2/3。

爆破器材的选用:炸药使用3级煤矿许用岩石乳化炸药，雷管使用延时130ms以内、段位1～5段的煤矿许用电雷管，采用导爆索进行爆破，起爆器使用200型防爆起爆器。

装药必须确保炮眼干净。装药长度:若炮眼深度小于0.9m，则装药长度≤炮眼深度的1/2;若炮眼深度大于0.9m，则装药长度≤炮眼深度的2/3。炮孔堵塞材料使用粘土。炮孔封堵长度:炮孔深度为0.6～1m时，封泥长度不应小于炮孔深度的1/2;炮孔深度﹥1m时，封泥长度不小于0.5m;炮孔深度﹥2.5m时，封泥长度不应小于1m。周边光爆孔应用炮泥封实且封泥长度不得小于0.3m。注意:①电雷管或电雷管药包进入爆破区装药时，停电，撤出无关人员，用防爆灯照明作业。②不能在同一工作面使用两种不同的炸药。

(3)爆破作业。爆破地点附近20m内风流瓦斯浓度＜1%。

一个开挖工作面使用一台防爆型起爆器电力起爆、光面爆破，爆破人员操纵放炮的地点设在进风侧反向风门之外。注意:操作起爆器后，无论起爆与否，必须切断起爆器电源。

(4)爆破后通风15min，瓦检员检查爆破效果、通风效果和瓦斯浓度。若瓦斯超限，则爆破后15min救护队员检查开挖工作面爆破效果及瓦斯浓度等，若不安全，则延长瓦斯扩散时间直至安全，开动局部风机通风30min后，瓦检员检查开挖面、回风道中的瓦斯浓度。

瓦检员检查瓦斯浓度和二氧化碳浓度，若瓦斯浓度大于0.8%，则洞内立即切断电源;若瓦斯浓度和二氧化碳浓度分别大于1%和1.5%，则加强通风直至满足要求后检查是否有瞎炮、残炮，若有，则立即处理。在确认无瞎炮、残炮后，解除安全警戒，恢复洞内供电，随后立即对开挖面喷护C20混凝土，对断面进行封闭。

3.4 洞内机电设备的改造

在支洞口安置矿用低压变压器，进洞施工机械设备严格按要求进行改造。

3.4.1 电 缆

洞内施工用电缆由原来的普通铝芯电缆更换为防爆电缆(VV3×120mm2+1×70mm2)。

3.4.2 照明灯

洞内系统照明采用ExdI型矿用防爆照明灯，操作工人采用KL205型矿灯。

3.4.3 机械设备

对洞内施工的机械，如挖掘机、装载机、汽车等均安装排气管阻火器、防爆开关、过热保护装置、温度检测报警装置并涂刷摩擦防火花涂层，同时加强日常保养维护。

对于其它设备(如喷浆机、焊机等)，加强日常保养维护。

3.5 消防安全管理

(1)严禁火源进洞，洞口值班房附近不得有火源。(2)洞内严禁使用碘钨灯、普通灯泡等产生高温和火源的电气设备。(3)洞内从事电、气焊作业时，增加局部风扇，将瓦斯浓度控制在0.3%以内。(4)洞内必须不间断抽水，以保证掌子面洞挖施工条件。(5)未经许可，施工人员不得在洞内进行可能导致高温与发生火花的作业。(6)运输车辆安装尾气排放净化器，防止所排放尾气中带有火花。(7)洞内不得存放各种油类，将废油及时运出洞外，不得洒在洞内。(8)洞内待用和使用过的棉纱、布头和纸张等必须存放在密闭的铁桶内。(9)在进出口洞外分别备足消防用砂。(10)进出口洞外分别设一高压消防水池。(11)洞内布置的施工用水管每隔100m设置一个阀门(消火栓)。(12)洞内设置一定数量的干粉灭火器。

3.6 施工人员的管理及安全教育培训

(1)开工前，对所有参予施工作业及管理的人员进行瓦斯安全技术培训，经考试考核合格后方可进洞作业。其中瓦检员、电工、爆破工等特种作业人员须经专业机构培训考核合格，持证上岗。

(2)对调换工种人员重新进行安全技术培训。

(3)在培训的基础上，利用各种会议和班前会、安全活动和安全宣传对职工普及隧洞地层、地质及构造情况、天然气成因、物理化学特性、预防措施、瓦斯突出特征、原理、危害性等基础知识，使职工对天然气概念、性质、危害、赋存和涌出形式等有基本认识。

(4)对进出洞人员、车辆实行统一归口管理。

(5)在进出口洞口分别设专人24h值班，登记、检查进出洞人员和车辆。进出洞人员自觉接受值班人员的检查和登记。

(6)每周进行一次瓦斯安全教育，每月进行一次瓦斯全面检查并总结本月瓦斯预防工作。

(7)进洞作业人员不得将火柴、打火机、手电筒及其它能自燃的物品等带入洞内。

(8)进洞作业人员不得穿戴易产生静电的服装(化纤衣服等)，必须穿棉质工作服，配置专用矿灯、矿帽、矿鞋。所使用的矿灯不得有漏液、电线破损、封密不严、灯头松动、外壳破损。

3.7 瓦斯的施工监测

瓦斯的监测检测采用SL－808A瓦斯、液化石油气检测仪人工移动检测。

(1)检测地点。除固定监测地点外，主要检测放炮地点附近20m内、装车道、电动机、开关、电缆接头、超前孔附近。监测检测点布置:采用断面6点法检测，即拱顶点、两拱脚点、两边墙脚点和底板中线。

(2)检测频率。①24h不间断轮流流动检测隧洞内各处瓦斯浓度。②检测段内瓦斯浓度含量在0.5%以下时，每隔0.5至1h检查一次;0.5%以上时，应随时检查，不得离开掌子面，发现异常及时报告并采取有效措施保证施工过程安全。③加强对洞内死角，尤其是隧洞上部、坍塌洞穴、避人(车)洞等各个凹陷处通风不良、瓦斯易积聚地点的检测。

4 施工应急救援预案

成立以项目经理为组长的应急救援小组。

4.1 应急救援方针、原则、目标

(1)应急救援方针:坚持以人为本，坚持预防为主，坚持快速、高效。

(2)应急救援原则。

①以人为本，安全第一。把保障人民群众的生命财产安全和身体健康、最大限度预防和减少安全事故灾害造成的人员伤亡作为首要任务，切实加强应急救援人员的安全防护。充分发挥人的主观能动性，充分发挥专业救援力量的骨干作用和人民群众的基础作用。

②预防为主，平战结合。贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，坚持事故灾难应急与预防工作相结合。做好预防、预测、预警和预报工作，做好常态下的风险评估、物资储备、队伍建设、完善装备、预案演练工作。

③应急救援目标:尽快控制事态发展，最大限度降低人员的伤亡和财产损失，尽快恢复正常的生产、生活状态。

4.2 灾情预防及救援工作

(1)灾情预防。大力宣传隧洞瓦斯的防范措施、自救常识等，努力提高相关人员的防范意识，定期召开瓦斯隧洞施工安全会议，强化全体职工的防范意识，每周进行一次防瓦斯安全教育。制定瓦斯防范工作奖惩制度，强化各部门的自身职责，加大安全检查力度，从根本上消除隐患。在瓦斯隧洞洞口设置警戒标志、进洞须知等，并设置栏杆，24h专人值班，对所有进洞人员进行登记、安全检查，禁止携带打火机、手机、手电筒、火柴等物品进洞，进洞作业人员不得穿戴易产生静电的服装(化纤衣服等)。洞内由项目部、施工队分别派专职安全员进行24h巡查。

(2)应急救援程序。当洞内瓦斯超标或洞内出现瓦斯事故时，应马上启动应急救援预案，立即发布信号，通知所有施工人员撤离至3#施工营地，防爆小组与救援队应立即武装到位，根据现场实际情况展开救援工作，并根据现场险情通知相关救援、急救部门。待情况得到有效控制后，再由专业人员进行全方位的安全检查，确认无任何险情、隐患后，再次发布信号，宣布救援中止，恢复现场施工。应急救援程序见图1。

(3)应急救援资源配置情况见表1。

(4)后期处置。灾情发生后，由相关部门进行灾情评估并进行责任追究，按要求进行整改。

图1 应急救援程序图

表1 应急救援资源配置一览表

救援工作结束后，要及时进行全面的工作总结，分析灾情发生原因并吸取经验教训，提出改进意见，对应急救援预案进行完善。

5 结语

在施工过程中，由于严格遵照瓦斯控制方案施工，3#支洞控制段没有出现一起瓦斯事故、施工流程顺畅并实现了隧洞的提前贯通。