硫化氢控制措施在隧道施工中的应用

彭万平

摘要： 随着国家基础设施建设的不断深入，公路、铁路隧道修建越来越多，尤其是高速公路与高速铁路，为了满足线路需要，在修建过程需要穿越的地层也越来越复杂。时常遇到瓦斯、硫化氢等有害气体，尤其是硫化氢气体，危害很大，且没有规范的处理方法，本文根据现场实际情况，总结了有效的控制措施，以利于类似工程参照。

Abstract： With the deepening of national infrastructure construction， more and more highways and railway tunnels are constructed， especially for expressways and high-speed trains. In order to meet the needs of the route， the strata to be traversed during the construction process are also getting more complicated. Gas， hydrogen sulfide and other harmful gases are often encountered， especially hydrogen sulfide gas， which has a great harm， and there is no standardized treatment methods. This article based on the actual situation， summarized effective control measures to facilitate similar projects.

关键词： 隧道施工；硫化氢；控制措施；应用

Key words： tunnel construction；hydrogen sulfide；control measures；application

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0218-02

1 概述

隧道施工中，有害氣体种类繁多，大家所熟知的有瓦斯，很多规范或书籍中对瓦斯的描述及危害分析有较多的提及，并给出了一些等级的划分，工程技术人员在分析隧道危险等级时，会重点考虑。而对于硫化氢气体，大家认知有限，规范及相关书籍中鲜有提及，近年来有些隧道还因硫化氢气体危害，引发过群死群伤事故，本文结合硫化氢的特性及现场实际经验，提出一些防范措施，供大家参考。

1.1 依托项目情况 本文主要依托米仓山公路隧道的施工经验，2015年3月隧道作业人员在施工过程中出现了不同程度的眼睛红肿、流泪不止、视物不清等不良反应，项目部立即委托汉中环境监测中心站对隧道内的有害气体进行取样检测，发现其中的硫化氢含量为294mg/m3，接近高度危险区。项目部针对硫化氢隧道施工难题开展的技术攻关，采取强通风、勤检测、主防护、重预案的综合治理原则，在米仓山隧道施工中获得成功。

1.2 硫化氢理化特性 硫化氢气体其分子式为（H2S），分子量约为34，而空气的平均分子量为29，因此硫化氢与空气相比，显得比较重，其相对密度为1.19，也就是说，在不搅动的情况下，硫化氢易隧道低洼及封闭处聚集。标准状况下是一种易燃的酸性无色气体，硫化氢对神经麻具有痹性，当浓度较低时，有臭鸡蛋气味，嗅觉阈值（臭味的最低嗅知浓度）：0.00041ppm，浓度高时反而没有气味（因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经），即使是低浓度的硫化氢，也会损伤人的嗅觉，不能用鼻子作为检测这种气体的手段。

2 硫化氢危害浓度区域划分

2.1 中度危险区域 当硫化氢气体浓度为10mg/m3～300mg/m3（6.6～198ppm）时，可出现眼急性刺痛、流泪等症状，若长时间接触，还可引起肺水肿。

2.2 高度危险区域 当硫化氢气体浓度为300～760mg/m3（198～502ppm）时，可引发肺水肿、支气管炎及肺炎，主要表现为头痛、头昏、恶心、呕吐、排尿困难等。

2.3 极度危险区域 硫化氢气体在空气中的最高容许浓度是10mg/m3，当浓度≥760mg/m3（502ppm）时，人会很快出现急性中毒，呼吸麻痹而导致死亡。

3 硫化氢气体的检测

3.1 成立硫化氢气体检测管理领导小组 一旦发现有硫化氢气体，管理人员应高度重视，并根据项目组织机构情况，立即成立硫化氢气体管理领导小组，全面负责硫化氢的防治工作。本着硫化氢安全施工管理的原则，编制硫化氢气检测方案、硫化氢气体施工专项安全方案及应急预案。

3.2 加强硫化氢气体监测 隧道施工时，一旦发现有硫化氢，就应采用超前探测、自动监控系统对硫化氢实时监测及人工不定时移动检测相结合的综合检测方式。超前探测应在掌子面前方打设超前钻孔，在孔内安装探测仪，要求探测孔连续且沿隧道纵向有一定的搭接。自动监测系统的探头应尽量安装在隧道底部，探头应定期鉴定，确保探头的灵敏度满足要求。选择便携式检测仪式，注意声光报警的声音应大于隧道施工的噪音，以便有效报警。

根据对隧道内硫化氢气体浓度检测的结果，随时掌握隧道内硫化氢气体浓度的变化，隧道内硫化氢浓度应按三级管理，当隧道内开挖工作面外任何一处硫化氢浓度都低于6.6ppm（10mg/m3）时方可进行正常施工，当达到6.6ppm时报警提醒，当达到15ppm（30mg/m3）时停工撤人并加强通风和喷洒生石灰雾进行处理。

4 硫化氢气体的防范endprint

鉴于硫化氢既具有爆炸性（爆炸极限：与空气或氧气以适当的比例（4.3%～46%体积比）混合就会爆炸），又具有高毒性，因此，必须加强防范，当隧道内开挖工作面外任何一处硫化氢浓度都低于6.6ppm（10mg/m3）时方可进行正常施工。通过加强隧道通风稀释排出硫化氢含量及加入氢氧化钠溶液或喷洒生石灰与硫化氢有害气体进行化合反应。因此，含有硫化氢气体存在的作业现场应配备硫化氢监测仪与正压自给式空气呼吸器。

4.1 加强通风管理 采用巷道式通风、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的混合通风方式，通过增加风量，加大风速等措施，用通风稀释的方法降低硫化氢气体浓度。配备专业的通风班组，设置双回路，确保所有风机都能处在不间断的高速运转状态下，防止停风而造成硫化氢浓度超标。

4.2 采用注浆进行封堵 根据硫化氢的理化特性及围岩的节理发育情况，可在掌子面设置注浆孔，并压注水泥浆，对前方裂隙中的硫化氢气体进行有效的封堵。隧道内硫化氢气体来源于岩体裂隙或地下水，可采用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范围进行有效封堵，以减少硫化氢气体的溢出量，注浆封堵材料宜选用水泥水玻璃双液浆。

4.3 超前钻孔探测及预排放硫化氢气体 研判地质构造，根据硫化氢的理化特性，可在掌子面前方施做超前水平钻孔，进行预先集中排放。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30m长的超前长探孔，孔径不小于70mm，探测及预排放硫化氢气体，防止硫化氢气体瞬间大量突出，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，预排放岩体中局部裂隙中硫化氢气体，保证开挖施工的安全。

4.4 通过中和稀释降低有害气体浓度 在工作面备足量的生石灰溶液，每个工作班在硫化氢易聚集处抛洒一遍，覆盖整个积水范围、出水点，同时在裂隙水出水点喷含有碱性溶液的水雾溶解硫化氢气体，降低其在空气中和洞内水中的浓度。在风钻打钻水中加入氢氧化钠，让其与逸出硫化氢气体进行化学反应生成硫化钠排出，其化学反应方程式为：H2S+2NaOH=Na2S+2H2O。

4.5 对设备进行必要的防爆改装 考虑到硫化氢气体在空气中的爆炸区间比较大，防爆改装的工程车辆主要分运输车、装载机、挖掘机三大类。由于各种工程车辆品牌和型号众多，每个品牌每个型号的机械设备又各有差异。所以在防爆改装过程中，必须针对每台工程车辆进行测量并制定防爆改装方案，然后进行防爆改装零部件的加工制作以及安装，安装完毕后进行防爆性能的测试和检验，检验合格后才能交付使用。

4.6 加强洞内施工排水并对外排水进行有毒物质无害处理 隧道要保持经常性的排水，及时把坑道積水排干，不积水或少积水，尽快将硫化氢气体排出洞外，以防硫化氢气体溶于水而埋下隐患。对排出洞外的水还应进行检测，并做无害化处理后再排放，以保护环境。

4.7 个人防护 每个进洞施工人员必须携气式空气呼吸器，每次使用前应检查气瓶压力预计可使用时间，低气量报警时应及时撤出作业场所。

4.8 加强洞口门禁管理、严控人员防护用品使用 隧道洞口设门禁管理系统，严禁采用一切明火作业。在洞口安排3名值班员（24h不间断），对进人洞内的所有人员进行检查，严查火种，所有进洞人员防护用品佩戴，动火审批手续等。各洞口成立专业硫化氢气体监控组，所有监控人员必须经专业技术培训，24h值班检测，建立检测记录台帐，形成硫化氢管理数据库，做到分工明确，责任明确，保证仪器精确度，发现异常情况直接向指挥或管理系统人员汇报。

4.9 加强应急管理 在检测出含有硫化氢气体后，编制硫化氢处治专项方案、硫化氢气体中毒应急预案或现场处置方案，并配备发电机组、氧气袋、自救器等应急物资，并组织现场各级管理人员进行预案的培训及应急预案进行演练，现场演练严格按照方案进行，满足救援程序和现场管理要求。

5 结束语

总之，针对硫化氢隧道的防范，目前公路、铁路还没有相应的施工规范，米仓山隧道通过不断的采用“新工艺、新材料、新技术、新设备”综合技术，有效防治了硫化氢气体，为今后探索硫化氢防治提供技术支撑。该措施在技术上先进、经济上合理、施工上可行，在保证施工安全可控的前提下，优化了施工工艺，在实施过程中取得较大的经济效益和社会效益，为后续类似项目施工，可提供借鉴。

参考文献：

[1]GBZ/T160.33（7）—2004，工作场所空气中有毒物质测定 硫化物[S].

[2]GBZ159—2004，工作场所空气中有害物质监测的采样规范[S].

[3]SY6227-2005，含硫气田硫化氢监测与人身安全防护规定[S].

[4]MT989-2006，矿用防爆柴油机无轨胶轮车通用技术条件[S].

[5]CN-GB.天燃气.含硫化合物的测定 第1部分：用典量法测定硫化氢含量[S].2010.

[6]崔玖江.隧道与地下工程修建技术[M].北京：科学出版社，2005.endprint