公路瓦斯隧道施工通风技术研究

牛月峰

（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司 天津 300308）

1 引言

随着我国安全生产形势越来越严峻，瓦斯隧道现场施工对通风技术提出了更高的要求。因此，我们需要进一步的强调瓦斯隧道通风技术手段的合理性，尽量避免风筒的漏风、折弯等现象，以保证足够风量能到达掘进面，以降低瓦斯在空气中的浓度，为工作人员提供安全的工作空间，从而降低隧道施工中给人们带来的威胁。所以，我们需要重视瓦斯隧道通风技术技术，确定合理的瓦斯通风方案，从而提高公路隧道施工安全。

2 瓦斯通风技术在高速公路施工的背景及意义

现阶段，我国西部开发战略方针不断实施，中西部道路工程建设也备受人们的关注。因为我国西部地区多山岭，其施工难度相对较大，因此为了改善公路线形，并缩短建设距离，因此隧道工程的设计常被采用，该方案更适宜地形复杂的公路建设区域。但是随着我国公路隧道施工建设的增加，隧道长度也在不断增加，而在复杂地质条件下需要各项施工技能不断提高，特别是针对瓦斯隧道通风技术也提出了更高的要求。所以，我们需要不断创新并加强瓦斯隧道通风技术的分析和研究。此外，公路隧道在其勘测设计过程中，要尽量避开煤系地层，降低施工安全难度，但是由于线路绕行会给整个建设成本造成影响。所以我们在整个建设中，想要缩短建设时间，降低投入资金，有时则需要穿越煤系地层，但是因为煤系地层含有大量瓦斯，一旦其浓度较高，就会造成燃烧或是爆炸现象，从而危及人们的生命安全。想要降低该类风险问题造成的损失，加强公路隧道瓦斯通风技术的分析和研究有着很重要的意义。

3 瓦斯公路隧道施工通风技术控制要点分析

3.1 工程概况

王家岩隧道处于煤层与断层较多的地段，其贯通区域之内的瓦斯赋存情况较明显，在施工中可能存在瓦斯积聚的状况，同时该隧道处于断层交汇处。其地应力也比较集中，瓦斯气体存在积聚的几率很高，所以在隧道进行开挖过程中，我们需要对整个通风系统进行优化设计，确保其在开挖中能够安全施工，王家岩隧道施工现场如图1 所示。

图1 王家岩瓦斯隧道入口

3.2 瓦斯隧道基础知识

瓦斯的主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，其具有无色无味，比重轻于空气等特点。瓦斯一般情况下主要集中在隧道顶部，一旦遇到火源当空气中氧气浓度达到10%时，瓦斯浓度在5%-16%之间，就会发生爆炸。在该类隧道施工中，常会遇到突发状况，主要为巷道出现坍塌现象、煤层及瓦斯突出、岩爆等问题，以上灾害的出现，我们一定要做好安全风险级别的判定，对危险源及特点等进行分析判断，并通过具体措施和相关手段对其问题进行消除，避免更大事故的出现。

3.3 设立隧道工程的通风标准

首先，我们要提前对隧道施工位置进行了解，做好当地地质条件的勘测工作，了解公路隧道施工环境能否达到有关安全通风的规定；其次，要对现场施工空气的含氧量进行相关检测，并保证含氧量能够达到相应的要求。此外，还需做好提前防火和防爆等工作预防，使得工作人员能全部撤离该区域。瓦斯隧道通风标准如表1 所示。

表1 王家岩瓦斯隧道通风标准表

瓦斯隧道需风量取值采用稀释隧道内所有污染空气中的大者，即：

稀释瓦斯浓度的需风量计算：

α——瓦斯涌出的不均衡系数，取1.5-2.0；抚顺煤炭研究分院建议取1.6；

Bg设——隧道内瓦斯设计浓度，取0.3%；

Bg送——送入风的瓦斯浓度；

QCH4——隧道内单位时间瓦斯涌出量（m³/s），可按下列公式计算：

式中：K——透气系数，m/s；

P1——地层瓦斯压力，MPa；

p——隧址区大气压，MPa；

S——透气面积，m2 其中S=LCH4.Lr；

LCH4——隧道穿越瓦斯地段长度，m；

Lr——隧道断面周长；

γA——瓦斯密度，kg/m3，一般取0.716kg/m3；

b——衬砌厚度，m。

3.4 隧道瓦斯通风的主要技术

图2 王家岩瓦斯隧道通风设计图

瓦斯隧道通风施工目的就是改变隧道内空气的化学组成和气候条件，以及稀释瓦斯类的气体，从而确保整个施工的安全及空气质量。我们通过对施工安全风险进行识别，并依照安全风险的来源找出原因，并进行解决。在瓦斯通风施工过程中，我们首先需要对隧道项目内存在的瓦斯浓度进行检测，并在施工中，为了能够方便日后的施工提供精准数据，我们需要建立人工检测与自动化检测两者结合，并建立完善的隧道瓦斯检测系统，从而为隧道项目施工安全奠定基础。

在隧道施工过程中，可利用通信控制模块将隧道气体包括瓦斯含量用数字化模式传达给接收信号人员，同时利用这一设备也可以测量隧道内的气体含量、湿度与温度。之后隧道施工人员借助于计算机设备，用图形系统打造隧道三维通风模型，以便更加直观的分析与评价隧道内的通风网络系统与结构，精准测量通风系统存在的问题，及解决的有效措施。实现通风系统管理的可视化与数字化，从而进一步为隧道施工工作人员提供数据处理、数据计算的支持。当结束通风作业后，如果隧道内挖起浓度低于百分之零点三以下，则可以开始后续的隧道工作。最后隧道施工团队也要建立专业的安全检测团队，包括对隧道的质量安全与通风安全系统进行全面的检测和维护，做好日检、周检与月检活动，以保隧道施工更加安全、更加效率。隧道通风设计如图2所示。

3.5 测定隧道通风质量

首先，要对隧道基础的风速情况进行了解和掌握，将风表指针进行归零，使其设置在公路隧道施工迎风区域，使其能与风向流动保持垂直。在风表翼轮能偶均匀转动时，我们需要读取风表所显示的数据，对其进行记录。还需要对断面风速进行测量，其次数需要超过三次上，在不同时间的测量误差需要保持在规定范围内，依照断面风速对整个通风面积进行判断，将整个情况记录在施工中。其次，在本项目上我们所采用的KJ90 瓦斯监控系统，通过该系统的应用，来满足瓦斯在线监测工作，以及断电仪器的操作。对于二衬台车处和掘进面的风速与瓦斯检测，可利用配备传感器方式，建立相应的数据网络，来对整个隧道瓦斯检测工作进行布局和整理。同时应用瓦斯超限远程报警设备，来提升瓦斯和风速的检测。最后，结合风表与在线监测系统所获知的测量结果，依照有关通风管理工作的细节进行施工，将安全质量放在首位，并在施工过程中，利用压入式的通风方式将风机安装到隧道口，将隧道外新鲜空气压入到整个隧道内部，利用外界空气将隧道内部浑浊空气进行排挤，并建立气流循环，使其能保持畅通的空气流动。此外，我们还可以采取巷道通风的施工方式，经由隧道洞口处，使其风筒能够对准校正正洞口处，将外部空气注入到隧道内部，从而形成排风系统的向导。总之，在实际隧道施工中，我们要结合隧道的实际需求，来选定最为合理和科学的施工方案，利于隧道瓦斯通风检测，为公路隧道工程施工提供一定的安全保障。

4 结束语

综上分析，在隧道开挖施工前，需要我们做好隧道施工过程可能遇到的风险，并做好预防和控制工作，做好风险识别，对于施工威胁性做好定性通道，最后确定出一套合理科学的施工方式，使得施工中出现的瓦斯能够正常排出。当前我国在瓦斯通风施工技术中的经验虽然很丰富，但是在很多细节问题的处理上存在一定的局限性，我们需要借鉴施工经验的同时，还要不断创新瓦斯通风技术，使其能弥补所存在的问题与不足，从而完善有关工作的信息数据，为有关工程提供一定的帮助。