中铁十局集团第一工程有限公司盾构分司 四川成都
摘要：隧道建设环境复杂，存在诸多潜在安全隐患，在缺乏有效的施工工艺时易引发安全事故。纵观隧道工程发展状况，瓦斯爆炸事故的发生概率较高，易造成不可估量的损失。鉴于此，以瓦斯隧道工程为背景，对此环境下的施工工艺展开详细探讨，保证施工过程的安全性。
关键词：瓦斯隧道；施工安全；风险管理；应用措施
引言
在隧道施工过程中，由于地质环境多变，因此隧道经常需要穿越瓦斯地层区域，在进行穿越施工时，如果施工操作不规范，则可能发生瓦斯爆炸等重大安全事故，直接威胁施工人员的人身安全。基于此，本文阐述了瓦斯隧道施工中的瓦斯防治技术，并提出了相应的安全管理对策，旨在为类似工程提供参考。
1瓦斯隧道的施工技术
1.1隧道开挖
1）隧道穿越煤层段时，易发生瓦斯外溢现象，且勘察资料表明现场的围岩强度偏低、应力较大，正常情况下开挖进尺不宜超过2m。要求施工过程中尽可能缩小开挖断面，以免瓦斯在短时间内大范围溢出，并加强对开挖轮廓的支护，全面确保施工安全。
2）采取支护加强措施，或者根据初支和二衬的结构特点适当加强。支护方案应用到位后，应达到加固围岩、阻止围岩变形的效果。
3）瓦斯段施工环境错综复杂，加强监测极具必要性，除施工人员的日常监测外，还需创建信息化的监测系统，全方位掌握隧道的实际施工情况。以所得的监测结果为依据，动态化调整控制措施，全面确保隧道施工的安全性。
4）以不影响爆破效果为前提，最大限度减小爆破强度，削弱爆破所造成的不良影响，以免围岩因受扰而失稳。
5）爆破是隧道施工的重点环节，同时也是安全事故的高发区域，需在装药前、放炮前和放炮后分别组织检查。宜采取电力起爆的方法，配套合适规格的电雷管和炸药，实现安全爆破的施工目标。
1.2爆破
1）挑选质量达标的炸药，不可超出使用期限或存在变质的情况，可掺入适量消焰剂，提高爆破质量。雷管的总延时不宜超过130ms，采取连续正向装药的方式，配套电力发爆器。雷管延期不宜超过爆炸感应期，若不满足此要求则极容易引发瓦斯爆炸事故。
2）引入湿式凿岩法，顺利完成打眼作业。
3）以设计要求为准，合理控制炮眼的施工质量，包含所处位置、深度以及装药量，要求各炮眼填充密实。炮眼深度0．6～1．0m时，以炮眼实际深度为参照基准，要求抛泥充填长度超过该值的1/3。炮眼深度超过1m时，视实际情况进一步延长炮泥的充填长度，若采取深孔爆破的方法，此条件下应保证抛泥充填长度超过1.0m。
4）爆破所用的炸药、雷管等材料均属于危险物品，需根据规范选购、运输和管理。落实持证上岗制度，放炮员需接受岗前培训，提高作业的规范性。
5）鉴于掌子面的特殊性，只允许在该处完成一次装药和放炮作业。必要时可在工作面爆破，但此时必须加强对瓦斯浓度的控制，在爆破全程中控制该指标在合理范围内。
6）放炮施工中加强对材料质量的控制，任何裸露的母线或是明接头均不可被投入使用，由放炮员将母线等安装到位。以放炮点为中心，加强对其直径20m范围内的安全防控，若实测瓦斯浓度＞1%应暂停放炮作业，探明实际情况并采取控制措施，直至瓦斯浓度降低至许可范围内方可恢复正常施工。
7）爆破完成后，至少给予20min或更长的等待时间，再安排专员深入至工作面做全面的检查，若瓦斯浓度、爆破效果等方面均满足要求，则安排其他人员进入其中，组织后续的工作。
1.3初支和二衬施工
1）经隧道开挖作业后即可组织二衬施工，此环节采用气密性混凝土，其优势在于可有效隔绝瓦斯，以免发生瓦斯泄漏事故。瓦斯段衬砌施工时需要视实际情况采取安全可靠的防瓦斯措施。
仰拱和边墙两部分遵循同步施工的原则，目的在于提高拱墙、仰拱初支及二衬结构的一致性，共同组成完整的结构体系。
2）瓦斯段施工期间，混凝土的喷射厚度应超过24cm部分衬砌利用模筑工艺制作而得，为满足安全要求，其厚度宜超过45cm。
3）为改善混凝土的工程性能，可向其中掺入适量气密剂，在该外加剂的作用下调节混凝土的透气系数，使其稳定在10－10cm/s以内。在应用模筑施工工艺时应合理处理施工缝，保证该处具有足够的气密性，以提高结构封闭瓦斯的能力。
1.4盾构施工瓦斯安全管理
在不同的地区，地层含有的瓦斯浓度不一样，特别是在一些地层分裂带上，瓦斯的可分为高瓦斯、低瓦斯、微瓦斯。
1）隧道通风
隧道的通风方式采取主通风以及局部通风同步工作的方式，在隧道洞口采用轴流风机压入新鲜风，隧道一次通风直接通到螺机出土口，同时在盾构机台车上部安装防爆射流风机，增加局部风速，吹散瓦斯降低瓦斯汇集概率。隧道通风为确保通风顺畅，每条隧道亦选用2台风机，采用一用一备的形式往隧道里送风。隧道送风风管亦采用拉链式聚乙烯（防静电、防阻燃）风管。在盾构连接桥及台车顶部各设置1台局部风机，风机向盾构台车尾部方向吹风，防止瓦斯气体在隧道顶部形成瓦斯带。瓦斯工区洞内最低风速不应小于0.25 m/s，防止瓦斯局部积聚的风速不宜小于l m/ s。
2）盾构机改造
盾构机螺旋输送机采用双闸门，关闭时防止土舱内有害气体溢出。对盾构机改造采取“风、瓦电闭锁装置”。“风电闭锁”：盾构一次通风处于盾构台车位置处安装风速感应装置，当该装置感应到无风时，自动关闭螺旋输送机闸门；同时，通过盾构机PLC给地面信号，关闭高压电缆开关，人员撤离，只保留隧道内应急照明和甲烷检测系统供电。“瓦电闭锁”：盾构机配备一套防爆甲烷检测系统，盾构上主要关键位置均设置有甲烷传感器，甲烷浓度实时在线检测，当甲烷浓度达到报警设定值时，发出声光报警，当达到停机设定值时，切断常规部分的供电，只保留防爆系统部分的供电。防爆系统包含甲烷检测系统、照明通风系统。对盾构机上的照明、电缆、电气设备需采取防爆措施。
2瓦斯隧道施工安全风险管理及应用
2.1构建施工监控的管理平台
企业应积极进行统一的管理平台的开发，根据施工现场实际情况的施工设计等内容，借助BIM技术构建统一的管理平台，使各部门、单位可以通过统一的管理平台上传和获取隧道瓦斯模型和数据信息，以此为基础进行智能终端App的开发。在此过程中，一方面要在隧道瓦斯结构上设置传感器，为应力、标高测量提供便利，并将测量结果上传到管理平台。另一方面，要在管理平台上设置自动报警程序，当检测结果出现异常数据，超出设置的安全范围时，自动报警程序将会启动，及时对监控管理人员发出警示，以便设计人员及时改进施工方案，保证实际施工符合设计图纸和施工方案要求，确保隧道瓦斯工程的整体质量和安全性，延长隧道瓦斯运营寿命。
2.2电气与作业机械管理
（1）瓦斯隧道供电必须采用双电源供电方式进行供电，同时隧道电源为专用电源，不可外接隧道外设备。（2）在给瓦斯隧道进行供电时，严禁使用中性点接地的变压器和发电机。（3）瓦斯隧道内所有的电缆线必须使用阻燃同时符合要求的矿用电缆线。（4）瓦斯隧道内使用的接线盒必须为符合要求的防爆型接线盒，接线盒内需要填充绝缘物。（5）瓦斯隧道内所使用的电气装置和机械设备，需要符合矿用防爆型要求。（6）对蓄电装备进行充电时，应远离洞口60m以上，如果只能在洞内进行充电时，则需要配置专门的通风设施。
结束语
瓦斯隧道的施工条件特殊，若衬砌等结构设置不合理或采取的防火防爆措施缺乏可行性时，均容易诱发安全事故，轻则阻碍正常施工，重则造成人员伤亡及机械设备灾害。对此，在工程实践中，施工人员需要准确掌握现场情况，采取合适的控制措施，从源头上杜绝安全隐患。
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