Key points of safety control and prevention technology

of gas tunnel in water conservancy project

Abstract : Tunnel is an important part of water conservancy project. Due to the changeable geological conditions in the construction environment, there may be gas leakage. To enhance safety, a series of relevant management measures and technical measures need to be taken. This paper will start from the safety management requirements of the tunnel, summarize the current tunnel safety management measures and technical measures, and propose corresponding safety management countermeasures, in order to provide reference for the safety management of gas tunnels in the future.

Keywords : tunnel construction ; gas tunnel ; safety management

1 瓦斯的基本属性概述

1.1瓦斯的特性

瓦斯是地下空气的有害气体，主要成分是甲烷，根据其危害性及其特性，大致可分为以

下几种类型。

（1）爆炸性

瓦斯在与空气混合的过程中，其化学特性使得混合物极易引发燃烧甚至爆炸，在处理瓦斯问题时，必须严格控制空气中瓦斯的比例。

（2）渗透性

瓦斯的渗透特性表现在其分子小且轻，因此它能迅速通过微小的裂隙渗透进入隧道等封闭空间，可能在工作人员毫无察觉的情况下快速积聚，从而造成难以预测的安全隐患。

（3）不稳定性

瓦斯的物理状态是随着环境温度和压力的变化而变化的，例如，在高温高压的环境中，瓦斯的扩散速度会显著加快，这对于矿井安全监控和灾害预防策略制定有着重要的指导意义。

（4）窒息性

当瓦斯在空气中的浓度达到一定程度时，它会消耗空气中的氧气，进而导致环境中氧气含量降低，这种现象在封闭空间中尤为危险，因为它可能导致窒息事故的发生，高瓦斯浓度的监控和控制至关重要[1] 。 

1.2 瓦斯爆炸条件

（1）瓦斯浓度

当瓦斯浓度处于5%-16%的区间内时，其爆炸的可能性显著增加，这是因为在这一浓度范围内，瓦斯与空气的混合比例达到了最佳的爆炸状态，既能保证足够的燃料，也能满足氧化反应的需求。

（2）氧的浓度

氧气的含量如果低于12%，瓦斯则不会发生爆炸，这是因为氧气的浓度过低会使得瓦斯燃烧所必需的氧化过程无法有效进行，从而阻止了爆炸反应的发生。

（3）高温火源

在温度范围650℃至750℃之间，瓦斯可以被引燃，这个温度区间为瓦斯着火提供了必要的热量条件，使瓦斯分子的活动加速，从而触发化学反应进而发生燃烧。

2  工程概况

亭子口灌区工程是国务院172项重大节水灌溉工程之一，其中一期工程已纳入国家2020—2022年重点推进的150项重大水利工程，作为四川省腹部地区的一项I等大（1）型水利工程，共分为二期实施。金鸡梁隧洞整体位于南充市营山县，隧洞进口开挖至总 117+260.5 桩号，存在可燃性气体，经第三方检测机构检测，并根据 100m 超前钻孔气体检测结果显示样品中可燃气体（CH4）含量较高，尤其甲烷（CH4）含量均在 53%以上，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等，是典型的天然气组分。根据第三方检测机构检测，并按照有关规定计算，最大绝对涌出量为4.87m3/min，为高瓦斯工区。

3  安全管控措施

3.1重视教育培训和安全管理制度落实

为了确保瓦斯隧道施工的安全性，成立了专门的瓦斯隧道安全管理机构，其主要职责包括制定和实施施工安全规范，确保所有施工环节均按照国家和行业安全标准进行。建立一套完善的施工保证体系，以监控和管理施工过程中可能出现的各类风险，特别是针对瓦斯超限情况的处治措施。对于瓦斯超限的处理，应该制定一系列具体措施，并根据风险等级进行分级管理，确保在不同情况下都能采取恰当和有效的应对策略。成立专门的瓦斯检测小组是保障隧道安全的关键环节。这个小组的职责是对瓦斯浓度进行持续监测，并及时提出预警和处理建议。因此，加强小组成员的上岗培训至关重要，这不仅包括对瓦斯检测技术的培训，还应涵盖急救、应急响应等多方面的技能。所有工作人员在上岗前必须经过严格的培训，并通过考核获得证书。

加强安全教育培训是增强整个施工团队安全意识的有效途径。这不仅限于基础的安全知识培训，还应包括对特定岗位的职责和要求的明确。通过培训，每位工作人员都能清晰地了解自己的职责和在安全管理中的角色，从而在日常工作中更加注重安全，有效预防和减少事故发生的风险[2]。

3.2严格落实门禁管理

（1）必须建立进洞人员检身制度和出入洞人员清点制度；

（2）设置门禁系统、人员定位系统，进洞人员应在洞门进行登记、接受检查；

（3）洞口应设置静电消除装置。高瓦斯工区和瓦斯突出工区应穿防静电衣服进洞；

（4）进洞人员应随身携带标识卡和矿灯，严禁携带烟草和火种；

（5）各工序作业前，必须严格执行对作业人员的安全技术交底制度。

3.3瓦斯监控管理

（1）在瓦斯监控管理方面，根据实地情况实行分级管理策略，其中规定当瓦斯浓度保持在0.3%以下时，可以维持正常作业状态。

（2）为了有效预防和应对瓦斯超标的风险，当监测到瓦斯浓度超过0.4%时，立即启动报警系统，以警告作业人员可能存在的危险；若瓦斯浓度达到或超过0.5%，则必须立即停止所有作业活动，以保障人员安全；特别在焊接作业过程中，要严格控制20米范围内的瓦斯浓度不得超过0.5%，此举措是基于焊接过程中火花可能引发瓦斯爆炸的高风险。

（3）对于瓦斯的管理还需考虑瓦斯的涌出量，根据瓦斯涌出量的多少，将工区划分为高瓦斯和低瓦斯工区。  

表1 瓦斯超限处置措施表

（4）在处理瓦斯监控与管理问题时，应严格按照设计要求执行，同时需要对照瓦斯浓度表进行相应的处理措施。                    

3.4隧洞通风管理

在瓦斯隧洞施工过程中要加强对隧洞通风的安全管理，控制瓦斯浓度在规范要求，以求实时防止局部瓦斯聚集。同时掌子面出风口设专人对风量、风速。瓦斯浓度等进行实时监测。通风机均安装风瓦电闭锁装置，保证在主风机停风或停电时.备用风机和备用发电机在 10 分钟内启动，保证隧洞施工安全，掌子面及台车上安装后扇进行通风，防止瓦斯聚集。

4  隧洞瓦斯防治措施

4.1做好隧道瓦斯超前预测工作

   在隧道施工前，为了确保施工安全和效率，必须进行全面而细致的地质预测工作。在实施地质预测时，需要综合运用多种技术手段，以确保预测结果的准确性和可靠性。最为关键的技术是超前地质钻探预报，这种方法可以有效地揭露隧道施工过程中可能遇到的各种复杂地质情况，如断层、软弱地层和水文地质异常等，从而为隧道施工的安全性和进度提供重要保障。按照地质预测的结果，制定出相应的瓦斯隧洞施工治理方法、确保隧道的施工平安。

4.2加强瓦斯的检测工作

在隧道建设过程中，结合其独特的工作环境，本项目实施了自动监测与人工检测相结合的策略。自动监测部分，依托高精度的便携式检测仪，分布式地安装在关键位置，如开挖掌子面、二衬台车及回风流等区域，确保瓦斯浓度数据实时、准确地被捕捉并分析。这些检测仪的功能设计包括在气体浓度达到0.5%时发出报警信号，以及在浓度达到1%时自动切断电源，以此来保障工作人员的安全和避免潜在的事故发生。另一方面，人工检测方面，安排了专职的瓦斯检测员，三人一班小组负责全天候对隧道进行巡检。每30分钟进行一次手动检测，确保了对气体浓度的细致监控。为了进一步提高安全控制，爆破作业采取了严格的“一炮三检制”流程，即每次爆破前后都要进行三次细致的瓦斯检测，以确保作业过程的安全性。[3]

4.3确保牢靠的通风系统

   在确保通风系统的稳定性方面，通风系统的设计与实施必须严格遵守相关的工程设计标准和规范，以保证其在实际运行中的可靠性和效率。为了应对可能出现的紧急情况，如主要风机或电源系统的故障，必须配备备用风机和电源，并确保这些备用系统能够在主系统失效时自动启动，从而维持连续24小时的通风不中断。此外，对于电源的稳定供应，特别重要的是在电源停电的情况下，能够在10分钟内迅速启动备用电源，以保证通风系统的不间断运行。

4.4施工设备防爆改型

在面对瓦斯爆炸风险较高的隧道工程中，特别是在高瓦斯浓度的工作区域，为了有效避免可能发生的灾难性事故，采取采用防爆型设备的措施显得尤为重要。在整个施工过程中，所有机械设备都必须经过严格的防爆处理，以确保作业的安全性[4]。特别是对于进入隧道内部的电气设备，更是必须使用符合煤矿防爆标准的设备，以防止由于电气设备引发的爆炸危险。在施工开始之前，所有通用设备都应该被改造为防爆型，以适应高风险的工作环境，确保施工的安全性。

5 结束语

瓦斯隧洞灾害的主要形式涵盖了中毒、窒息、燃烧和爆炸，这些灾害对工程安全与人员健康构成了严重威胁，因此，有效的防治措施显得尤为重要。在防治技术方面，关键措施包括但不限于监测、探测、通风和管理四个方面，每项技术都有其独特的应用场景和效果。具体而言，通过精确的监测设备和方法，可以实时掌握瓦斯的浓度和分布，为防治工作提供了科学依据；而地质分析则能预测瓦斯生成和累积的潜在区域，为防范提供了前瞻性指导。此外，通风技术的应用能有效控制瓦斯的浓度，降低灾害发生的风险。最后，强化管理和遵循规制度的重要性不言而喻，这不仅能确保施工过程的安全，还能提升整体工程质量。

参考文献: [1] 李文龙.低瓦斯隧道施工安全技术措施[J].黑龙江交通科技2016（5）：154-156.

[2] 赵智强.瓦斯隧道施工安全管理控制关键点探究[J].四川水泥，2017（6）：285-286.

[3]胥阳安.高瓦斯长大隧道施工中瓦斯防治技术与安全管理对策[J].工程技术研究,2019：（2021）03-0188-02

[4]袁 明.关于瓦斯隧道施工安全管理控制要点的研究[J].信息化建设，2016（2）.

作者简介:

杨帆（1994-），男，四川南充人，本科，助理工程师，从事水利水电工程施工安全管理工作；