預(yù)防水電工程隧洞施工中的瓦斯爆炸事故

1、預(yù)防水電工程隧洞施工中的瓦斯爆炸事故胡大山（中國三峽總公司向家壩建設(shè)部 四川宜賓 644600）摘要:水電工程隧道施工中遭遇瓦斯雖然不是什么新鮮事，然而從近來發(fā)生的幾起事故來看，應(yīng)該得到更大重視。本文從瓦斯爆炸原理和防治措施兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，希望可以為減少水電項(xiàng)目施工過程中瓦斯爆炸事故盡一份力。關(guān)鍵詞：水電工程；瓦斯爆炸；安全管理；技術(shù)措施；1 引言一般認(rèn)為，瓦斯爆炸事故多發(fā)生在煤礦開采過程中，但是最近在水電工程施工過程也發(fā)生了幾起瓦斯爆炸事故，如2008年12月13日，向家壩左岸一施工廊道發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成死亡1人，3人受傷；2009年2月16日湖北省恩施土家族苗族自治州建始縣野三河電站

2、一在建隧道發(fā)生瓦斯爆炸，致1人死亡6人受傷。水電工程隧道施工過程中遇到瓦斯并且短時(shí)間形成積聚的情況并不多見，施工單位往往沒有采取有效的預(yù)防措施，加之現(xiàn)場施工人員缺乏相關(guān)的安全知識，這就造成了瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生，為此有必要加強(qiáng)對水電工程隧道施工中瓦斯爆炸事故的預(yù)防工作。2 瓦斯爆炸的機(jī)理和條件2.1 瓦斯爆炸機(jī)理瓦斯爆炸是一種熱鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）后，反應(yīng)分子的鏈即行斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類游離基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條件下，每一個(gè)游離基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩上以上

3、的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。所以，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來說，是一定濃度的甲烷與空氣中的氧氣在一定溫度的作用下產(chǎn)生的劇烈的氧化反應(yīng)。 2.2 瓦斯爆炸的條件瓦斯爆炸的條件是：瓦斯?jié)舛仍诒O限內(nèi)、點(diǎn)火源的存在和充足的氧氣。    （1）瓦斯?jié)舛?瓦斯爆炸有一定的濃度范圍，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限，一般認(rèn)為，瓦斯爆炸極限為515。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5時(shí)，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?5以上時(shí)，失去其

4、爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。 瓦斯爆炸極限范圍并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。 （2）點(diǎn)火源 瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650750，但因受瓦斯的濃度、點(diǎn)火源的性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素影響而變化。當(dāng)瓦斯含量在78時(shí)，最易引燃；當(dāng)混合氣體的壓力增高時(shí)，引燃溫度隨即降低；在引火溫度相同時(shí)，火源面積越大、點(diǎn)火時(shí)間越長，越易引燃瓦斯。 高溫火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要條件之一，抽煙、電氣火花、違章放炮、煤炭自燃、明火作業(yè)等都易引起瓦斯爆炸事故。（3）氧的濃度 實(shí)踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆

5、炸極限范圍隨之縮小，當(dāng)氧氣濃度減少到12以下時(shí)，瓦斯混合氣體則會失去爆炸性。當(dāng)氧氣濃度升高時(shí)，瓦斯的爆炸極限范圍會變寬，例如在純氧中瓦斯的爆炸極限在5%61%。 3 瓦斯爆炸事故的原因3.1 地質(zhì)勘探中的遺漏水利工程隧道施工前往往會先進(jìn)行地質(zhì)勘探，方法有兩種：一是超前鉆探法，也就是根據(jù)鉆孔臺車從隧道掌子向前打孔時(shí)速度的變化，并結(jié)合巖粉和泥漿的顏色來預(yù)測打孔深度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。另一種方法則是超前平導(dǎo)法，即在隧道的中線附近利用平行導(dǎo)坑先期貫穿一個(gè)綜合性地質(zhì)探洞，以便對主洞作出準(zhǔn)確的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，同時(shí)為主洞的施工起到輸水、排水、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)茸饔?。盡管如此，地質(zhì)勘察也難免出現(xiàn)遺漏，導(dǎo)致爆炸事故。由于

6、勘測的范圍限制，施工區(qū)并沒有瓦斯，但是周圍卻蘊(yùn)藏著瓦斯，這樣會造成施工過程中并沒有發(fā)現(xiàn)瓦斯，施工結(jié)束后瓦斯從排水孔或縫隙中析出的現(xiàn)象。3.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理水電站建設(shè)，尤其是地下廠房的前期施工中，很難形成有效的通風(fēng)系統(tǒng)，大多采取是壓入式通風(fēng)。通風(fēng)設(shè)計(jì)中往往沒有考慮瓦斯的析出，再加上放炮過程中飛石很容易損壞風(fēng)筒導(dǎo)致漏風(fēng)，這樣設(shè)計(jì)風(fēng)量就不能滿足實(shí)際的需要；另外，由于風(fēng)筒出口位置設(shè)置不當(dāng)，容易產(chǎn)生通風(fēng)的死角，為瓦斯的聚集了提供條件。3.3 安全管理不到位安全管理不到位主要表現(xiàn)在沒有嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行，例如違章放炮沒有嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制度，沒有在放炮前、放藥前、放炮后檢測瓦斯；通風(fēng)管理不規(guī)范，存

7、在無計(jì)劃開停風(fēng)，恢復(fù)施工前沒有先檢測瓦斯?jié)舛却_保是否在安全范圍內(nèi)。安全管不到位還表現(xiàn)在安全培訓(xùn)不到位，由于農(nóng)民工流動性大，普遍缺乏安全知識，如果不進(jìn)行預(yù)防瓦斯爆炸專題安全培訓(xùn)，會導(dǎo)致農(nóng)民工在有瓦斯遂洞中不禁火，發(fā)現(xiàn)了瓦斯也不知道如何處理等問題，為瓦斯爆炸事故埋下了巨大的隱患。3.4 電氣火花引爆瓦斯引爆瓦斯的火源有爆破火花、電氣火花、摩檫撞擊火花、靜電火花、人為火花等等。電氣火花是引爆瓦斯的重要因素，在瓦斯爆炸事故中由電氣引發(fā)的占到了一半。水電項(xiàng)目施工過程中往往沒有安裝瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，電線大多也不會設(shè)計(jì)成屏蔽電纜，沒有采用防爆燈和防爆風(fēng)機(jī)等設(shè)備，也沒有使用防爆開關(guān)，甚至有的電線接頭直接裸露，這是

8、很危險(xiǎn)的，一旦有瓦斯積聚后果不堪設(shè)想。實(shí)際上，引爆瓦斯并不需要很大的能量，準(zhǔn)確的說是很小的能量，一般在大于0.28mJ就可以了，即下圖中A點(diǎn)的橫坐標(biāo)。圖1 點(diǎn)火能對甲烷爆炸極限的影響關(guān)系圖理論上，點(diǎn)火源的火花能量越大，加熱面積越大，作用時(shí)間越長，爆炸極限范圍也越大。圖1是電火花能量對甲烷和空氣的混合氣體爆炸極限的影響。從圖中可以看出，當(dāng)點(diǎn)火能達(dá)到某一值時(shí)，爆炸極限范圍受點(diǎn)火能影響較小，如圖1中當(dāng)點(diǎn)火能量大于10J時(shí)，其爆炸極限范圍就趨于穩(wěn)定，即為5%15%。所以一般情況下，爆炸極限均在較高的點(diǎn)火能下測得。4 預(yù)防瓦斯爆炸的措施4.1 超前預(yù)報(bào)根據(jù)隧道準(zhǔn)確的地質(zhì)條件，來預(yù)防瓦斯爆炸事故是本質(zhì)安全

9、的第一步，只有弄清楚瓦斯的分布情況才能制定有效的技術(shù)措施來消除瓦斯的危害，預(yù)報(bào)瓦斯的主要方法如下：（1）采用地質(zhì)素描和超前鉆孔實(shí)施掌子面瓦斯觀測； （2）采用HSP聲波反射實(shí)施掌子面前方的斷層、破碎帶預(yù)報(bào)； （3）選用專用的瓦斯檢測儀監(jiān)測瓦斯?jié)舛取?4.2 合理通風(fēng)根據(jù)瓦斯爆炸的必要條件，首先我們應(yīng)該盡量避免隧道中瓦斯的積聚，使工作面的進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中不超過0.5%，回風(fēng)風(fēng)流不超過1%，總回風(fēng)量不超過0.75%；其次，對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，對于損壞了的風(fēng)筒應(yīng)該予以更換；最后，不得擅自開停風(fēng)機(jī)，恢復(fù)施工前應(yīng)該先監(jiān)測瓦斯。4.3 杜絕點(diǎn)火源參照煤礦安全規(guī)程配備有瓦斯隧道電氣，對電氣設(shè)備要進(jìn)行定期檢查

10、和維護(hù)，對于不符合要求的設(shè)備應(yīng)該立即予以已更換。施工過程中應(yīng)使用電纜線，并且接頭不得為“雞爪子”“羊尾巴”型，也不得有明接頭，照明燈選取藥符合規(guī)定。放炮作業(yè)時(shí)，必須由專職炮工按規(guī)定裝藥放炮，炮眼必須按照要求封足水炮泥、炮泥，嚴(yán)禁放明炮、糊炮，嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”和“三人聯(lián)鎖”的放炮制度。動火作業(yè)，必須按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，不得擅自攜帶火源或制造火源。4.4 加強(qiáng)管理，重視培訓(xùn)對于發(fā)現(xiàn)瓦斯的隧洞，應(yīng)建立相關(guān)的預(yù)防監(jiān)測制度，施工過程中嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。嚴(yán)禁施工人員在隧洞中抽煙，擅自動用電焊、火焊，穿化纖衣服等等；認(rèn)真執(zhí)行瓦斯專向檢查和“一通三防”的隱患排查及責(zé)任追究制度，確保預(yù)防瓦斯爆炸事故的工作落到

11、實(shí)處。另一方面，定期對施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，增強(qiáng)他們對于瓦斯的安全預(yù)防和處理能力，提高安全意識，切實(shí)體現(xiàn)安全工作必須以人為本，以施工人員為根本。5 結(jié)語與煤炭行業(yè)比較水電工程施工中的遭遇瓦斯并不多見，但是事故發(fā)生概率卻比較大，究其原因是相關(guān)單位對于瓦斯危害重視程度不夠，認(rèn)為瓦斯爆炸危險(xiǎn)只是存在于煤礦中，從而沒有采取有效的預(yù)防和控制措施；也有存在僥幸心理的因素，認(rèn)為低濃度瓦斯不會發(fā)生爆炸。實(shí)際上，瓦斯爆炸事故常在不經(jīng)意間發(fā)生，并且瓦斯爆炸事故一旦發(fā)生往往是比較嚴(yán)重的，即不出事故則已，一出則是大事故，所以任何時(shí)候，任何施工過程中遇到瓦斯都需要嚴(yán)格對待，不可以掉以輕心。瓦斯爆炸事故的預(yù)防是一項(xiàng)系統(tǒng)安全工程，除了可靠的安全預(yù)防技術(shù)措施外，還必須加大強(qiáng)安全監(jiān)督檢查力度，重視人員的安全培訓(xùn)，提高安全意識。只有這樣才能從根本上預(yù)防瓦斯爆炸事故的發(fā)生。參考文獻(xiàn)1李蒼松，何發(fā)亮.關(guān)于瓦斯隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的探討第二屆全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集（上冊）北京：科學(xué)出版社2006.3036.2朱永全，宋玉香.隧道工程M.2005.9第一版2005.9第一次印刷.北京：中國鐵道出版社，2005.121 129 ，163188.3何發(fā)亮，李蒼松，陳成宗.隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào).成都：西南交通大學(xué)出版社，2006.