解讀瓦斯隧道

1、解讀瓦斯隧道相信很多人對(duì)于瓦斯這個(gè)名字并不陌生，通常在電視里都會(huì)提到瓦斯爆炸之類的新聞。那么瓦斯到底是怎樣一種物質(zhì)呢？瓦斯是隧道從地層中涌生的以甲烷為主的各種有害氣體的統(tǒng)稱，由gas音譯而來。其成分組成比較復(fù)雜，它含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)夂蛿?shù)量不等的重?zé)约拔⒘康南∮袣怏w等。但其主要成分是甲烷（CH4,俗稱沼氣），占80%90%。甲烷無色無味無毒且難溶于水，比空氣輕，遇火即燃或爆炸。鐵路瓦斯隧道瓦斯多由現(xiàn)在煤系地層。瓦斯無色無味，但與其他芬芳族氣體混合，則散發(fā)由類似蘋果的香味。具熔點(diǎn)為-182.5C,沸點(diǎn)為-164C,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密度為0.716kg/m3o相對(duì)于空氣的比重為0.5

2、54,因此易積聚在坑道，且滲透性高，擴(kuò)散速度快，約為空氣的1.6倍。當(dāng)瓦斯與空氣混合到一定濃度時(shí)，遇到火源易燃燒或爆炸。瓦斯無毒，但其中的乙烷、丙烷具有麻醉性，容易使人由現(xiàn)頭暈?zāi)垦！㈩^痛甚至昏迷的癥狀。瓦斯?jié)舛冗^高時(shí)，相對(duì)降低空氣中氧的含量便會(huì)使人窒息。瓦斯具有以下幾個(gè)特性：爆炸性：本身不具有自燃和爆炸的特性，但和空氣混合達(dá)到一定濃度后，遇到火源才會(huì)燃燒或爆炸。滲透性：滲透性極高，其擴(kuò)散速度是空氣的1.6倍，容易透過裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)松散的巖石或煤層，滲透到隧道開挖空間里。不穩(wěn)定性：瓦斯在煤體和圍巖中以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在。兩種狀態(tài)的瓦斯是處在不斷變化的動(dòng)平衡中，當(dāng)溫度、壓力等外界條件變化時(shí)，平

3、衡就被打破。壓力升高溫度降低時(shí)，瓦斯將由游離狀態(tài)轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)。當(dāng)壓力降低溫度升高時(shí)，瓦斯將由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)。窒息性：當(dāng)瓦斯?jié)舛壬?，空氣中氧氣濃度急劇下降，?huì)引起人員窒息。大多數(shù)煤礦事故中都是因?yàn)橥咚節(jié)舛冗^高而導(dǎo)致人員窒息。上面介紹的是瓦斯的基本情況，接下來再把瓦斯隧道做個(gè)簡(jiǎn)單的區(qū)分。瓦斯隧道分為低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突生隧道三種，瓦斯隧道的類型按隧道內(nèi)瓦斯工區(qū)的最高級(jí)確定。瓦斯隧道工區(qū)分為非瓦斯工區(qū)、低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)、瓦斯突生工區(qū)共四類。低瓦斯工區(qū)和高瓦斯工區(qū)可按絕對(duì)瓦斯涌由量進(jìn)行判定。當(dāng)全工區(qū)的瓦斯涌生量小于0.5m3/min時(shí)，為低瓦斯工區(qū)；大于或等于0.5m3/m

4、in時(shí)，為高瓦斯工區(qū)。瓦斯隧道只要有一處有突生危險(xiǎn)，該處所在的工區(qū)即為瓦斯突由工區(qū)。判定瓦斯突生必須同時(shí)滿足下列4個(gè)指標(biāo)：瓦斯壓力PA0.74MPa；瓦斯放散初速度P>10;煤的堅(jiān)固性系數(shù)f<0.5;煤的破壞類型為田類及以上。那么瓦斯突生是怎樣呢？所謂的瓦斯突生是施工過程中，發(fā)生的一種瓦斯的突然劇烈運(yùn)動(dòng)并造成巨大的動(dòng)力效應(yīng)現(xiàn)象，其機(jī)理較為復(fù)雜，破壞性極大，易引起瓦斯爆炸等突發(fā)性自然災(zāi)害。一般認(rèn)為包含瓦斯的煤層或地質(zhì)構(gòu)造，在構(gòu)造力、地層靜壓力等的綜合作用下蓄積了較大的彈性能量并處于平衡狀態(tài)，當(dāng)隧道施工影響造成該平衡狀態(tài)下瓦斯壓力體系的破壞時(shí)，巨大的彈性能量和游離瓦斯突然釋放，在極短的

5、時(shí)間內(nèi)大量瓦斯混合物噴射到施工空間，造成人員窒息，引起瓦斯燃燒或爆炸。綜上所述，瓦斯突生與地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯含量與地層壓力等密切相關(guān)。瓦斯突生的一般規(guī)律：突由最易發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶及其附近，如斷層、褶曲、扭轉(zhuǎn)地帶、火成巖侵入?yún)^(qū)、煤層傾角驟陡、走向拐彎、層厚變化異常等地段；在開挖形成的應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力增大，突生危險(xiǎn)性隨應(yīng)力增大而增大，如坑道的上隅角，相向開挖接近區(qū)，坑道開挖分支處等；突生次數(shù)和強(qiáng)度，隨煤層厚度和煤層傾角放散初速度高、瓦斯含量大、層理紊亂、無明顯節(jié)理、光澤暗淡、容易粉碎、有分枝型節(jié)理等特征；突生前常由現(xiàn)各種預(yù)兆，如坑道支撐壓力增大，巖塊迸由或掉硝，外豉或移動(dòng)加劇，煤巖發(fā)生破裂聲、悶雷聲、

6、折斷聲等，瓦斯涌由量忽大忽小等；絕大多數(shù)突生發(fā)生在掘進(jìn)工序，尤其在爆破時(shí)，突生的危險(xiǎn)性隨著煤體的震動(dòng)而加?。煌簧哂醒訒r(shí)性，其延遲時(shí)間從幾分鐘到幾十個(gè)小時(shí)不等。由此可見瓦斯是一種相當(dāng)危險(xiǎn)的物質(zhì)，那么瓦斯爆炸的原因有哪些呢？瓦斯爆炸的主要原因是由于瓦斯積累，通風(fēng)不當(dāng)導(dǎo)致而成。一方面爆破作業(yè)后，瓦斯易漏面急劇增大，洞內(nèi)通風(fēng)條件差，瓦斯?jié)舛茸钜咨?。另一方面是瓦斯突涌。引起爆炸的原因是電力短路、電氣焊防火不?dāng)以及車輛設(shè)備保養(yǎng)不及時(shí)等原因產(chǎn)生火花引起爆炸。瓦斯爆炸的三個(gè)同時(shí)存在基本條件：(1) 一定的瓦斯?jié)舛?。瓦斯?jié)舛仍?%-16%之間，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

7、斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，其爆威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時(shí)，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。(2) 一定的引火溫度。點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度在650-750C之間,且存在時(shí)間必須大于瓦斯爆炸的感應(yīng)期。(3)充足的氧氣含量。氧氣濃度不得低于12%。關(guān)于瓦斯工區(qū)的襯砌：瓦斯工區(qū)的襯砌結(jié)構(gòu)則根據(jù)其所含瓦斯的情況，劃分為非瓦斯地段和一、二、三級(jí)這三種含瓦斯地段，并分別采用不同的襯砌結(jié)構(gòu)。一、二級(jí)瓦斯地段應(yīng)采用復(fù)合式襯砌，其初期支護(hù)和二次襯砌應(yīng)根據(jù)埋珞的深度、圍巖級(jí)別、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、瓦斯嚴(yán)重程度按全封閉原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。瓦斯隧道的襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)有防瓦斯措施，確定防瓦斯處理范圍時(shí)，瓦斯

8、較重、等級(jí)較高地段應(yīng)向瓦斯較輕、等級(jí)較低地段適當(dāng)延長(zhǎng)。含瓦斯地段的噴射混凝土厚度不應(yīng)小于15cm,模筑混凝土襯砌厚度不應(yīng)小于40cm。噴射混凝土中摻用氣密劑后，透氣系數(shù)不應(yīng)大于10-10cm/s,模筑混凝土中摻用氣密劑后，透氣系數(shù)不應(yīng)大于10-11cm/so模筑混凝土襯砌施工縫應(yīng)進(jìn)行氣密處理，其封閉瓦斯性能不應(yīng)小于襯砌本體。摻氣密劑的混凝土施工材料應(yīng)符合下列規(guī)定：水泥宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥，不得采用其他水泥；砂的細(xì)度模數(shù)MxA2.7,含泥量不大于3%,不得使用細(xì)砂；石子的最大粒徑DmaxW40mm,級(jí)配宜為23級(jí)，含泥量不大于1%,不得有泥土塊，或泥土包裹石子表面，針

9、片狀顆粒含量不大于15%;氣密劑宜選用FS-KQ型，摻量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，氣密劑為硅灰、粉煤灰及高效減水劑的復(fù)合劑。摻氣密劑的混凝土施工應(yīng)符合下列要求：C20混凝土配合比宜為1:2.5:3.5,水灰比宜取0.48;原材料應(yīng)按以上配合比進(jìn)行稱量，水的允許偏差為±1%,水泥及氣密劑的允許偏差為±2%,砂石允許偏差為±3%;原材料應(yīng)按采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，不得采用人工拌合；水泥、氣密劑及砂應(yīng)先干拌11.5min,達(dá)到顏色均勻后，再加入石子及水?dāng)嚢?.52.0min,形成均勻的拌合物；混凝土拌合物從攪拌機(jī)卸生至灌注完畢所需時(shí)間宜為4060min;應(yīng)采用機(jī)械震搗，不得用人工震搗；連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28d,并應(yīng)避免在5c以下施工。當(dāng)襯砌內(nèi)設(shè)珞瓦斯隔離層時(shí)，其墊層應(yīng)采用閉孔型泡沫塑料，厚度不應(yīng)小于4mm。全封閉防瓦斯地段有地下水時(shí)，宜采取在左右邊墻下部外側(cè)鋪設(shè)縱向透水管，將地下水引離含瓦斯地段的排水措施。透水管終點(diǎn)宜設(shè)珞氣水分離裝珞，分離由的瓦斯氣體可用管道引由洞外在高處放散。從隧道內(nèi)引由瓦斯的金屬管，其