隧道瓦斯综述详解.docx

瓦斯隧道分级综述 瓦斯隧道分级综述 瓦斯的基本知识 国内瓦斯隧道的分级方法及探讨 对国内10条瓦斯隧道的分级的研究 瓦斯是一种混合气体，主要成分是甲烷，占到80%-90%。通常在隧道开挖过程中，遇到有煤层的地方通常会有瓦斯的出现。所以在煤炭资源丰富的地方，也就是主要的瓦斯分布区。主要分布在华北和西北地区。其中，华北地区，西北地区，南方地区和东北地区煤层气（瓦斯）资源量分别占全国总量的56.3%、28.1%、14.3、1.3%。埋深100米以内、1000~1500米和1500~2000米的煤层气地质资源量，分别占全国总量的38.8%、28.8%和32.4%。并且全国大雨5000亿m3有14个，其中5000~10000之间的有川南黔北，豫西，川渝，三塘湖，徐淮等盆地，大于10000的有鄂尔多斯 盆地东缘，沁水盆地，准噶尔盆地，滇东黔西盆地群，二连盆地，吐哈盆地，塔里木盆地，天山盆地群，海拉尔盆地。主要大致分布见图。 瓦斯爆炸的条件主要有4点： 浓度。甲烷浓度5%-16%氧气浓度12%-20%。当二者浓度在区间外时则不会爆炸，会安静燃烧。 接触高温热源。点燃温度一般650-750°C。 瓦斯与氧气的混合气体有足够时间接触高温热源。瓦斯与高温热源接触时，并不会立即燃烧爆炸，而是经过一个很短的时间间隔，称为引火延迟，间隔的这段时间称为感应器，时间长短取决于甲烷和氧气的浓度，初压，点燃温度，几毫秒到十几秒不等。高温热源存在时间小于感应时间时，CH4不会燃烧或爆炸。 瓦斯隧道和施工时，可能发生的危害 煤与瓦斯突出。在地应力和瓦斯压力共同作用下，很短时间破碎的的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出，伴有猛烈的声响和巨大的动能，同时释放出大量的瓦斯。 岩石与瓦斯突出。原因与煤与瓦斯突出相似，还加上掘进放炮作用。放炮时，发生岩体破坏抛出的现象。 瓦斯爆炸。达到爆炸浓度界限范围，并与高温热源接触超过感应时间，就会发生爆炸。 煤尘爆炸。当煤质中挥发物占总可燃物１０％以上时，且形成小颗粒煤尘悬浮在空气中，当空气中小颗粒煤尘较多（３０ｇ／ｍ3）遇７００℃以上热源时就会发生爆炸。 导致人员缺氧窒息。瓦斯含量在１６％以上时，空气中的氧含量就会相对的减少，有严重的窒息作用，但瓦斯含量达到40%以上时，人会立即窒息 引起中毒。随着瓦斯聚集，瓦斯中硫化氢，一氧化碳等有毒有害气体浓度不断升高，当这些气体浓度超过最高允许界限是，就会引起场内人员中毒。 瓦斯检测仪 介绍及原理：目前使用最为广泛的是光学甲烷检测仪（便携式甲烷检测仪），按其测量甲烷的浓度范围，分为0-10%（精度0.01%）和0-100%（精度0.1%）两种。原理，由于光的折射与空气密度有直接关系，以空气室和甲烷室（仪器内的两个气体储存室）都充入新鲜空气产生的条纹为基准，当含有甲烷的空气进入甲烷室时，由于空气室中新鲜空气与甲烷室中含有甲烷的空气的密度不同，他们的折射率也不同，从而通过它们产生的不同的干涉条纹来判断空气中瓦斯的浓度。 隧道瓦斯工区段的设计 通过瓦斯底层的隧道，衬砌断面宜采用带仰拱的封闭式衬砌或加厚铺底，并视地质情况向不含瓦斯地段延伸10-20cm。 含瓦斯的地层隧道应采用单层或多层的全封闭结构，并提高混凝土的抗渗性。 含瓦斯地层的喷射混凝土厚度不应小于15cm,模筑混凝土二次衬砌厚度不应小于40cm。 瓦斯地层宜采用超前导坑法开挖，探查瓦斯种类和含量，并加强通风，以稀释瓦斯浓度。 隧道竣工后，应继续对瓦斯渗入及含量进行检测，当封堵等措施仍无法隔绝瓦斯渗漏时，应考虑增设运营期间机械通风。 国内目前瓦斯隧道分级方法 铁道部2002年颁布的《铁路瓦斯隧道技术规范》对瓦斯等级进行了定量的划分，即当全工区绝对瓦斯涌出量小于0.5m3/min时，为低瓦斯工区，大于或等于0.5m3/min时，为高瓦斯工区。 在隧道通风时，若风速过低会使甲烷反流或在洞顶集聚形成甲烷带，所以《铁路瓦斯隧道技术规范》规定，瓦斯隧道施工中为防止瓦斯局部积聚，其回风流风速不宜小于1m/s,以单线铁路隧道全断面开挖为例，其隧洞的截面面积约5m*8m=40m2,每分钟通过隧道断面回风流的风量为1*40*60=2400m3/min,回风流中的瓦斯浓度为0.5÷2400=0.02%.远比规范中规定的洞内各处瓦斯浓度稀释到0.5%，故测出瓦斯浓度测出为0.5%时，判断为高瓦斯隧道，但其实洞内各处瓦斯浓度远小于0.5%，不必按照高瓦斯隧道施工处理。 以上讨论可知，国内目前使用的瓦斯隧道分级方法过于简单，探讨出一种有效安全的瓦斯隧道分级方法十分有必要。而且瓦斯隧道分级时应该综合评价瓦斯隧道所处的地层岩性、地质构造、煤层厚度、 隧道埋深、水文地质条件五个主要因素，不应该只是在开挖过程中完全凭借测出的瓦斯