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公路隧道施工瓦斯危害与防治

Summary：近些年来随着国家对基础设施建设投入的增加，高速公路设施建设得到飞速发展，目前越来越多的高速公路正在深入西部偏远地区，由此隧道工程数量也越来越多，个别高速公路桥隧比甚至高达90%以上。而隧道施工比一般工程施工更为复杂，危险系数更高，其中又以瓦斯隧道的情况更为突出。高速公路建设中瓦斯隧道是公路隧道施工中十分常见且危害极大的地质灾害，一旦瓦斯隧道发生事故，必然会引起重大安全事故，不仅破坏相应的项目工程，也给人民的生命财产带来巨大损失。由于工程的特殊性，瓦斯隧道施工的安全风险极大，高速公路瓦斯隧道安全管理困难大、风险高、施工技术要求高，加强隧道瓦斯事故的预防是提高安全技术最重要保障。本文结合在瓦斯隧道施工中在瓦斯预防方面的经验及做法，对瓦斯隧道施工中瓦斯隧道安全施工的特点进行分析，并

 Keys：高速公路；瓦斯；隧道施工；安全防治

1.瓦斯的危害

1.1瓦斯的概念

在隧道施工时，围岩和煤层中会溢出成分复杂的有毒有害气体，这些气体被统称为瓦斯，这种地质危害带有一定的特殊性。瓦斯中的气体如若发生灾害往往会引发重大灾害，这些气体包括一氧化碳CO、甲烷CH4、硫化氢H2S等。狭义上的瓦斯是指以甲烷CH4为主，是一种无色无味的气体，在

在修建隧道的时候，往往采用钻爆法施工，在爆破作业过程中，爆破面会急剧逸出瓦斯气体。由于瓦斯气体密度小，因此，如果隧道内的空气流通状况不好，极易在隧道拱顶大量积聚[1]。一旦隧道内空气中瓦斯含量超过一定浓度，会变得极其不稳定，一旦遇到火源或者高温物体，很可能发生爆炸。

1.2高速公路瓦斯隧道的分类

我们通常分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道以及瓦斯突出隧道三种类型。而分类的标准则取决于隧道内瓦斯工区最高级。

瓦斯工区是指在地层含有瓦斯的隧道施工区段，瓦斯隧道工区又分为非瓦斯、低瓦斯、高瓦斯以及瓦斯突出工区四类。依照瓦斯涌出量来判定等级。在衡量高、低瓦斯工区时存在一个标准，即0.5m3/min[2]，如果全工区瓦斯涌出量不超过这个标准，即为低瓦斯工区，反之则为高瓦斯工区，瓦斯地层或瓦斯工区绝对瓦斯涌出量判定指标见表1。

一旦在瓦斯隧道中某处发现了危险源或者风险区，则该地段的则会被认定为瓦斯突出危险工区。判断瓦斯是否突出的标准如下所示：

瓦斯压力P≥0.74Mpa；

瓦斯放散初速度ΔP≥10。

表1瓦斯工区绝对瓦斯涌出量判定指标

1.3瓦斯的危害

瓦斯会带来多种危害，比如瓦斯爆炸、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等，这些都会引发事故，往往会给施工作业人员带来重大危险。

1.3.1瓦斯窒息

甲烷这种气体本身是无毒的，但是一旦空气中甲烷的比例超过一定量时，就必然会导致空气中的氧气浓度迅速降低。一旦空气中的氧含量降到17%时，人们就会感到呼吸困难，而当下降到12%以下时，就会使人发生窒息甚至死亡。

1.3.2瓦斯燃烧与爆炸

瓦斯发生爆炸会产生有毒有害气体、冲击波及高温焰面。在隧道中，化学反应区和高温气体处于运动中，就会形成焰面。焰面的温度非常高，基本可以达到2150℃~2650℃之间，速度非常快，最高可达2500m/s。焰面所经之处，会发生严重火灾，且灾情会不断扩大。瓦斯爆炸是瓦斯隧道施工中最严重的事故，一旦发生爆炸就会造成作业人员严重伤亡。

1.3.3岩与瓦斯突出

大量瓦斯从隧道裂隙中喷出仅需要极短的时间，最多几个小时，短则几分钟，瓦斯喷出时伴有巨大轰响，其中夹杂着岩块或者煤块。

2.瓦斯的防治及措施

2.1瓦斯发生爆炸的条件

瓦斯爆炸必须同时满足以下三个条件：第一要有足够高的瓦斯浓度；二是存在高温火源，能够引燃瓦斯气体；第三有充足的氧气。

2.1.1瓦斯浓度

瓦斯爆炸对于浓度有一定的要求。瓦斯爆炸界限通常来说下限是5%，上限是16%[3]。

若空气中的瓦斯浓度不足5%，即便有火源也不会爆炸，但是会出现燃层。如果瓦斯含量达到了9.5%，此时瓦斯爆炸产生的威力是最大的。若瓦斯浓度超过16%，也不会爆炸，但是遇到高温火源会发生燃烧[4]。瓦斯浓度控制标准和瓦斯超限处理措施见表2。

表2 瓦斯浓度控制标准和瓦斯超限处理措施