隧道有毒有害气体检测设备功能及监测专项技术方案设计

1、.PAGE . 核工业华东建立工程集团公司茨中隧道工程 隧道施工坍塌事故应急预案迪庆州维西(塔城)至德钦公路改建工程茨中隧道工程隧道有害气体检测设备及监测专项方案复核：施工单位：核工业华东建立工程集团公司迪庆州维西(塔城) 至德钦公路改建工程茨中隧道工程工程经理部 二0一五年五月十二日目 录 TOC o 1-2 u 一、工程概述 PAGEREF _Toc421136760 h - 2 -二、编制依据 PAGEREF _Toc421136761 h - 2 -三、监测目的及容 PAGEREF _Toc421136762 h - 3 -四、生产过程中常见的有毒、有害气体 PAGEREF _Toc4

2、21136763 h - 3 -五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数 PAGEREF _Toc421136764 h - 6 -六、仪器的功能及使用说明 PAGEREF _Toc421136765 h - 6 -五、有害气体监测管理 PAGEREF _Toc421136766 h - 24 -六、监测及数据整理分析 PAGEREF _Toc421136767 h - 24 -七、有害气体综合治理 PAGEREF _Toc421136768 h - 27 -八、具体要求 PAGEREF _Toc421136769 h - 29 -隧道有害气体检测设备及监测专项方案一、工程概述茨中隧道设计为单洞

3、双向双车道隧道，起讫桩号：K192+195K194+615，长2420m，属长隧道。隧道最大埋深567.83m。隧道区域地处青藏高原南延局部的横断山脉中。经过多期次的地质构造运动地层岩性受到挤压褶皱、断裂破碎、变质等作用。特别受到东边F1大石头断裂带和西边F2茨中断裂带的强烈影响，隧道围岩节理裂隙、小断裂、褶皱发育岩体破碎，多以、级围岩为主，只有埋深较大，风化较弱处有少量的级围岩。隧道处于澜沧江左岸的陡坡中，滑坡段海拔高度在18652280m间，为构造剥蚀、江水侵蚀的高山地形地貌。坡度很陡，最大可达65,地形变化极大。设计为无瓦斯隧道，为预防有害气体突出，防止灾害性事故发生,加强对有害气体的监

4、测,用监测信息指导隧道施工,同时对有害气体进展综合治理。二、编制依据1.公路隧道施工技术规JTJ042942.公路工程施工平安技术规程JTJ076953.公路隧道设计规 (JTG D70-2004)4.铁路瓦斯隧道技术规TB10120-20025.作业场所空气中粉尘浓度测定方法GB5748 - 856.公路水运工程平安生产监视管理方法(交通部2007年第1号)7.危险性较大的分局部项工程平安管理方法建质200987号8.建立工程平安生产管理条例国务院令第393号9.煤矿平安规程10.防治煤与瓦斯突出细则11.工程工程施工组织设计12.工程施工设计图纸及实际情况三、监测目的及容一监测目的1、防止

5、在隧道施工过程中,有害气体超限带来危险,确保人身、机械和工程平安。2、根据有害气体的含量上下、浓度多少,采取相应的技术措施。3、检验技术措施效果,正确指导隧道施工。4、为瓦斯隧道施工积累经历。二监测容瓦斯是煤矿井巷和隧道施工中，从煤层、岩层和隧道围岩中逸出的各种有害气体其中主要成份是俗称沼气的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氮、重烃及其化合物，包括乙烷、丙烷、丁烷等气体的总称。是大量植物沉积埋藏在地下深处，在缺氧情况下经地层高温高压的作用下在进入煤的变质碳化过程中产生的气体。瓦斯通常在碳质岩或者附近发现，尤其在煤层、页岩和含油层以及其他产生瓦斯的岩石上的多孔地层，另外在泥炭、有机粉砂和有机体在潮湿环

6、境下腐烂的地方也会有瓦斯存在。瓦斯可以沿断层、节理或者多孔岩石横向通过相当一段距离。如果被覆盖的不渗水地层限制，瓦斯会在湖和水下累积。瓦斯通常以气压袋形式存在，当气压袋被刺破(如钻眼后，由于稳定的渗入、严重散发或者突然涌入，在开挖区域将有瓦斯出现：伴随一定煤层中的地质扰动，瓦斯也会以强烈爆发的形式通常含有大量煤尘产生。溶在地下水中的瓦斯气体进入隧道后，气体会从水中释放出来，进入隧道空气中。根据茨中隧道有害气体的实际情况,瓦斯(CH4) 、一氧化碳(CO) 、二氧化碳(CO2) 作为主要监测对象,而把一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对象。四、生产过程中常见的有毒、有害气体在生产过程中对财

7、产与人的安康、生命造成危害的因素大体上可以分为物理、化学与生物三方面。其中化学因素的影响危害性最大。而有毒有害气体又是化学因素中最普遍、最常见的局部。有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。有毒气体又根据他们对人体不同的作用机理分为刺激性气体、窒息性气体和急性中毒的有机气体三大类。其中刺激性气体包括氯气、光气、双光气、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氨气、臭氧等气体。刺激性气体对机体作用的特点是对皮肤、黏膜有强烈的刺激作用，其中一些同时具有强烈的腐蚀作用。刺激性气体对机体的损伤程度与其在水中的溶解度与作用部位有关。一般来说，水溶性大的化学物，如氯气、氨气、二氧化硫等对眼和上呼吸道迅速产生刺激作用，

8、很快出现眼和上呼吸道的刺激病症；水溶性较小的化学物，如光气、二氧化氮等，对下呼吸道及肺泡的作用较明显。刺激性气体造成的病变的严重程度除化学物本身的性质外，最重要的是与接触化学物的浓度和时间密切相关。短期接触高浓度刺激性气体，可引起严重急性中毒，而长期接触低浓度则可造成慢性损伤。急性刺激性气体中毒通常先出现眼及上呼吸道刺激病症，如眼结膜充血、流泪、流涕、咽干、咳嗽、胸闷等病症，随后这些病症可减轻或消失，经过几小时至3天不等的潜伏期后病症突然重现，很快加重，严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿，表现为剧烈咳嗽、咯白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绀等，可因肺水肿或并发急性呼吸窘迫症等导致残废。窒息性

9、气体包括一氧化碳、硫化氢、氰氢酸、二氧化碳等气体。这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不一样。一氧化碳进入体后主要与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而组织细胞得不到足够的氧气。氰化氢进入机体后，氰离子直接作用于细胞色素氧化酶，使其失去传递电子能力，结果导致细胞不能摄取和利用氧，引起细胞窒息。甲烷本身对机体无明显的毒害，其造成的组织细胞缺氧，实际是由于吸入气中氧浓度降低所致的缺氧性窒息。硫化氢进入机体后的作用是多方面的。硫化氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了组织

10、细胞的缺氧另外，高浓度硫化氢通过对嗅神经、呼吸道黏膜神经及颈动脉窦和主动脉体的化学感受器的强烈刺激，导致呼吸麻痹，甚至猝死。急性中毒的有机溶剂有正己烷、二氯甲烷等。上述有机挥发性化合物同以上无机有毒气体一样，也会对人体的呼吸系统与神经系统造成危害，有的致癌，比方苯。由于有机化合物大多为可燃的物质，所以对于有机化合物的检测以前大多检测他的爆炸性，但有机化合物的最低爆炸极限远远大于它的MAC空间最大允许浓度的值。也就是说，对有机化合物的毒性进展检测是必要的，也是必须的。可燃性气体的危害主要是气体燃烧引起爆炸，从而对财产与人的生命造成危害。但可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件。一定量的可燃气体、足够

11、的氧气与点燃的火源。以上三个条件缺一不可。通常将可燃气体发生爆炸的气体浓度称为最低爆炸极限，一般用LEL表示。不同的可燃气体具有不同的LEL。所以对于可燃气体的检测一般检测它的LEL。有毒、有害气体TWA8小时统计权重平均值STEL15分钟短期暴露水平IDLH立即致死量ppmMAC空间最大允许浓度mg/m3氨气NH3253550030一氧化碳CO25/150030氯气Cl20.51301氰化氢HCH104.7500.3硫化氢H2S101530010一氧化氮NO25/100/二氧化硫SO22510015VOC*50100/五、隧道中的有毒、有害气体极限浓度参数隧道中的常见有毒、有害气体极限浓度参

12、数如下表所示：序号有 害 气 体 名 称极 限 浓 度1瓦斯CH412一氧化碳CO0.00243二氧化碳CO21.54硫化氢(H2S)0.000665二氧化硫(SO2)0.00056氨(NH3)0.00047二氧化氮(NO2)0.00258氮氧化合物(NOn)换算NO2的浓度不得超过5mg/m39粉尘每立方米空气中，含有10以上游离二氧化硅的粉尘必须在2mg以下六、仪器的功能及使用说明我国有害气体监测技术开展较快,目前局部煤矿已采用全自动电脑监控,但其本钱较高。根据茨中隧道实际情况和经济比拟等,在确保监测准确的前提下,选用四合一便携式气体检测报警仪。五、有害气体监测管理1、人员配置成立专业检测

13、组，所有检测人员经专业技术培训，24h值班,做到分工明确，责任明确，保证仪器准确度，一切情况直接向指挥或管理系统人员汇报。管理人员进洞检查要携带便携式检测仪器。所有施工人员应经常注意洞固定检测仪器位置、气体浓度情况等，以此形成所有洞施工人员全员监测有害气体。2、培训专职检测员进展专业技术培训，取得前方可上岗，所有进洞施工人员要经过有关知识培训，合格前方可进洞施工。3、监测按有关规定对有害气体进展监测，并对煤系地层和高含气段地层，实行重点监测，增加监测断面的密度。4、监测数据整理分析在洞检测的同时，做好各种有害气体浓度变化的记录，并及时汇总到组织指挥系统。对有害气体监测数据的整理分析，是指导隧道

14、施工、协调各工序间关系，确保施工生产在平安的前提下，能有序地进展。 5、管理措施、检测仪器专人保管、充电。应随时保证测试的准确性，按各种仪器说明书要求，定期送地区级以上检查站鉴定，日常每3天校正一次，对仪器大修送国家认定机构进展修复。、每个检测点应设置明显的记录牌，每次检测应及时填写在气体检测记录表上，并定期逐级上报。六、监测及数据整理分析一监测频率及位置因本隧道为非瓦斯隧道，因此监测频率较瓦斯隧道少，在围岩变化时必须进展监测，同时每班监测不得少于一次，遇有突发气体时，每班可根据情况进展屡次监测，检监时每一百米检测3个断面，每个断面测五个点:即拱顶、两侧拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。

15、重点监测的风流和场地包括:开挖面回风流、放炮地点附近20 m 以的风流、局部坍方冒顶处、各种作业台车和机械附近20 m 处以及隧道顶部局部凹陷有害气体易于聚集处等;地质破碎带处应及时检查。二监测数据整理分析瓦检人员在洞检测的同时,做好各种有害气体浓度变化的记录,并及时汇总分析，指导隧道平安施工，如遇特殊情况及时向值班负责人报告，以便采取紧急应对措施。气体检测记录表附后附表：迪庆州维西(塔城)至德钦公路改建工程茨中隧道工程 工程气体检测记录表施工单位：核工业华东建立工程集团公司 本表：监理单位：省公路工程监理咨询公司检测仪器:便携式复合气体检测仪检测时间部位检测数值是否超标一氧化碳CO硫化氢H2

16、S氧气O2其他LEL规定限值：15mg/m3(12ppm),平安临界浓度24ppm规定限值：15mg/m3(10ppm),平安临界浓度20ppm规定限值：下限18.0%vol,上限23.0%vol规定限值：最高允许浓度为20%LEL,平安临界浓度50%说明：1、硫化氢气体浓度不得超过15mg/m310ppm平安临界浓度20ppm；高原地区一氧化碳最高允许浓度15mg/m312ppm，平安临界浓度24ppm；可燃气体最高允许浓度为20%LEL平安临界浓度50%。2、气体浓度在标准围时，每间隔1-2小时检测一次,每个断面测五个点：即拱顶、两侧拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。3、当气体浓度超

17、过标准，没有到达平安临界浓度时，不连续检测。4、发现到达临界值或发生报警时，应立即停顿作业。按相应的应急程序处理。施工单位检测人： 平安监理工程师：七、有害气体综合治理目前对隧道有害气体的综合治理，主要是采用超前探测、排放、通风、防护、注浆止气及气密性砼封闭等方法对有害气体进展综合治理。1、超前探测、排放利用KDL-3型防爆地质雷达对开挖面至前方60m围进展超前探测，了解其地层构造、含气状况，对探测出的裂隙发育、连通性好的含气层或较大的气囊，用ZY-150型钻机进展超前钻探，对有害气体进展判断，并通过钻孔排放有害气体。在隧道每个开挖循环作业钻孔前，加强局部爆破钻孔对开挖面前方5m围进展探测，判

18、断是否有有害气体逸出。 超前钻孔的位置可根据岩层产状确定：当掘进由煤层顶板进入煤层时，超前钻孔布置在隧道底部；反之，当掘进由煤层底板进入煤层时，超前钻孔布置在隧道顶部。采用5m超前钻探工艺，防止了钻机的频繁移动，不中断隧道的正常掘进，简便易行，事半功倍。同时由于科学布孔，最大限度的发挥了钻孔作用。超前探孔还可兼做炮眼，节约本钱，提高成效。2、通风通风是降低有害气体浓度、防止有害气体积聚的最有效手段；通风可以不断向洞送入新鲜空气，排出有害气体和降低粉尘浓度，从而改善洞施工环境，确保洞施工平安和人员身体安康，提高生产效率。通风标准：根据经历及平安规要求，通风量至少应满足以下要求：a、洞空气含氧量不

19、得少于20%，并保证洞施工人员每人每分钟能获得4m3的新鲜空气。b、粉尘允许浓度，每立方米空气中，含有10%以上游离二氧化硅的粉尘必须在2mg以下。c、洞有害气体最高允许浓度标准见表2。d、洞最小风速：Vmin=0.25m/s。3、防护、在有害气体含量高地段施工，作业人员必须携带个体自救器。爆破采用煤矿许用平安炸药，非电毫秒起爆系统和电雷管引爆，洞人员全部撤离，洞外起爆。通风后，先由救护人员带灭火器、自救器及检测仪进入工作面，经检查无燃烧、无有害气体涌出后再供电，待检测各种有害气体浓度降至平安标准以下后，才能开场施工作业。、洞不能停顿通风，必须有备用电源。4、注浆止气对有害气体含量高地段，为施

20、工及营运平安，采用小导管注浆封闭周边围岩裂隙，防止有害气体渗漏。使用42钢管钻梅花孔，管长5m ,沿开挖周边以58外插角钻孔，钢花管插入孔，孔口用锚固剂堵塞缝隙，注浆用水泥-水玻璃双液浆掺BR增加型防水剂，配合比为：水：水泥：水玻璃：防水剂=1：1：0.67:0.256,注浆压力 0.70.9 MPa 。5、气密性砼在瓦斯设防段，初期支护采用气密性喷砼封闭瓦斯，二次衬砌采用全封闭复合式衬砌，模筑气密性砼，气密性砼渗透系数小于1010-11cm/s。6、防爆与防煤层瓦斯突出有害气体防治,最重要的容就是防爆与防煤层瓦斯突出。防爆可通过加强通风对洞瓦斯进展稀释，使其浓度降至平安浓度以下；同时采取控制

21、火源、使用防爆电器、防爆机械等手段实现。而防煤层瓦斯突出，必须先预测煤层是否具有突出危险，然后根据预测情况采取相应的措施。在隧道工作面距煤层5m垂距时停顿掘进，掌子面布置3个测压钻孔，测定瓦斯压力和瓦斯涌出量。如瓦斯压力大于1MPa或单孔涌出量大于5L/min时，必须采取防治突出措施，同时近距离布孔排放瓦斯，释放瓦斯压力；当瓦斯压力降至0.61Mpa或瓦斯压力本身为0.61Mpa时，可采用远距离放炮或微震动爆破法揭穿煤层。假设瓦斯压力小于0.6Mpa时，可正常掘进。为了保证既能一次揭开煤层，又不致围岩因过度震动而引起坍塌，应结合掘进在工作面进展爆破试验，不断调整和修正爆破参数，使之到达最正确的爆破效果，并尽可能减少对围岩的扰动。揭煤后应及时支护，加固围岩，以防坍塌；并尽快采用气密性砼衬砌封闭，以防瓦斯渗出。7、其它方法利用有害气体的化学、物理特性，采取以下措施,也可降低有害气体浓度。 、对H2S气体，可向煤体或岩体压送石灰水及化