马嘴隧道瓦斯工区专项施工技术方案

目录一．工程概况 31.1工程简介 31.2工程地质及位置 41.3施工平面布置 71.4管理目标和技术保证条件 71.5施工危险源识别 9二.编制依据 92.1编制依据 92.2编制范围 11三.施工计划 113.1施工进度计划 113.2材料计划 113.3设备计划 123.4人员计划 13四.瓦斯隧道施工方案 144.1总体施工方案 144.2瓦斯隧道通风方案 174.3瓦斯隧道供电方案 224.4机械设备性能防爆方案及车载瓦斯监控系统 284.5瓦斯检测方案及气体监控系统 324.6超前地质预报 474.7钻孔排放瓦斯措施 504.8注浆封堵瓦斯措施 514.9瓦斯隧道工区开挖方案 534.10瓦斯隧道洞身衬砌 594.11隧道监控量测 69五.施工技术要求及质量保证措施 715.1开挖作业 715.2衬砌作业 745.3质量保证措施 78六.马嘴隧道道真端风险评估及风险防控 826.1隧道工程总体风险评估（剩余段落） 826.2隧道工程专项风险评估 836.3重大风险源风险估测 876.4风险控制 91七.施工安全保证措施 937.1组织保障 937.2瓦斯隧道施工安全技术措施 957.3视频监控系统 1097.4瓦斯隧道压风自救系统 1117.5应急救援预案 113八.计算书及相关图纸 1248.1需风量验算 1248.2风压计算 1268.3风机选型 1278.4附图 127一．工程概况1.1工程简介重庆南川至贵州道真高速公路马嘴隧道道真端设计等级为双向四车道，设计时速为80KM/h。本工区隧道左线里程ZK18+560～ZK19+739.59，长度为1179.59m。右线里程K18+560～K19+740，长度为1180m。隧道衬砌内轮廓建筑界宽10.25m，内轮廓拱顶净高7.05m、净宽10.66m，周长31.17m，内净空面积64.28㎡。行车道宽度2×3.75m。隧道左幅出口段位于半径1290.67m圆曲线上。隧道右幅出口段位于半径950m圆曲线上。隧道内最大纵坡：±3%；最小纵坡±0.3%。设计荷载：公路-Ⅰ级。隧道防水等级为二级；二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P6。马嘴隧道道真端左线于2014年12月4日掌子面施工至ZK19+228里程，仰拱施工至ZK19+300及右线施工至K19+260里程时，发现不明可燃气体，经用光学式瓦检仪检测，初步判断为瓦斯气体。出现该状况后，我部立即上报总承包项目部、总监办。应上级单位要求，立即停止对隧道的施工，并下达停工指令，停止洞内所有工序施工，并加强气体监测及24小时加强通风。原设计资料中未说明马嘴隧道道真端可能存在气体或瓦斯不良地质情况，发现不明气体后，为了避免盲目施工造成安全事故，确保隧道安全施工，重庆通粤高速公路有限公司（项目业主）委托中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆煤科院”）对马嘴隧道道真端施工溢出气体成分进行检测及来源分析，由重庆煤科院出具《重庆南川至贵州道真高速公路重庆段马嘴隧道道真端施工溢出气体成分检测及来源分析技术报告（JCJY-WSBF2015011）》（以下简称“报告”），并依据实测瓦斯涌出量划分隧道的瓦斯等级，以便根据检测结果及隧道瓦斯等级管理隧道的安全施工。根据重庆煤科院出具的《报告》可见，气体主要由甲烷（CH4）和氮气（N2）构成，同时含有少量乙烷（C2H6）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），为典型瓦斯气体，其中马嘴隧道道真端出口端左线ZK19+228里程开挖面绝对瓦斯涌出量为0.71m3/min，右线K19+260里程开挖面绝对瓦斯涌出量为0.46m3/min，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）判定，马嘴隧道道真端左线自ZK19+228里程起进入高瓦斯地段，可判定左线隧道瓦斯等级为高瓦斯隧道；右线自K19+260～K19+228里程段为低瓦斯地段，自K19+228里程起进入高瓦斯隧道地段。1.2工程地质及位置1、交通位置马嘴隧道道真端位于重庆市南川区三泉镇，S104省道与隧道伴行，隧道出洞口位于马嘴村三合头七队，有机耕道与S104省道公路相连，但机耕道距离出洞口净距约0.3Km，出洞口交通条件较困难。马嘴隧道道真端交通位置图2、地形地貌区内地形地貌主要属中山、中高山地貌，以构造作用为主，具有强烈的剥蚀、溶蚀切割作用和部分冰川刨蚀作用，按构造形式分类为褶皱山。隧道区穿越大娄山东段金佛山主峰风吹岭，风吹岭为狭窄条状山，走向与构造线一致，山脉走向呈北北东展布，自东北而西南延伸。中山顶部地形较缓。其两侧地形较陡，垂直切割强烈，多形成陡坡及悬崖。隧址内属构造剥蚀中底山地貌。隧道呈北北西展布，隧道左洞最大埋深441m，隧道右洞最大埋深434m，沿隧道轴线地形呈一“凸”字形，沿线地形起伏较大，地面坡角多在30～50°之间，局部为75～85°，地形陡峭，最高点位于隧址区洞身段山梁，最高海拔1342m，最低位于进口，海拔827m，相对高差约915m，进口位于斜坡～陡坡地带，地形坡角30～60°，洞身以陡坡为主，出口位于西侧斜坡～陡坡地带，地形坡角20～40°。3、气象、水文南川境内多山，地形以山为主，地势呈东南向西北倾斜。项目区属亚热带湿润季风气候区，区内气候温和，雨量充沛，四季分明，云雾多，日照少，绵雨多，湿度大，无霜期长。年平均气温16.6℃，元月最冷，最低气温-2.5℃，7-8月最热，最高气温44.2℃，年平均降水量1185毫米。每年4-6月及9-10月常阴雨连绵。又因地势高差悬殊，山高谷深，温差为10-14℃，具有明显的垂直分带特点。隧址区内雨量充沛，境内地表水系发育，以金佛山-马嘴-山王坪主分水岭为界，北西侧为乌江主要干流鸭江水系，南西侧为呈环形回绕的乌江主要干流芙蓉江支流梅河水系。4、地质构造隧址内所处区域四川盆地东南缘，大娄山脉的北西侧地区，构造上属新华夏构造体系之新洲褶皱带，该区在漫长的地质发展史中，经历了多次构造运动，尤以燕山期以来，该区表现为强烈地沉降，其东南侧大部则属隆起地区，而今山势雄伟，地形险峻，地质构造行迹也显得极为错综复杂。从图区压性结构面如褶皱、冲断等构造行迹的组合形式、展布方向来看，尤以北北东构造线最为显著，说明该区是在应力场北西西、南东东压应力的条件下所形成的新华夏构造体系占有主导的地位。隧道基本垂直穿越金佛山向斜，在K17+950处为金佛山向斜轴部，断层不发育。向斜北西翼K7+000左侧1450m发育一条压性逆断层-吴家湾断层，该断层末穿越隧道，对隧道无影响，隧址内地质构造中等复杂。5、地层据地质调绘及钻孔揭露，隧址区地层主要为第四系崩坡积层、崩积层、志留系小河坝组、龙马溪组及奥陶系中上统、下统湄潭组，各岩层由新到老描述如下：（1）第四系（Q4）1）崩积层（Q4c+dl）强～中风化砂岩、页岩块石、碎石，直径一般100～1000mm，部分地表块石甚至可达3.0～10.0m，碎、块石菱角状，排序杂乱，分布不均匀。主要分布于风吹岭地形陡峭的坡脚处，一般厚度5.0m～20.0m，钻探揭露厚度49.8m。2）崩坡积层（Q4c+dl）主要以含碎、块石粉质粘土为主，粉质粘土可塑状，切面稍有光泽，干强度韧性中等，含砂岩强风化形成的砂粒，其间含有强～中风化的砂岩、页岩、碎石、块石，排列无序。主要分布于隧道洞身。钻探揭露厚度0.8m～51.4m。（2）志留系下统小河坝组（S1X）岩性主要为砂岩，灰白色、灰黄色，粉砂质结构，中厚层～巨厚层状结构，主要由石英、长石等矿物组成，中风化岩体较破碎～较完整，层间结合一般。主要位于风吹岭顶部，厚度128.0m～195.0m。（3）志留系下统龙马溪组（S1I）岩性主要为页岩，中厚层状结构，局部层理发育，主要由粘土矿物组成，含砂质，上部含薄层状灰岩夹层，全～强风化岩体破碎，部分风化呈土夹碎石状。中等风化带岩体较完整，局部较破碎，层间结合一般，钻孔揭露最大厚度129.43m。主要分布于洞身，为隧道穿越的主要岩层。（4）奥陶系中上统（O2+3）岩性为灰岩，厚层～巨厚层状构造，主要矿物成分为方解石、白云石等碳酸盐矿物。岩溶发育，多形成溶洞、暗河及溶沟、溶槽。钻探最大揭露厚度45.95m。（5）奥陶系下统湄潭组（O1m）岩性主要为页岩，夹灰岩和砂岩。黄绿色～深灰色、主要由粘土矿物组成，泥质结构，页理构造，页理发育～稍发育。强风化带岩芯破碎，质软，手捏易碎，页理发育，完整性差，中等风化岩芯为碎块～柱状，页理稍发育，岩体较完整。钻探揭露最大厚度20.3m，主要分布于进洞口范围。1.3施工平面布置马嘴隧道道真端施工平面布置图见附图。1.4管理目标和技术保证条件1.4.1管理目标1、质量目标：杜绝重大质量责任事故的发生，瓦斯隧道工程交验收合格，一次达到竣工质量要求。2、安全生产管理目标：无工伤死亡事故的发生，负伤率控制在2‰以下，杜绝瓦斯爆炸事故的发生，杜绝因管理不善造成的有毒有害气体中毒事件的发生；瓦斯隧道内禁止一切明火、明电，且将该段瓦斯隧道作为重大危险源进行控制。3、施工进度管理目标：按实际减耗情况制定合理工期，不盲目推进瓦斯隧道进尺，不得因工期而忽略安全。同时，隧道每班作业前均应进行瓦斯检测及时时通风，确保安全的情况下，稳定生产，达到工期目标。4、环保管理目标：合理规划，节约土地，保护植被，降低能源消耗，施工现场扬尘符合有关标准，噪音达标排放，相关方面环境行为符合管理体系要求。禁止在洞口30m范围内吸烟、点火等。5、文明施工目标：创建安全文明工地。瓦斯隧道洞口设置门禁系统，进出人员着棉质工作服装，严禁将打火机、手机等带入洞内。1.4.2技术保证条件1、技术准备：⑴认真学习研究设计图纸、瓦斯隧道相关检测报告、会议纪要等相关文件，理解并掌握相关文件意图，做到施工时心中有数。⑵编写技术质量安全交底资料，施工前做好书面交底。⑶组织学习施工规范及验收标准，为认真贯彻执行规范及标准做好准备。⑷准备齐全技术资料的各种表格。⑸编制施工预算：为材料进场、劳动、月、周、进度表编制提供依据。2、技术交底在瓦斯隧道地段施工前项目技术负责人分别向施工员进行技术安全交底，内容有：图纸交底、设计施工图纸交底、设计变更（会议纪要）、安全措施交底等。技术交底采用三级制即：项目技术负责人→施工管理员→作业班组长→作业人员。项目技术负责人向施工员进行交底必须细致、齐全，并结合具体操作部位，关键部位的质量要求，讲解要点和注意事项等。施工员接受交底后要认真反复向操作班组进行交底。班组长在接受交底后，应组织工人进行认真讨论，保证按要求完成施工任务。3、现场准备⑴、技术准备组织工程技术人员认真学习施工设计文件，逐一核对施工图纸，彻底弄清设计意图，对施工图纸有疑问的地方主动与设计单位联系和沟通，以求得明确的答复。⑵、材料及试验准备水泥：应采用不低于42.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。选择重庆南川区嘉南水泥厂生产的P.O42.5水泥。砂：机制砂或细砂含泥量不大于1%。选择验证合格的自采砂石料。石子：粒径为5～31.5mm碎石，且含泥量不大于0.7%。选择验证合格的自采砂石料。水：应用干净的河流水或地下水。采集地下水及山体裂隙水使用。外加剂应通过试验选用，粉煤灰掺合料按试验室的规定确定。由于围岩地层中有瓦斯气体溢出，在初期支护喷射混凝土及二次衬砌混凝土中掺入适量的气密剂，气密剂在使用前应委托有检测资质的相关单位进行检测，检测合格后方可进场使用。钢材：钢材的级别、规格等必须符合设计要求，有出厂证明书及试验报告。选择重钢、攀钢、成钢、首钢、水钢等大厂钢材，并经过验证合格后投入使用。配合比：气密剂喷射混凝土、气密剂水泥混凝土的配合比需在开工前28天完成，同时报验监理工程师，共同对设计配合比进行验证。混凝土的试配需要委托具有相关资质的检测单位进行试配。各项材料必须经项目试验室与监理驻地办试验室共同验证合格后才能投入使用。⑶设备准备马嘴隧道道真端左右线施工均为高瓦斯地段，在施工中必须安装瓦斯监测系统，所有用于洞内的施工设备均采用防爆设备。4、生产准备⑴安全防护用品准备根据作业人员数量，配置足够的安全帽、安全带、安全绳、口罩、手套等防护用品，保证人员施工安全。工作服等必须是防静电的专用工作服，严禁工人着化纤服进洞。⑵安装调试好瓦斯监测系统。⑶配备与瓦斯工区等级相符合并经检定合格的瓦斯检测、测风仪器、仪表。⑷安装可靠的双电源供电系统或备用发电机组。⑸根据瓦斯隧道通风要求，配置可靠的主风机和备用风机，设两路电源，装设风电闭锁、瓦斯电闭锁装置，风机性能满足设计和现场要求。⑹按计划配备进洞作业人员安全防护用品、应急救援物资和消防设施。⑺施工现场设置安全警示标志标牌。⑻衬砌模板台车优化台车支撑体系，减小回风阻力，保证通风风管平顺通过。5、技术、安全教育培训施工前，严格按三级交底制度展开各个工序的技术交底工作，同时每半个月开展一次安全培训以及安全教育，现场加强安全管理工作，随时随地进行安全教育，使作业工人重视安全生产行为。1.5施工危险源识别马嘴隧道道真端瓦斯地段施工主要重大危险源详见第六节“马嘴隧道道真端风险评估及风险防控”。二.编制依据2.1编制依据1、重庆市交通规划勘察设计院设计的《重庆南川至贵州道真高速公路重庆段第3-2工区》两阶段施工设计图纸；2、重庆市交通规划勘察设计院出具的《重庆南川至贵州道真高速公路重庆段第3-1、3-2合同段马嘴隧道道真端页岩气段处治方案变更设计》文件；3、中煤科工集团重庆研究院出具的《重庆南川至贵州道真高速公路重庆段马嘴隧道道真端施工溢出气体成分检测及来源分析技术报告》（JCJY-WSBG2015011）；4、由业主组织专家论证以及总承包项目部、总监办共同审批的《南道高速公路TJ3-2工区马嘴隧道道真端施工技术方案》；5、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；6、《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；7、《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）；8、《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》（2011），国家安全生产监督管理总局；9、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）；10、《重庆市公路工程质量控制强制性要求（试行）》；11、《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求（试行）》；12、《公路水运工程安全生产监督管理办法》交通部[2007]1号；13、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）；14、15、《AQ/T1019-2006煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法》，国家安全生产监督管理总局；16、《重庆市高速公路施工标准化指南（试行）》；17、《爆破安全规程》（GB6722-2011）18、《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》（试行）交质监发[2011]217号。19、《重庆市交委质监局关于进一步加强公路桥梁和隧道等工程施工安全管理的通知》（渝交质监2014年192号）20、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规定》。21、南道高速TJ3-2工区《实施性施工组织设计》；22、南道高速公路总监办关于《加强南道高速公路安全生产管理工作的通知》NDJL总监办[2014]8号文相关要求；23、国家及有关部门颁布的现行设计规范、施工技术规范、质量检验评定标准和验收办法，以及在施工安全、工地保安、人员健康、环境保护等方面的具体规定。2.2编制范围本方案仅适用于南道高速TJ3-2工区马嘴隧道道真端右线K19+260～K19+228段、K19+228～K18+560段、左线ZK19+228～ZK18+560段低瓦斯、高瓦斯工区段落。三.施工计划3.1施工进度计划根据总工期要求及瓦斯隧道现场实际情况，对原施工计划进行了相应的调整。目前马嘴隧道道真端左线剩余668m（ZK18+560～ZK19+228），右线剩余709.047m（K18+560～K19+260包含9.047m长断链），左右线剩余段均为瓦斯隧道地段，单洞月进度按60～70m/月考虑，施工计划工期安排为：2015年7月15日正式掘进施工，2016年6月15日结束，总工期11个月。主要分项工程进度计划表序号分项工程名称开始时间结束时间工期（月）备注1左洞开挖支护9670m2左洞衬砌103右洞开挖支护10700m4右洞衬砌113.2材料计划结合瓦斯隧道工区工程特点、进度计划及工程量，以经济实用的原则，编制材料计划，见下表。进场的材料及时进行检验，合理堆放并进行挂牌标识，确保合格的材料用于工程。主要材料使用计划表序号名称规格单位数量备注1水泥t300002砂m3365003石m3494504气密剂FS-KQt5005缓凝剂t86型钢t89.1247钢管m475机电预埋镀锌钢管8钢筋t958.1059锚杆m17650810防水板EVAm25017811无纺布350g/m2m25017812止水带m1225813喷射混凝土C20m3886814波纹管直径100mmHDPEm2709瓦斯排放、水气分离装置15片石砼C15m368583.3设备计划在机械设备的配备上，综合考虑每台机械设备在整套系统中的协调性，确保整套设备中的机械可以互相配合，共同发挥最大作用，实现快速施工的目的。同时加强机械设备和道路的维修力量，保证机械完好率，努力提高机械装备效率，充分考虑瓦斯隧道供风供电系统使用的相关设备及材料，确保施工安全以及工程进度。主要机械、设备使用计划表设备名称单位左洞右洞合计备注800KVA矿用变压器台2315KVA矿用变压器台1400KVA柴油发电机台2800KVA矿用升压变压器台1低压配电柜台10110kw×2防爆通风机台224备用2台防爆射流风机（45kW）台459备用3台Φ180cm阻燃风筒m122012202440便携式瓦检仪台101020光学瓦检仪台448压风自救系统台100100200隧道每100m安装一组，掌子面1组，每组8台，共计200台10KV双电源转换箱台11250地质钻机台112矿用低压电缆（3×95+1×50）m400轴流风机用矿用低压电缆（3×70+1×50）m6006001200洞内动力线缆矿用工作服套120120240矿灯个6060120矿用电缆（3×25+1×16）m400400800上台阶喷浆机及开挖台架用电线缆矿用电缆（3×16+1×10）m300300600二衬台车、挂布台车、修补台车等设备用电线缆矿用电缆（3×4+1×2.5）m5005001000各类电机配线矿用电缆（3×2.5+1×1.5）m5005001000振动棒、振动器电机配线矿用电缆（3×2.5+1×1.5）m150015003000照明线路127V防爆灯个6006001200按5m间距左右洞布置400A防爆馈电开关个6612变压器出线电源开关200A防爆馈电开关个5510分支电源开关40A防爆磁力启动器个101020设备启动开关防爆接线盒（四通）个35主线连接防爆接线盒（三通）个151530照明线连接防爆接线盒（多通）个101020台车照明线连接127V照明、信号综合保护装置台5510台车及洞内照明防爆照明插销个101020移动设备使用压缩氧自救器台5050100视频监控系统套1瓦斯监控系统套1挖掘机台224防爆改装设备装载机台336防爆改装设备砼输送泵台112防爆改装设备砼搅拌运输车台336防爆改装设备喷浆料运输车台336防爆改装设备自卸汽车台5510防爆改装设备插入式振动器台6612防爆改装设备附着式振动器（衬砌台车）台121224防爆改装设备整体衬砌台车台112防爆改装设备喷浆机台448防爆改装设备注浆机电机台112防爆改装设备工程指挥车台112防爆改装设备3.4人员计划主要人员使用计划表序号工种投入人数（人）合计（人）备注左洞右洞1安全员3362瓦检员55103地质钻工9918超前地质钻探4通风工66125专业电工3366管理人员6612包括技术人员7爆破员3368系统维护人员9瓦斯监测与通风控制系统、视频监控系统、人员定位系统。9开挖工22224410立架及喷浆工18183611二衬及仰拱砼工161632包括罐车司机、输送泵司机。12钢筋工551013杂工151530包括搅拌机司机、机械维修人员及生活车司机。14隧道出渣运输班（驾驶员）661215装载机司机44816挖机司机224合计251人四.瓦斯隧道施工方案4.1总体施工方案马嘴隧道道真端是在施工过程才发现瓦斯气体，前期的施工组织均按照非瓦斯隧道进行配置和管理，为此，在恢复隧道施工前，首先必须细化现有配电方案，其次对作业机械全部进行防爆改装或更换为防爆型，最后进一步细化和调整现有的通风措施，同时，还要安装瓦斯监测系统以及增设消防设施，以上几项工作均满足要求后再按照设计进行超前钻探，探测前方瓦斯情况，若需要采取排放、注浆封堵措施，则按照设计要求进行排放或注浆封堵；最后进行爆破开挖、按照设计采取支护措施。（1）瓦斯隧道通风、降尘方案：通风方案采用压入式，洞口配备两台通风机，洞内采用抗静电、阻燃风筒，通风全部采用独头压入通风，根据剩余隧道长度以及洞内作业强度合理计算通风使用量，再根据通风量选择合适的通风机；为了有效降低粉尘危害，减小与页岩气体摩擦而引起事故的发生，施工掌子面至二衬之间安装自动喷淋降尘系统，喷淋用水采用施工用水，由洞外引进，在施工爆破后以及喷砼施工过程中，开启喷淋系统降尘。（2）瓦斯隧道供电方案：瓦斯隧道采用双电源供电方式，供电必须做到“三专”“两闭锁”，供电系统设置接地保护，低压线路设置检漏继电器；所有电气设备必须具有防爆性能，电缆使用阻燃、不燃的橡套电缆，照明灯具使用防爆照明灯，移动照明使用矿灯。（3）瓦斯隧道气体检测方案：瓦斯检测采用便携式瓦检仪，由人工手持瓦检仪检测、超前钻孔探测和安全视频监控报警断电装置系统相结合的检测方式；全方位、全天候检测，及时报警，快速撤离现场，降低事故发生的风险，确保安全施工。（4）洞内外消防措施：采用消防水以及消防砂综合预防措施，洞外设置储水量不少于200m3的高压水池，再由高压管接入洞内，在洞内每20m设置一道阀门，应急时打开阀门，接入消防水枪使用；消防用砂采用喷砼站的机制砂，可采用防爆改装后的装载机运入使用。（5）瓦斯隧道内机械、设备防爆方案：隧道内高瓦斯地段的电气设备和作业机械、固定敷设的电缆、照明、通信、信号均采用防爆型。对洞内施工机械进行防爆改装，实现对施工运输方式变更为无轨运输。通过防爆挖掘机辅助防爆装载机挖、装，防爆自卸汽车运输，二次衬砌采用防爆模板台车衬砌，砼在洞外集中拌和，防爆砼运输车运输，泵送入模；洞内供电固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆采用铠装电缆，固定照明灯具采用EXdⅡ型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯；移动照明使用矿灯。在各隧道洞口安装避雷系统。（6）瓦斯隧道施工：隧道施工采用新奥法施工，采用台阶法开挖，人工风钻打眼，瓦斯段采用湿式钻孔，矿用炸药、矿用电雷管起爆，光面爆破，浅埋、软弱围岩及断层破碎带采取超前小导管预支护，初期支护采用拱架和喷射砼等支护；隧道开挖后立即施作初期支护，及时进行仰拱施工，尽快完成二次全封闭衬砌，及早封闭，减少瓦斯溢出量。瓦斯隧道总体施工工艺：机械、设备防爆改装→调整通风方案→调整供电方案→施工前检测瓦斯浓度并排除→超前钻探→瓦斯再次排放或封堵→隧道开挖→隧道衬砌→循环作业。4.2瓦斯隧道通风方案4.2.1一般规定1.加强通风是防止瓦斯积聚、避免瓦斯浓度超限、预防瓦斯事故发生的主要技术措施。瓦斯工区必须实施连续通风，并将测风作为瓦斯防治的关键工序。2.设置专职通风管理员，负责通风系统的安装、维护及测风工作，测定气象参数、风速、风量等参数。3.瓦斯工区内正常工作的局部通风机指定专人负责管理，保证24小时连续运行，备用风机与正常风机进行并联平行安装，备用风机能自动切换，保证工作面正常通风，每10天至少进行一次测风工作，并将所测参数记录在现场牌板上，同时做好资料收集工作。4.按程序要求对测风工作自查并报监理单位备案和检查。每班自查内容应包括：①通风管理人员上岗资格、到岗及交接班情况；②是否使用经检验合格的通风安全检测仪表；③风机是否正常运行，是否存在无计划停电停风问题；④风机运行记录、测风记录、系统维护记录、自动监控记录等是否保持连续性、完整性。分类建档，专人负责；⑤风速、风量是否满足工区各作业点稀释瓦斯的规定要求，是否及时更新测风记录牌信息；⑥瓦斯易积聚处采取的防止瓦斯积聚措施是否有效；⑦风管是否平顺通畅、转弯处是否安设钢性弯头且弯度平缓、风管内是否有积水、风管口到工作面距离是否满足要求、风管是否存在破损漏风问题等。4.2.2瓦斯隧道通风要求1.作业环境应符合下列职业健康及安全标准：①空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。②粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。③瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。④有害气体最高容许浓度：一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得大于30min；二氧化碳按体积计不得大于0.5%；氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。⑤隧道内气温不得高于28℃。⑥隧道内噪声不得大于90dB。⑦隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气4m3/min。⑧瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。2、通风设备基本要求①压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在10min内接通，保证风机正常运转。②瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。③瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。4.2.3通风设备选型及方案隧道进口采用压入式通风，左右洞隧道均在洞口20m以外各安装一台2×110KW通风机，风筒布采用φ1.6m的抗静电、阻燃风筒，悬挂隧道线路一侧，风管出风口到开挖面的距离小于15m。另外左右洞各配备一台同性能的通风机备用，并保持良好的使用状态，备用风机与正常使用的风机并列安装。为加强排风，根据设计处治方案，拟在隧道回风侧增设防爆型射流风机，电机功率为45kW，按掌子面至二次衬砌之间使用进行考虑，实际施工中根据现场实测风速、排烟速度、瓦斯浓度等综合因素进行考虑，在保证绝对安全的前提下逐步调整至最为合适的纵向布置间距。对瓦斯易于积聚的空间和衬砌台车附近区域安设局部风机，消除瓦斯积聚。隧道洞内风、水、电布置图4.2.4通风量和风压验算见第八节计算书：通风量和风压验算。4.2.5瓦斯隧道通风保证措施1、建立测风制度，并遵守以下规定：①每10天进行1次全面测风；②对开挖工作面等用风地点，应根据需要随时测风；③通风方式改变或延长压入式风管后，应及时组织一次全面测风；④全面测风由通风管理员和瓦检员相互合作，共同完成；⑤根据测风结果采取措施，进行风量调节；⑥每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。2、瓦斯工区施工中风速不宜小于1m/s。全隧道最低风速不小于0.5m/s。3、对瓦斯易积聚的空间和衬砌模板台车附近区域，应采用空气引射器、气动风机、局部通风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。4、瓦斯隧道各开挖工作面必须采用独立通风，严禁两个开挖工作面之间串连通风。5、瓦斯工区施工期间，因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断工区电源，并制定恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复供电和恢复洞内通风机通风前，应检测瓦斯浓度，并按下列程序执行：①分级启动主风机通风15～30min后，由瓦检员、通风管理员、安全员进洞检测瓦斯浓度，当停风区瓦斯浓度超过1%时，继续加强通风，稀释瓦斯。②经检测证实停风区瓦斯浓度不超过0.5%时，通知专职电工恢复停风区电气设备供电。③当检测确认停风区瓦斯浓度不超过0.5%，且局部通风机及其开关附近10m以内风流中瓦斯浓度均不超过0.5%时，方可由专职通风管理员启动局部通风机。6、瓦斯隧道对向掘进工作面在相距50m前，应停止并封闭一个掘进工作面，但不得停风，并做好风流调整的准备工作。当两个对向掘进工作面风流中瓦斯浓度低于1%时，方可采用钻爆法贯通。贯通后，应调整通风系统，检测瓦斯浓度，待风流稳定且两端瓦斯浓度低于0.5%后，方可恢复施工。7、施工中其它不用的横通道应及时封闭。8、专职通风管理应配备经检定合格的气象参数测定仪、风速测定仪等通风安全检测仪表。4.2.6防止瓦斯积聚的通风措施1、通风管出口距离开挖面较远供风不足造成瓦斯积聚时，应及时接长通风管。2、通风管漏风严重供风不足造成瓦斯积聚时，应及时修补或更换破损的通风管，减少漏风增加出口风量。3、造成瓦斯积聚时，可使用局部通风机的风筒由现场瓦斯检查员进行处理，但排出的瓦斯浓度在出口不得超过1.5％，当瓦斯浓度超过3％以上时，应编制安全技术措施，采取风量控制法进行排放。4、瓦斯集中涌出而风流速度较低容易造成瓦斯积聚时，应使用局部通风机加快瓦斯风流速度驱散瓦斯，根据具体瓦斯涌出情况随时调整局部通风机出口方向，做到彻底消除瓦斯超限。5、为了防止横通道及其他预留通道、预留洞室、死角、塌腔地段等瓦斯局部聚积，应及时进行通风处理，可采用如下通风措施：①积聚瓦斯浓度在1.5％以下时可采取风管稀释法处理。②编制安全技术措施，安装气动式局扇、局部通风机处理局部地方瓦斯积聚。4.2.7瓦斯隧道通风管理制度1、隧道架子队设立通风专职人员，在隧道作业队负责人领导下开展工作，业务上接受工区项目部安全部的指导，具体负责按照经批准的通风方案进行通风系统的安装、使用、维修、维护工作。2、风机操作人员必须经过培训、考核合格后方能上岗作业，必须严格遵守风机的操作规程，熟悉通风系统性能。3、隧道通风系统必须经过验收合格后方可投入正常运行，运行期间应加强巡视及维护工作，保证通风系统各项性能、技术指标达到设计要求。4、保证隧道24小时连续不间断通风，风量、风压必须满足设计要求，不得随意停风。

①风机设置两路电源并装设风电闭锁装置，除正常使用的风机外还必须有备用风机。

②确保正在使用的通风机出现故障后能在15分钟内启动备用通风机，保证隧道通风和正常作业不受影响。

5、通风系统的定期检查制度。①项目工区组织每周对通风系统进行检查，作业队负责人每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

②通风系统运行正常后，每10天用风速测定仪对风速进行人工检测，检测结果与自动监控系统风速值进行核对，确保风速满足施工要求。③每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于2%，对风筒的漏风情况必须及时修补。

6、建立通风系统运行管理档案。档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

①值班人员每天按班组对通风系统运行情况进行记录，作业队负责人每天、工区安全部每周分别对运行记录予以审核、签认，管理档案由工区技术部负责建档保存。②每周用风速测定仪对风速进行人工检测，检测结果与自动监控系统相应时间、位置、风速值进行核对，确保风速满足施工要求。7、交接班制度：必须由交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由作业队负责人每天定时予以审核签字。8、实行停风报批制度：因通风系统检修及其他原因需要主要通风机停止运转，必须提前提出申请，逐级上报，根据停风时间长短由相关负责人审批后方可实施。停风时间在30分钟以内的，由当班人员报工区工程部分管负责人；停风时间超过30分钟的，当班人员报工区项目部项目经理。停风前必须确保洞内所有人员已经撤离，并切断电源；

恢复通风前，必须检测瓦斯浓度，经当班瓦检员检测，瓦斯浓度在规定限值以内时，方可恢复正常作业。

9、信息沟通制度。瓦检班组、通风班组、施工作业班组应及时沟通相关信息，确保生产安全、有序进行。4.3瓦斯隧道供电方案4.3.1用电负荷计算固定用电统计表序号设备或设施名称数量（台/套）每台容量（KW）合计（KW）位置1喷砼搅拌站17575洞外使用2钢筋加工场130303空压机41104404洞口轴流风机2110*24405洞外照明及生活区用电140406洞外水泵415607砼输送泵275150洞内使用8喷浆机67.5459衬砌台车2306010安全监控系统左右线共用1套101011洞内照明2204012插入式振捣棒101.11113洞内水泵4156014射流风机23060总计（KW）1521根据计算，施工期最大用电量为1521KW，施工过程中考虑工序之间的调整，并尽量避免左右线隧道用电量较大工序平行施工等问题，即马嘴隧道道真端实际施工中最大用电负荷按1100KW进行考虑。4.3.2供电方案施工用电采用双电源供电，由1台800kVA和1台350kVA变压器作为主电源，为防止中途停电影响施工生产及给瓦斯隧道施工带来安全事故，拟采用2台400kVA柴油发电机以及1台800kVA矿用升压变压器作为辅助电源，当专线停电时备用发电机立即启动通过自锁开关向隧道内供电。1、瓦斯隧道各级配电电压及机电设备额定要求①高压，不超过10000V。②低压，不超过1140V。③成洞地段的照明、手持式电气设备的额定电压和信号装置的额定供电电压使用220V；在非成洞地段及高瓦斯工区和瓦斯突出工区使用127V。④在洞内各种平台上和未施做二衬地段使用36V安全电压的隔爆照明器。远距离控制线路的额定电压不超过36V。2、电缆选择隧道内电缆的选用应符合下列规定：①电缆应根据作业环境条件严格选用；②严禁采用铝包电缆；③电缆应带有保护接地专用的足够截面导体；④电缆主线芯的截面应满足供路负荷要求；⑤应选用取得矿产品安全标志的阻燃电缆；⑥电缆应采用铜芯。（1）隧道内高压电缆的选用应符合下列规定：①对固定敷设的高压电缆，应采用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力缆、交联带或细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力缆、交联带或细力电缆。②非固定敷设的高压电缆，应采用符合MT818标准的橡套软电缆。③移动变电站应采用监视型屏蔽橡套电缆。（2）隧道内低压动力电缆的选用应符合下列规定：①固定敷设的低压电缆，应采用MVV（矿用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套）铠装、非铠电缆或对应低压等级的移动橡套软电缆。②非固定敷设的低压电缆，应采用符合MT818标准的橡套软电缆。移动式和手持式电气设备应使用专阻燃橡套电缆。③开挖面的电缆严禁采用铝芯，应采用铜芯橡套软电缆。④固定敷设的照明、通信号和控制用的电缆，应采用铠装或非铠装通信电缆、橡套电缆或MVV型塑力缆（塑料绝缘电力电缆）。洞内线缆具体选择详见下表：电缆选择统计表序号线缆规格使用部位1矿用高压电缆（3*50）高压进洞2矿用低压电缆（3*95+1*50）轴流风机电缆3矿用低压电缆（3*70+1*50）洞内动力大线4矿用低压电缆（3*25+1*16）上台阶喷浆机及开挖台架用电线缆5矿用低压电缆（3*16+1*10）二衬台车、挂布台车、修补台车等设备用电线缆6矿用低压电缆（3*4+1*2.5）各类电机配线7矿用低压电缆（3*2.5+1*1.5）振动棒、振动器电机配线8矿用低压电缆（3*2.5+1*1.5）照明线路4.3.3电缆铺设与连接1、电缆的固定敷设应符合下列规定：①电缆应悬挂。电缆悬挂点间的距离，在正洞内不得大于3m。②电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制需敷设在同一侧时，应敷设在各种管道的上方，其间距应大于0.3m。③通信和信号电缆应与电力电缆分挂在隧道两侧，如果受条件所限，在正洞或平行导坑内，应敷设电力电缆上方0.1m以上的地方。④高、低压电力缆敷设在同一侧时，其间距应大于0.1m。高压与低压电缆间的距离不得小于0.05m。2、电缆的连接应符合下列要求：①电缆连接使用的接线器和接线盒必须采用防爆型。②电缆同电气设备的连接，必须用同电气设备性能相符接线盒；电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。③不同型电缆之间严禁直接连接，必须经过符合要求的接线盒、连接器或母线盒进行连接。3、同型电缆之间直接连时应遵守下列规定：①橡套电缆的修补连接(包括绝缘、护套已损坏的橡电缆修补)必须采用阻燃材料进行硫化热补或与热补有同等效能的冷补。修补后橡套电缆，必须经浸水耐压试验，合格后方可进洞使用。②塑料电缆连接处的机械强度以及电气、防潮密封、老化等性能，应符合该型电缆的技术标准要求。4.3.4隧道瓦斯监控系统联锁控制根据相关规定，瓦斯隧道施工洞内供电必须做到“三专”“两闭锁”即：专用变压器，专用开关，专用供电线路，瓦斯浓度超标时与供电的闭锁及压入式通风的风机与洞内供电的闭锁。因此，洞内高瓦斯工区开挖工作面的电气设备，必须与瓦斯监控系统进行风电、瓦电闭锁。4.3.5接地保护系统根据规定，瓦斯工区内的配电变压器严禁中性点直接接地。严禁由洞外中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道供电。瓦斯隧道必须采用独立的接地保护系统。专用保护接地线不允许断线且不允许安装任何开关，洞内36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须与专用保护接地线可靠连接，其接地网上任何一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω。4.3.6设置捡漏继电器低压馈电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置。1、施工现场的总配电箱至开关箱设置两级捡漏继电器，两级捡漏继电器的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合，使之具有分级保护的功能。2、开关箱中必须设置漏电保护器，施工现场所有用电设备，除作保护接零外，必须在设备负荷线的首端处安装漏电保护器。3、捡漏继电器应装设在总电源隔爆断路器的负荷侧和分路隔爆开关的负荷侧。4、捡漏继电器的选择应符合先行国家标准《剩余电流动作保护器的一般要求》GB6829和《漏电保护器安全和运行的要求》GB13955的规定，额定漏电动作电流应不大于15mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。5、与总电源隔爆断路器配合的的捡漏继电器的额定漏电动作电流应大于30mA，额定漏电动作时间应大于0.1s，但其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应大于30mA·s。4.3.7防雷接地为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，所有进洞线路，包括动力电缆、照明电缆、瓦斯监控系统电缆及通信电缆均需在洞口安装避雷器。因此，在各种电缆向洞内敷设时，必须严格执行本规定，安装与其相配套的氧化锌避雷器，洞口的防雷接地电阻不得超过2欧姆且要定期检查测试。进洞的其它风、水管线也必须在洞口处与专用保护接地极进行连接，以防雷电和静电传入洞内。4.3.8电气设备防爆性能的检查与处置1、各种电气设备和施工机械的防爆安全性能，必须经专职人员检查，确认合格后方可允许进洞使用。2、防爆性能失效的电气设备，应立即处理或更换。3、非专职电气值班人员，不得擅自操作电气设备。电气操作必须使用专用工具。4.3.9瓦斯隧道照明灯具的选用1、已衬砌地段的固定照明灯具，可采用EXdⅡ型防爆照明灯。2、开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯。3、移动照明必须使用矿灯。4.3.10洞内电气设备的设置1、配电系统设置总隔爆开关、分隔爆开关、单台设备的隔爆开关，实行三级配电。设置配电系统应使三相负荷平衡。220V或380V单相用电设备接入220/380V三相五线系统或单相照明线路电流大于30A时，应采用220/380V三相五线制供电。2、动力隔爆开关与照明隔爆开关分别设置，照明线路接线要接在动力隔爆开关的上侧。3、总隔爆开关应设置在靠近电源区域，分隔爆开关设置在用电设备或负荷相对集中的区域，分隔爆开关与单台设备的隔爆开关的距离不得超过30m，隔爆开关与其控制的固定式用电设备的水平距离不应超过3m。4、每台用电设备必须有各自专用的隔爆开关，禁止用同一个隔爆开关直接控制二台及二台以上用电设备（含插座）。5、隔爆开关不得装设在易受外来固体物撞击、强烈振动、液体侵溅及热源烘烤的场所。否则，应予清除或做防护处理。隔爆开关周围应有足够两人同时工作的空间和通道，其周围不得堆放任何有碍操作、维修的物品。6、隔爆开关要放置在洞内其它机械设备不易碰撞的地方，要设立警示标记或警示灯。4.3.11电气设备的使用与维护1、必须具有电气系统接线图，隔爆开关应有名称、用途和分路标记。2、隔爆开关应由专人负责。3、隔爆开关应每月进行一次检查和维修。检查、维修人员必须是专业电工。检查、维修时必须按规定穿、戴绝缘鞋、手套，必须使用电工绝缘工具，并应做检查、维修工作记录。4、对隔爆开关进行定期维修、检查时，必须将其前一级相应的电源隔离开关分闸断电，并悬挂写有“禁止合闸、有人工作”的停电标志牌，严禁带电作业。5、隔爆开关必须按照下列顺序操作：送电操作顺序为：总隔爆开关→分隔爆开关→设备隔爆开关。停电操作顺序为：设备隔爆开关→分隔爆开关→总隔爆开关。但出现电气故障的紧急情况时可除外。6、施工现场停止作业1小时以上时，应将动力隔爆开关断电上锁。7、隔爆开关内不得放置任何杂物，并应保持清洁。8、隔爆开关内不得随意挂接其他用电设备。9、隔爆开关内的电器配置和接线严禁随意改动。熔断器的熔体更换时，严禁用不符合原规格的熔体代替。捡漏继电器每天使用前应启动漏电试验按钮试跳一次，试跳不正常时严禁继续使用。10、隔爆开关的进线和出线严禁承受外力，严禁与金属尖锐断口、强腐蚀介质和易燃易爆物接触。定期对专业电工和各类用电人员进行瓦斯隧道用电安全教育和考核，主要考核内容参照《矿山供电与洞内照明实用技术全书》以及《施工现场临时用电安全技术规范》的相关内容，凡上岗人员必须持有劳动部门核发的上岗证书，严禁无证上岗。4.4机械设备性能防爆方案及车载瓦斯监控系统4.4.1一般规定1、隧道内作业机械应使用蓄电池车或柴油，严禁使用汽油机车。2、瓦斯工区作业机械严禁在停风或超限的作业区段进行作业。3、凡容易碰到的、裸露的电气设备及其带动机械外露的传动和转动部分，都必须加装护罩或遮拦。4、瓦斯工区的非防爆型行走式作业机械必须在瓦斯浓度低于0.5%以下时方可使用。同时应加强通风和瓦斯检测等日常安全管理工作。5、瓦斯工区普通型电气测量仪器仪表，应在瓦斯浓度0.5%以下的地点使用，瓦检员应跟班作业，随时测瓦斯浓度。6、高瓦斯工区的行走式作业机械（内燃机械），安装车载瓦斯自动监控报警与断电系统等主动防爆装置，适时监测机车作业环境中瓦斯浓度。当瓦斯浓度超过0.5%时，装置可及时发出声光报警，切断电源，控制机车熄火。作业环境中瓦斯浓度降至0.5%以下，装置解除锁定，可重新启动机车。4.4.2瓦斯监控系统洞内运输采用无轨运输方式，运输应具备防爆功能。施工现场所使用的大型运输设备有挖掘机、装载机、运输汽车、砼罐车等，如果对这些设备进行严格的防爆处理，在技术上和成本上存在很大的难度。结合实际情况，现场运输设备达到绝对的防爆是不可能的，因为在搬运或运输过程中，设备的金属部件在与岩石碰撞或摩擦时仍会产生火花，这一因素是现场无法避免的。根据设计、有关规程规定及类似工程施工经验，并结合隧道实际施工情况，我项目部拟选用一套适合于车载的瓦斯监测系统。本方案采用了主动防御的方式对危险源进行提前处理，与被动式防御措施相比安全性更高。1、系统选型考虑施工需要，选用煤炭科学研究总院重庆研究院研制的KZJ001-F煤矿监测分站和KG9701A低浓度甲烷传感器，该系统具有体积小巧、安装方便、运行稳定、价格便宜的特点。（1）系统结构系统主要由三部分组成：系统维护与配置管理中心、控制分站、检测控制器。系统结构如下图：①系统维护与配置管理中心：系统维护与配置管理中心主要用于设置、调试系统配置参数和控制逻辑。主要由中心电脑、系统软件、数据传输接口组成。这部分配置主要由设备提供方使用，用户也可购置用于平时的维护。系统正常运行时不需该部分设备。②控制分站：分站是系统的数据采集处理和逻辑控制中心，负责从传感器采集环境参数，并将结果按照管理中心软件所设计的控制逻辑进行判断处理，根据配置方案在检测到异常时输出报警和断电等控制信号；分站还具备与管理中心进行数据通信的功能，接收管理中心下达的配置逻辑指令并可将采集的数据发送至管理中心进行实时监测调试。③检测控制器：检测控制器包括传感器和报警器。传感器主要是采集隧道的环境参数，传感器的种类比较多，如：瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、开停、风速等。报警器接收分站发来的报警信号，发出声光报警提示，提前发出预警。（2）系统工作原理系统主要采集施工机械工作区域的环境瓦斯气体浓度参数，控制分站根据采集的浓度值和控制逻辑进行分析处理。系统工作时，当环境瓦斯浓度逐渐上升，达到比较危险的浓度（比如按照有关规定设定为0.3%），分站向报警器发出报警信号，报警器发出声光报警，驾乘人员听到或看到报警信号后，立即停止作业，通知相关人员核查现场实际情况，在查明起因并解除危险后再行作业，可以实现危险提前处理的作用。如果瓦斯浓度上升较快或者是施工机械现场无人值守时，环境瓦斯浓度达到较高危险限值（比如按照有关规定设定为0.5%）此时控制分站向机械的断油熄火控制器和电源控制器发出控，制信号，使机械自动停止工作并关闭总电源，实现闭锁，防止机械工作中或不知情人员重新启动，因火花造成爆炸事故。系统工作原理示意图如下所示：（3）系统配置序号设备名称型号单位数量备注1矿用监测分站KZJ001-F台12低浓度甲烷传感器KG9701A个1带保护箱，防震设计3声光报警器—个14专用线缆及配件—套15标气瓶1可多台共用6减压阀个17流量计个1（4）安装方法监测分站安装位置可根据机械自身的结构特点进行选择，可安装于驾驶室、机械底部或侧面以及驾驶室与车箱连接处等。传感器安装于驾驶室顶部通风处。由于机械是一个振动剧烈的载体，因此相关设备需要作加固与防振设计。具体布置详见下图。4.4.3主要机械设备选型1、开挖、支护设备：采用风动凿岩机钻孔，湿喷机进行喷锚初期支护。2、运输设备：采用PC220挖掘机、ZL50C装载机及自卸汽车进行出渣，所有设备均进行防爆改装。3、通风设备：采用110KW×2轴流风机向供风，洞内考虑30KW射流风机在工作面进行局部通风。4、抽水设备：工作面采用2台7.5KW潜水泵将水集中于下台阶，再利用2台7.5KW潜水泵抽排于水箱，在水箱处安装D115-30*5（15-30KW）高扬程离心泵抽水机排出洞外。5、混凝土设备：成品砼由HBT60B砼输送泵泵送入模。6、备用电源：安装2台450KW柴油发电机组作为备用电源。7、变压器配备：配备1台800KVA和1台350KVA变压器。4.4.4自动瓦斯监控系统操作规程1、进入隧道作业前，必须检查监控系统是否工作正常；2、隧道内作业时，监控系统必须保持开启状态；3、监控系统发出声光报警时，表明环境瓦斯浓度出现异常，驾乘人员应立即停止作业通知相关人员查明现场情况，解除报警后方可继续作业。4、监控系统发出声光报警并控制车辆自动熄火，表明环境瓦斯浓度已经非常危险，为了防止中毒、窒息、引发爆炸，确保人身安全，驾乘人员应立即下车撤离现场，同时通知相关受威胁人员；车辆熄火后，在报警未解除前，驾驶人员禁止尝试点火操作；5、若通过其它手段检测出隧道内瓦斯含量异常，应立即停止作业，待确认安全后方可重新作业；6、监控系统异常时必须及时向相关负责人员汇报；7、监控系统所带的瓦斯传感器必须每隔7天进行零点较准，同时做好除尘工作；8、车辆洞外长时间停放应关闭监控器电源。9、系统必须与监控系统、人工检测等预防措施搭配使用。4.5瓦斯检测方案及气体监控系统4.5.1监控方案总述瓦斯隧道施工以预防为主，瓦斯检测采用人工手持瓦检仪检测和自动检测两种方式，相互补充相互印证，确保瓦斯隧道施工在瓦斯浓度安全值之内施工，瓦斯浓度在安全施工值之外停止施工，通风稀释到安全浓度之内再进行施工。将马嘴隧道道真端出口左右洞分别作为一个单体，各自建立一套采用自动瓦斯监测对隧道的掌子面，二次衬砌台车和洞口处的瓦斯浓度，风速和一氧化碳（CO）以及氧气（O2）进行24小时监控，在隧道洞口设置瓦斯监控室，安排专人24小时值班，随时监控洞内瓦斯浓度，将隧道内三个点的监测数据随时更新显示于设置在洞口值班室的电脑屏幕上，同时通过网络传输至项目部显示。同时，通过人工监测相配合，安排专业有资质的瓦检员对隧道掌子面拱部、掌子面发生坍塌处、上台阶、下台阶左右侧与上台阶交界处、各种配电柜开关处、人行通道、二次衬砌台车前后拱顶处、防水板台车和钢筋绑扎台车拱部，以及各种瓦斯浓度容易聚集处的瓦斯浓度进行检测，每120分钟检测一次，每班至少3次，在有瓦斯突出危险的工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查。在洞口设置瓦斯监控室，设专业监控人员2人，24小时轮流值班，监控自动监控系统采集的数据，人工采集的数据统一汇报于监控室记录。仪器设备的检验按照《铁路瓦斯隧道技术规范》附录C瓦斯测定仪检测质量的控制及厂家的使用说明书进行定期检定，编制相应的管理制度。4.5.2瓦斯监控要求1、瓦斯隧道施工期间，成立专门的瓦斯检测队伍系统，该系统由自动监控与人工监控系统组成，并作为施工工序管理，由现场施工负责人主管，该系统主要测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。2、压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路应在10min内接通，保证风机正常运转。3、瓦斯隧道每班应对开挖掌子面按规定检查，平常按1次/2小时频率检查，如有异常情况时应随时检测。每个断面应检查5个点，即拱顶、两侧拱脚和两侧墙脚各距隧道周边20cm处。瓦斯检测部位示意图4、瓦斯检测地点及范围应符合下列要求：开挖工作面风流、回风流中，爆破地点附近20m内的风流中及局部塌方冒顶处；局扇附近10m内的风流中；各种作业台车和机械附近20m内的风流中；电动机及开关附近20m内的风流中；隧道洞室中，如变电所、水泵房、水仓、车洞等处；错车道位置及衬砌端头；接近地质破碎带处。4.5.3自动监控系统的选型与配置1、自动监控系统的选型与配置计划瓦斯气体构成复杂，赋存状态也极复杂，且危害性极大。拟选用中煤科工集团重庆研究院生产的KJ-90型煤矿综合监控系统。该系统由地面中心站、局域网、远程数据终端、通信接口装置、洞内各作业面分站、隔爆兼本质安全型多路电源、远程断电器、各种矿用传感器和机电控制设备、及KJ-90安全生产监控软件、局域网软件组成。地面中心站经过KJF－1通信接口装置，用两芯无极性通信电缆与分站以移频键控方式通信。监控系统计划配置见下页表。2、自动监控系统原理瓦斯气体构成复杂，赋存状态也极复杂，且危害性极大。马嘴隧道道真端出口安全监测监控系统设备材料清单序号物资名称规格型号单位数量备注1监控主机研祥双核2.0G/2G/320G/DVD/1000M*2台1自动监测2显示器19寸台1自动监测3数据通讯接口KJJ46台2自动监测4UPS后备电源MT1000，2小时套1自动监测5系统软件KJ90NB套1自动监测6信号避雷器KHX91台2自动监测7电源避雷器KHD90台1自动监测8大分站KJ90-F16台1自动监测9低浓传感器9701A台3自动监测10一氧化碳传感器GTH500(B)台2自动监测11风速传感器GFY15台2自动监测12馈电断电仪KDG3K台1自动监测13通信屏蔽电缆PUYVR1*2*7/0.43PKM0.1自动监测14通信电缆PUYVR1*4*7/0.43KM1.5自动监测15二三通接线盒个15自动监测为了满足隧道监测的高标准要求，创造一个安全、高效的施工环境，根据瓦斯隧道的实际需要，并从本项目的具体实际出发，做到配置合理、预留扩展余地、技术先进、性价比高，确保系统性能高质量、高可靠性。KJ90监测系统结构及工作原理：①、系统结构系统主要由三部分组成：a.地面中心站地面中心站是整个系统的大脑，主要用于设置、实时显示并存储隧道的环境参数。地面中心站主要由监控主机、系统软件、数据传输接口和其它计算机周边设备组成，并包含防雷设备。b.2个施工区各为独立的系统作业面分站分站主要是为传感器提供电源和接收传感器数据，并把数据通过通讯线路传输到地面主机。分站由大、中两种类型，方便用户根据需要进行选择。c.传感器及控制器传感器主要是采集隧道的环境参数，传感器的种类比较多，如瓦斯、一氧化碳、风速、开停、馈电等。控制器是系统断电的执行器，在异常情况下接收分站发来的断电信号，切断隧道的工作电源，防止意外事故的发生。系统结构如下页图。KJ90监测系统结构图②、系统工作原理本系统主要是采集隧道的瓦斯浓度、风速及风机运行等参数，在洞口机房进行24小时不间断监测；并在以上参数异常的情况下自动报警，并切断工作电源，达到隧道安全生产的目的。系统工作原理见图。KJ90隧道施工环境监测系统断电方案（逃生管理）③、KJ90监测详细布置a.中心机房设在离隧道口的值班室内，机房设备有监控主机、数据接口、电源避雷器、UPS电源，主机配KJ90监控软件，为了更好地保护监控设备，在监控中心机房和隧道口各设信号避雷器一台。b.监控分站2台均放在距洞口附近，到洞口用两芯带屏蔽的矿用主通讯电缆；在掘进工作面分别放置3台瓦斯传感器、2台风速传感器、2台一氧化碳（CO）传感器、CO2传感器1台、H2S传感器1台；馈电断电器用于开关断电。详见如下页布置图：说明：①甲烷传感器、应垂直悬挂在隧道上方风流稳定的位置，距顶板不得大于300mm，并应按照维护方便，不影响行人和行车，不影响施工。②使用中的传感器应经常擦拭，清除外表积尘，保持清洁。掌子面的传感器应每天除尘，保持干燥，避免洒水淋湿；维护、移动传感器应避免摔打碰撞。瓦斯及有毒有害气体监控系统设备平面布置示意图说明：①甲烷传感器应垂直悬挂在隧道掌子面上方风流稳定、拱顶中央位置，距顶板不得大于20cm，并应按照维护方便，不影响行人和行车，不影响施工。②一氧化碳传感器应同甲烷传感器一样悬挂在拱顶中央位置。③二氧化碳、硫化氢传感器应悬挂在掌子面左右两侧拱脚处，离地面不超过20cm。④风速传感器应垂直悬挂在隧道掌子面后方5—10米范围，且风流稳定的位置，应避免掌子面涡流回风的影响。⑤使用中的各类传感器应经常擦拭，清除外表积尘，保持清洁。掌子面的传感器应每天除尘，保持干燥，避免洒水淋湿；维护、移动传感器应避免摔打碰撞。掌子面传感器悬挂位置示意图说明：二衬处甲烷传感器的安装位置与掌子面处甲烷传感器的悬挂雷同，可固定悬挂在二衬挂防水布台车顶部（中央位置），距离拱顶不大于20cm处，不影响施工便可。二衬传感器安装位置示意图说明：①洞口处甲烷传感器的安装位置与掌子面处甲烷传感器的悬挂雷同，可固定悬挂在洞口以里约50m处隧道顶部（中央位置），距离拱顶不大于20cm处。②洞口处风速传感器应垂直悬挂在洞口以里约50m处，距离拱顶约2m，风流稳定的位置，前后100米范围内不得有大型障碍物。洞口传感器安装位置示意图3、气体监控系统使用、维护及调校⑴安装断电控制系统时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通洞内电源及控制线。安全监控设备的供电电源必须取自被控制开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。拆除或改变与安全监控设备关联的电气设备的电源线及控制线、检修与安全监控设备关联的电气设备、需要安全监控设备停止运行时，须报告调度室，并制定安全措施后方可进行。⑵洞内安全监测工必须24h值班，每天检查隧道安全监控系统及电缆的运行情况。使用便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报地面中心站值班员。当两者度数误差大于允许误差时，先以度数较大者为依据，采取安全措施，并必须在8h内将两种仪器调准。⑶瓦检人员发现便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器度数误差大于允许误差时，应立即通知安全监控部门进行处理。⑷开挖工作面设置的甲烷传感器在放炮前应移动到安全位置，爆破后应及时恢复设置到正确位置。对需要经常移动的传感器、声光报警器、断电控制器及电缆等，由开挖组长负责按规定移动，严禁擅自停用。⑸洞内使用的分站、传感器、声光报警器、断电控制器及电缆等由所在的施工队负责人、班组长负责管理和使用。⑹传感器经过调校检查误差仍超过规定值时，必须立即更换；安全监控设备发生故障时，必须及时处理，在更换和故障处理期间必须采用人工监测等安全措施，并填写故障记录。⑺低浓度甲烷传感器经大于4%CH4的甲烷冲击后，应及时进行调校或更换。⑻电网停电后，备用电源不能保证设备连续工作1h时，应及时更换。⑼使用中的传感器应经常擦拭，清除外表积尘，保持清洁。洞内开挖工作面的传感器应每天除尘；传感器应保持干燥，避免洒水淋湿；维护、移动传感器应避免摔打碰撞。⑽安全监控设备布置图和接线图应标明传感器、声光报警器、断电器、分站、电源、中心站等设备的设置、连接、断电范围、传输电缆等，并根据实际布置及时修改。⑾安全监控仪器设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。发生故障时必须及时处理，在故障期间必须有安全措施。⑿安全测控仪器使用前和大修后，必须按产品使用说明书的要求测试、调校合格，并在地面试运行24～48h方能进洞。⒀安全测控仪器的调校包括零点、显示值、报警点、断电点、复电点、控制逻辑等。⒁每隔10d必须对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试。⒂安全监控系统的分站、传感器等装置在洞内连续运行6～12个月，必须进行检修。4.5.4人工瓦斯检测1、专职瓦检员和其它作业人员进入瓦斯工区携带的瓦斯检测仪器、仪表应符合下列规定：①瓦检员应配备光干涉式甲烷测定器。高瓦斯工区除配备低浓度光干涉式甲烷测定器外，尚应配备光干涉式高浓度甲烷测定器。为进一步确保施工安全，瓦检员还需配备H2S、CO、N2等有害气体检测仪。②洞内工程技术人员、施工班组长等主要管理人员配备便携式甲烷检测仪和有毒有害气体检测仪。2、专职瓦检员应严格执行瓦斯巡检制度，按时到岗，跟班作业，不得擅自离岗空班、漏检和假检，根据瓦斯巡检图规定路线和频率进行瓦斯巡检工作。每次检查结果应记入瓦斯检测日报表和瓦斯记录牌。测定甲烷浓度应重点在隧道风流的上部，测定二氧化碳浓度应重点在风流下部。无作业台架处应配置辅助工具。巡检地点应包括：①隧道内各工作面（掌子面超前钻孔、掌子面开挖、掌子面初期支护、仰拱开挖、仰拱混凝土施工、防水板挂设、二次衬砌立模、二次衬砌混凝土灌注、隧道防水治理等）。每个断面应采用四点法或六点法检测瓦斯，取最大值作为该断面瓦斯浓度。检测点距离周边轮廓20cm。②瓦斯可能产生积聚的地点（二衬台车部位、紧急停车带加宽带、联络通道及预留洞室上部、塌腔内、局部超挖具有明显凹陷的地点等）。③隧道内可能产生火源的地点（电机附近、变压器、电气开关附近、电缆接头的地点）。④瓦斯可能渗出或异常涌出的地点（地质破碎地带、地质变化地带、裂隙发育带及其它瓦斯异常涌出点）。⑤在隧道进行水平钻孔时，水平钻孔附近。⑥被批准允许洞内电气焊接作业地点、内燃机具、电气开关、电机附近20m范国内。⑦爆破地点附近20m范围内风流中。爆破作业必须严格执行“一炮三检”制度。⑧其它通风死角处。3、人工巡检频率应符合下列规定：①高瓦斯工区日常巡检频率每班应不少于3次。测定完毕，及时填报瓦斯巡检表。②高瓦斯工区的开挖工作面及瓦斯涌出量较大、变化异常区域时，应固定专人随时检测瓦斯。③以下作业环节，瓦检员应跟班作业，随时检测瓦斯：A、瓦斯工区钻爆作业（钻眼、装药、放炮前、放炮后）时；B、瓦斯超前探测钻孔、焊接动火、塌腔区处治等作业时。4、瓦斯工区经审批进行焊接等动火作业时，瓦检员必须跟班作业，随时检测动火点前后20m范围内的瓦斯浓度，确保动火作业区域瓦斯浓度小于0.5%。瓦斯浓度大于0.5%时，严禁隧道内一切动火作业。动火点附近还应采取消防措施。5、瓦斯工区停风或停电，恢复送电和启动洞内风机前，瓦检员应按规定加强瓦斯检测工作。6、开挖工作面拱顶部位应悬挂便携式甲烷检测报警仪，随时检测瓦斯浓度。7、瓦斯工区瓦检员应严格洞内交接班制度，并应在岗位上进行现场交接班，交清工区内瓦斯异常涌出变化、各种电气设备、局部通风机和作业机械等状态；瓦检员交接班时应在交接手册上互相签字，做到有据可查。瓦斯工区人工瓦斯检测仪器配置设备名称型号单位数量备注便携式甲烷报警仪AZJ2000台10人工监测光干涉甲烷测定器CJG10台2人工监测4.5.5有关管理制度及注意事项1、瓦斯检测员岗位职责a瓦检员必须具有强烈的责任感和高度的责任心，必须深刻意识到其手中的工作关系到人员的生命安全，关系到企业的声誉。必须牢固树立安全第一的思想。

b.瓦检员上岗必须经正式培训取得资格。岗前考试不合格者严禁上岗。

c.瓦检员必须坚持自觉学习、熟练业务、自觉遵守工作纪律和操作规程，不得投机取巧，弄虚作假。

d.认真执行“瓦斯检测安全操作规程”，负责检查瓦斯浓度、温度，严格执行“一炮三检制”，作好“一通三防”设施的运行。

e.瓦检员必须随时紧跟有人员工作的作业面，不可擅离职守。

f.必须严格执行有关通风、洞内特殊作业审批制，瓦斯等方面的规定，填写瓦斯检查记录。

g.瓦检员必须如实做好检测记录和签认，认真执行交接班制度，每天瓦检情况交班时认真填写交接班记录。h.瓦检员有权制止一切违规操作的行为，有权强令可能出现瓦斯燃烧等危险情况的工作面停工。i.瓦检员要确保对通风效果的控制，有权根据检测浓度情况控制主风机工作档位，有权安排局部通风，有责任要求作业队安排维修通风设备。

j.如出现漏检或未经通风而工作人员进入工作面的情况，追究瓦检员的责任。

k.积极参加安全教育活动，刻苦学习瓦斯防治知识，提高安全意识和安全施工的能力。

l.自觉遵守各项安全规章制度，服从领导安排，有权制止违章作业，有权拒绝任何人违章指挥。

m.发现瓦斯超限、积聚等严重隐患或发现自然发火、瓦斯突出等异常灾害预兆时，有权责令相应地点停止工作和撤出所有人员，并向有关领导反映。

n.一旦洞内瓦斯发生险情，应立即启动应急预案，组织遇险人员自救互救，并参加抢险救灾工作。

2、瓦斯监控员职责

a.服从经理部领导的分配，积极完成各项安装检修任务．

b.认真学习《安全生产法》、《矿山安全法》，并熟悉《煤矿安全规程》，搞好安全工作。

c.认真做好隧道内监控设备的检修工作，定期巡查，做到线路敷设符合规定，吊挂整齐，传感器调校准确，保证监测数据的真实性，并认真及时填写各类表格记录，以备后查。

d.遵守各项规章制度和劳动纪律。

e.爱护系统设备和设施，遵守治安、防火、卫生等各项规定。

f.发现安全隐患，应及时汇报并立即处理。

g.努力学习专业技术知识，提高调试和处理故障的能力，掌握通风监测系统的安装、设置情况。

3、监控系统注意事项a除监测工外，其他人员不得拆开、摔打监控系统的任何设备。b电缆按要求吊挂整齐，出现破损及时更换。c工作面瓦斯浓度传感器距工作面距离不得超过10m，在隧道施工过程中及延接电缆；传感器吊挂在距顶板约0.25m左右的隧道中线位置；每次放炮时应对工作面传感器加强保护或临时移动至安全位置、放炮后立即恢复原位。d二次衬砌台车前方的瓦斯浓度传感器距离二衬台前前缘10～20m，传感器吊挂在距顶板约0.25m左右的隧道中线位置；每次前移台车时应同时前移传感器。e回风瓦斯浓度传感器吊挂于距隧道口10～15m处的隧道拱肩位置，距离隧道壁0.25m左右。f瓦斯监控系统通讯电缆应吊挂整齐，距动力电缆间距不得小于0.1m。g应及时施工人行横道和车行横通道，并及时前移隧道内分站，保证隧道内分站距离掌子面的距离。h对隧道内瓦斯的检测，除瓦斯外，还应配备必要的检测仪器检测空气中H2S、SO2、NH3、NO2、CL2等有害气体浓度。i在隧道施工中出现变化，所安装的瓦斯监控系统不能满足安全生产需要时，应及时对已有系统进行改造。4.5.6瓦斯检测规定1、一般规定①从事隧道施工的所有人员进洞时，必须在洞口接受安全检查，领班或安全员携带便携式甲烷检测报警仪；瓦斯检查工必须携带便携式智能光干涉甲烷测定器。②开挖掌子面、横通道连接处、开挖和衬砌变截面处、衬砌台车两端、已挂防水板地段前后20米范围、附