文档介绍：低瓦斯隧道安全施工技术
主讲张祉道
铁道第二勘察设计院
铁路客运专线隧道施工安全技术培训
主要内容
1 有关瓦斯知识
2 铁路和公路瓦斯隧道与煤矿巷道的不同特点
3 瓦斯隧道几种灾害
4 瓦斯隧道设计、施工的有关规范及参考资料
5 瓦斯隧道及工区分类
6 低瓦斯隧道安全施工技术
概述
根据瓦斯逸出量的多少和瓦斯压力的高低,可把瓦斯隧道分为高瓦斯隧道、低瓦斯隧道和瓦斯突出隧道三个类型,无论哪种类型,都要搞好安全生产。既使是低瓦斯隧道,也存在安全陷患,搞得不好就会出大事故甚至特大事故。因此掌握瓦斯隧道安全施工技术非常重要。
一、有关瓦斯知识
1 定义
广义——凡从围岩或煤层渗入隧道的有害气体,均称为瓦斯。其主要成分为甲烷(沼气CH4)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2),还有少量的硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、二氧化硫(SO2)及其它碳氢化物和稀有气体。
狭义——单指甲烷(CH4),包括煤层甲烷和石油甲烷。
2 瓦斯生成、成分及性质
瓦斯生成
植物及其它生物在高温缺氧条件下,有机物化学分解生成瓦斯。在植物变成煤的过程中,随着煤的变质,生成的瓦斯越来越多。其过程是:
泥炭→褐煤→无烟煤
化学反应式:
纤维素甲烷二氧化碳水烟煤
4C6H10O5 微生物 7CH4↑+8CO2↑+3H2O+C9H6O
烟煤无烟煤甲烷水
3C9H6O 2C13H4+CH4↑+3H2O
广义瓦斯主要成分
四部分组成:
(1) 沼气(CH4)及同系物,H2,H2S等可燃气体;
(2) CO、NO、H2S、NH3含硫气体、乙醛等有毒气体;
(3) CO2、N2、Ar(氩气)等,基本上为化学不活泼的惰性气体;
(4) Rn(氡)、Tn(钍)、Ac(锕)等放射性气体;
上述四部分中沼气(CH4)是最主要成分,其它气体含量极少。
沼气物理性质
无色、无味、无臭、无毒;
kg/m3( kg/m3);
微溶于水(20℃时,100 m3);
比空气轻,渗透能力比空气强,能很容易透过裂隙岩体;
特殊场合:混有乙烷、丙烷时有麻醉性,产生头昏现象;
混有H2S时有臭鸡蛋味;
混有芳香族气体时有苹果味。

瓦斯爆炸及燃烧先决条件:
适当的浓度;
火源;
氧浓度。
瓦斯爆炸化学反应式:
CH4+2O2→CO2+H2O+
1份瓦斯+2份氧时反应最充分,但在空气中含氧仅20%,所以1份瓦斯+10份空气反应最充分
所以,最猛烈的瓦斯爆炸发生在瓦斯浓度1∶11时,%
(说明:瓦斯燃烧点、爆炸点与空气中氧浓度,火源温度有关,上图只是一般的通常值)
4. 煤尘爆炸
煤是可燃的,煤的粉尘(极小颗粒)由于与空气接触面积大,更易燃烧,燃烧的速度快、温度高,空气急速膨胀,就形成爆炸,煤尘爆炸判别式:
Va=时,有爆炸危险
式中:Vdaf——煤的挥发分,%;
Ad——灰分,%;
Mad——水分,%。
(均为煤样化验测定值)
当巷道空气中煤尘含量小于30~40g/m3时,不会发生爆炸。
二、铁路和公路瓦斯隧道与煤矿巷道的不同特点
相同点
(1) 都是地下工程;
(2) 都进行钻爆作业;
(3) 巷道中有煤或瓦斯存在,都有危险性。