凉水井隧道有害气体监测设备与检测方案.docx
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凉水井隧道有害气体监测设备与检测方案
目录
一、工程概况3
二、编制依据3
三、风险源分析与预防措施4
（一）隧道中的有害气体4
（二）有害气体预防措施4
四、爆炸极限计算公式5
五、施工准备5
（一）进度计划5
（二）材料与设备计划6
六、施工部署6
（一）如何选择有毒有害气体检测6
（二）气体检测仪的使用方法8
（三）有害气体的检测流程8
1、人员配置8
2、培训8
3、监测8
4、监测数据整理分析9
5、管理措施9
七、人员计划9
八、施工控制9
1、超前探测、排放9
2、通风10
3、检测频率10
4、防护10
5、注浆止气11
6、气密性砼11
7、防爆与防煤层瓦斯突出11
8、其它方法11
九、应急预案及处置措施12
（一）应急处置12
（二）应急抢救措施12
（三）人员撤离的程序和措施13
（四）救护的程序和措施13
凉水井隧道有害气体检测设备与检测方案
一、工程概况
麻柳湾至昭通高速公路是国家高速公路网规划中南北纵线G85重庆-昆明高速公路中的一段，是我国高速公路主骨架的重要组成部分，也是云南省南北高速公路大通道的一段。
本工程为麻柳湾至昭通高速公路A3标段凉水井隧道，为普通分离式隧道。
左线起止里程为ZK9+396～ZK11+112，长度为1716m；右线起止里程为K9+293～K11+139，长度为1846m。
本隧道围岩划分为V2、V1、IV3、IV2、III1五种围岩级别。
二、编制依据
1、安徽省交通规划设计研究院设计的《国家高速公路网G85渝昆高速麻柳湾至昭通段高速公路两阶段施工图设计》。
2、招标文件及所附相关资料、补遗书等。
3、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）
《公路隧道设计方案》（JFGD70-2004）；
《公路隧道设计细则》（JTGT070-2010）；
《公路隧道消防技术规范》（DBJ53-14-2005；
《公路工程安全施工技术规程》JTJ076-95；
《作业场所空气中粉尘浓度测定方法》GB5748 – 85；
《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号；
《建设工程安全生产管理条例》国务院（第393号）。
4、《A3工区实施性施工组织设计》。
5、《云南省麻昭高速公路标准化要点指南》。
三、风险源分析与预防措施
（一）隧道中的有害气体
隧道中的常见有害气体表
序号
有害气体名称
极限浓度
1
瓦斯（CH4）
0.5％
2
一氧化碳（CO）
30mg/m³
3
二氧化碳（CO2）
0.5％
4
硫化氢（H2S）
10mg/m³
5
二氧化硫（SO2）
15mg/m³
6
氨（NH3）
30mg/m³
7
氮氧化合物（NOn）
换算成二氧化氮浓度小于5mg/m3
8
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
以上这些有害气体都是对人身以及机械设备造成危害的危险源，为了有效控制这些危险源，因此我们须及时检测，加强预防与控制。
（二）有害气体预防措施
1、全员重视,合理投入是实现安全生产的先决条件。
把有害气体监测放在第一位，把通风管理作为“重中之重”，在“人、财、物”上优先保证，牢固树立“防有害气体灾害大于一切”的思想,当施工进度与有害气体监测、防治相矛盾时,以“宁停三天，不抢一秒”作为处理问题的准则。
2、建立完善各种有害气体监测、管理制度，严格执行。
根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》、《铁路瓦斯隧道技术暂行办法》、《公路隧道施工规范》等法规，结合隧道实际情况，制定各种瓦检制度、安全检查制度等，并严格执行制度，在制度面前人人平等。
3、通过各种方式，提高全员安全意识。
安全工作只有100%和0两种结果，因此，提高洞内每一个施工人员的安全意识是保证安全的前提。
除对施工人员进行专业培训、上岗培训外，还要经常在各种大、小会议上提安全、讲安全，做到警钟长鸣，甚至举行专题知识竞赛等生动有趣的活动，使每一个施工人员随时脑子中有安全这根弦，树立“隧道施工安全无小事”的观念。
4、综合治理见成效。
有害气体隧道安全施工不是哪一个人、哪一个部门、哪一个施工环节能够完全保证的,它贯穿于整个施工过程中,只有进行全时效、全方位综合治理，采取一切有效的管理、技术措施，消灭一切安全隐患，才能保证安全。
对于有害气体监测，要狠抓检测员检查有害气体制度的落实，明确每班检查地点、时间。
洞内无检测员不能施工，检测员有现场停止施工的权力。
四、爆炸极限计算公式
1、
式中：
N－氧原子数
2、
式中：
V－各组分在混合气中的浓度；
L－组成混合气体各组分的爆炸极限
五、施工准备
（一）进度计划
隧道计划总工期26个月
施工准备：
2013年3月28日～2013年4月30日
开挖初支：
2013年5月1日～2014年12月31日
二次衬砌：
2013年6月15日～2015年2月28日
路面施工：
2015年2月14日～2015年4月30日
附属工程及装饰：
2015年3月17日～2015年5月31日
（二）材料与设备计划
为有效的预防隧道洞内的空气质量，我部专门配置了一台空气质量检测仪。
附图（气体检测仪）
六、施工部署
（一）如何选择有毒有害气体检测
1、确定所要检测气体种类和浓度范围
如果甲烷和其它毒性较小的烷烃类居多，选择LEL检测仪无疑是最为合适的。
这不仅是因为LEL检测仪原理简单，应用较广，同时它还具有维修、校准方便的特点。
如果存在一氧化碳、硫化氢等有毒气体，就要优先选择一个特定气体检测仪才能保证工作人员的安全。
如果更多的是有机有毒有害气体，考虑到其可能引起人员中毒的浓度较低，比如芳香烃、卤代烃、氨（胺）、醚、醇、酯等等，就应当选择光离子化检测仪，而绝对不要使用LEL检测器应付，因为这可能会导致人员伤亡。
如果气体种类覆盖了以上几类气体，选择一个复合式气体检测仪可能会达到事半功倍的效果。
2、确定使用场合
工业环境的不同，选择气体检测仪种类也不同。
①、固定式气体检测仪
这是在工业装置上和生产过程中使用较多的检测仪。
它可以安装在特定的检测点上对特定的气体泄漏进行检测。
固定式检测器一般为两体式，有传感器和变送组成的检测头为一体安装在检测现场，有电路、电源和显示报警装置组成的二次仪表为一体安装在安全场所，便于监视。
它同样要根据现场气体的种类和浓度加以选择，同时还要注意将它们安装在特定气体最可能泄漏的部位，比如要根据气体的比重选择传感器安装的最有效的高度等等。
②、便携式气体检测仪
由于便携式仪器操作方便，体积小巧，可以携带至不同的生产部位，电化学检测仪采用碱性电池供电，可连续使用1000小时；新型LEL检测仪、PID和复合式仪器采用可充电电池（有些已采用无记忆的镍氢或锂离子电池），使得它们一般可以连续工作近12小时，所以，作为这类仪器在各类工厂和卫生部门的应用越来越广。
1）如果是开放的场合，比如敞开的工作车间使用这类仪器作为安全报警，可以使用随身佩戴的扩散式气体检测仪，因为它可以连续、实时、准确地显示现场的有毒有害气体的浓度。
这类的新型仪器有的还配有振动警报附件――以避免在嘈杂环境中听不声音报警，并安装计算机芯片来记录峰值、STEL（15分钟短期暴露水平）和TWA（8小时统计权重平均值）――为工人健康和安全提供具体的指导。
2）如果是进入密闭空间，比如反应罐、储料罐或容器、下水道或其它地下管道、地下设施、农业密闭粮仓、铁路罐车、船运货舱、隧道等工作场合，在人员进入之前，就必须进行检测，而且要在密闭空间外进行检测。
此时，就必须选择带有内置采样泵的多气体检测仪。
因为密闭空间中不同部位（上、中、下）的气体分布和气体种类有很大的不同。
比如：
一般意义上的可燃气体的比重较轻，它们大部分分布于密闭空间的上部；一氧化碳和空气的比重是差不多，一般分布于密闭空间的中部；而硫化氢等较重气体则存在于密闭空间的下部。
同时，氧气浓度也是必须要检测的种类之一。
另外，如果考虑到罐内可能的有机物质的挥发和泄漏，一个可以检测有机气体的检测仪也是需要的。
因此一个完整的密闭空间气体检测仪应当是一个：
具有内置泵吸功能――以便可以非接触、分部位检测；具有多气体检测功能――以检测不同空间分布的危险气体，包括无机气体和有机气体；具有氧检测功能――防止缺氧或富氧；体积小巧，不影响人工作的便携式仪器。
只有这样才能保证进入密闭空间的工作人员的绝对安全。
另外，进入密闭空间后，还要对其中的气体成分进行连续不断的检测，以避免由于人员进入、突发泄漏、温度等变化引起挥发性有机物或其它有毒有害气体的浓度变化。
3）如果用于应急事故、检漏和巡视，应当使用泵吸式、响应时间短、灵敏度和分辨率较高的仪器，这样可以很容易泄漏点的方位。
在进行工业卫生检测和健康调查的情况时，具有数据记录和统计计算以及可以联接计算机等功能的仪器应用起来就非常方便。
目前，随着制造技术的发展，便携式多气体（复合式）检测仪也是我们的一个新的选择。
由于这种检测仪可以在一台主机上配备所需的多个气体（无机／有机）检测传感器，所以它具有体积小、重量轻、响应快、同时多气体浓度显示的特点。
更重要的是，泵吸式复合式气体检测仪的价格要比多个单一扩散式气体检测仪便宜一些，使用起来也更加方便。
需要注意的是在选择这类检测仪时，最好选择具有单独开关各个传感器功能的仪器，以防止由于一个传感器损害影响其它传感器使用。
同时，为了避免由于进水等堵塞吸气泵情况发生，选择具有停泵警报的智能泵设计的仪器也要安全一些。
（二）气体检测仪的使用方法
我国煤矿的有害气体监测技术发展较快，目前部分煤矿已采用全自动电脑监控，但其成本较高。
根据隧道实际情况和经济比较等，在确保监测准确的前提下，参照选用九种24台有害气体监测仪器及大量CO、CO2、H2S、SO2、NOn等各剂量浓度有害气体检测试管。
（三）有害气体的检测流程
1、人员配置
我部配置专职安全员负责对洞内气体检测，每日当班前须专职安全员检测完毕后，在未超限的情况下方允许作业人员进洞进行施工作业。
2、培训
所有进洞施工人员必须经过三级教育以及一些有毒有害气体的相关知识学习培训后方能进洞进行作业。
3、监测
按有关规定对有害气体进行监测，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
在洞内检测的同时，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，是指导隧道施工、协调各工序间关系，确保施工生产在安全的前提下，能有序地进行。
5、管理措施
①、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行修复。
②、每个检测点应设置明显的记录牌，每次检测应及时填写在瓦斯记录本上，并定期逐级上报。
七、人员计划
我部已配置专职安全员对隧道口值班室进行动态管理对气体检测仪的使用、日常的检测及数据整理。
八、施工控制
目前对隧道内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行综合治理。
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范围进行超前探测，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型钻机进行超前钻探，对有害气体进行判断，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范围进行探测，判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，避免了钻机的频繁移动，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，节约成本，提高功效。
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；通风可以不断向洞内送入新鲜空气，排出有害气体和降低粉尘浓度，从而改善洞内施工环境，确保洞内施工安全和人员身体健康，提高生产效率。
通风标准及检测频率：
根据经验及安全规范要求，通风量至少应满足以下要求：
a、洞内空气含氧量不得少于20%，并保证洞内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、洞内有害气体最高允许浓度标准见表2。
d、洞内最小风速：
Vmin=0.25（m/s）。
3、检测频率及位置
（1）每日当班前及爆破后对洞内空气、粉尘浓度、瓦斯、一氧化碳、二氧化硫等进行检测，须符合规范值内，发现超标时必须通风降尘，再经过复测后确定检测值未超限时，方可进行施工作业。
（2）隧道内空气成分根据进尺长度及通风情况，发现空气质量存在不良效果时应当立即组织取样分析，并且每月应至少取样分析一次；风速、含尘量每月至少检测一次。
（3）在围岩变化时必须进行监测，同时每班监测不得少于一次，遇有突发气体时，每班可根据情况进行多次监测，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。
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 以内的风流、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。
4、防护
①、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。
爆破采用煤矿许用安全炸药，非电毫秒起爆系统和电雷管引爆，洞内人员全部撤离，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安全标准以下后，才能开始施工作业。
②、洞内不能停止通风，必须有备用电源。
5、注浆止气
对有害气体含量高地段，为施工及营运安全，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ф42钢管钻梅花孔，管长5m,沿开挖周边以5°～8°外插角钻孔，钢花管插入孔内，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0.7～0.9MPa。
6、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10×10-11cm/s。
7、防爆与防煤层瓦斯突出
有害气体防治,最重要的内容就是防爆与防煤层瓦斯突出。
防爆可通过加强通风对洞内瓦斯进行稀释，使其浓度降至安全浓度以下；同时采取控制火源、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垂距时停止掘进，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0.6～1Mpa（或瓦斯压力本身为0.6～1Mpa）时，可采用远距离放炮或微震动爆破法揭穿煤层。
若瓦斯压力小于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行爆破试验，不断调整和修正爆破参数，使之达到最佳的爆破效果，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。
8、其它方法
利用有害气体的化学、物理特性，采取下列措施,也可降低有害气体浓度。
2、对H2S气体，可向煤体或岩体压送石灰水及化学浆液。
②、水幕降尘，把水雾化成微细水滴射到空气中，使之与空气中的粉尘碰撞，则尘粒附于水滴上，被润湿的尘粒凝聚成大颗粒，从而加快其降落速度，达到防尘防有害气体的目的。
九、应急预案及处置措施
（一）应急处置
a）事故应急处置程序。
当洞内发生有害气体超限事故后，现场人员必须立即撤退并向项目部汇报。
b）现场应急处置措施:
1、有毒有害气体超限后现场人员的处理程序
（1）正常作业的掌子面瓦斯突然涌出造成瓦斯超限的应急措施：
现场作业人员的应急处理程序：
现场作业人员必须立即停止工作，由现场管理人员、班组长组织撤到全风压进风巷道新鲜风流中，并汇报项目部。
撤离前必须按照要求切断工作地点机电设备电源。
因瓦斯异常涌出造成出现人员窒息、伤亡时，要在保证自身人身安全的情况下搞好自救、互救。
撤离期间要尽可能通知沿途受灾害影响区域人员一同撤离到安全地点。
（2）隧道掌子面风流中及其作业地点瓦斯浓度达到0.5%时，电工必须把所有电气设备的电源切断，隧道现场作业人员必须立即停止工作，所有人员必须立即撤离到洞口或通风口。
（二）应急抢救措施
1、当洞内发生瓦斯爆炸后，洞内生还人员应采取自我保护措施，自己能逃离现场的，必须尽快离开，撤出洞外，若无力撤出时，则在相对安全处等待救援。
2、撤离至安全位置（一般至洞外）时，应立即清点在场人员名单并登记，查看有无人员伤亡情况，并将情况立即向现场负责人或领导汇报。
3、切断电源，防止瓦斯的再次聚集造成二次爆炸。
4、应急领导小组接通知后，立即启动应急抢险救灾程序，积极组织人力、物力、财力进行灾后援救工作，降低或减少灾害损失，如自身无力进行援救工作，应及时向地方政府或相关职能部门报告，并请求紧急救援，同时做好相应的配合救援的各项准备工作。
5、加强隧道内通风，随时检测隧道内瓦斯浓度，当瓦斯浓度降至安全值以内时，救援人员方可进洞进行救援。
6、当抢救出伤员时，由医务人员及时诊断其伤势情况，以“先重后轻”的原则进行抢救，当受伤人员中有窒息者时，应及时进行人工呼吸。
烧伤人员必须在医生的指导下进行治理，切不可乱涂乱洗，以免加重伤势。
根据实际条件，及时将伤员送往就近的医院进行抢救治疗。
（三）人员撤离的程序和措施
瓦斯爆炸事故发生后，事故现场工作人员应迅速佩带自救器撤离现场。
（四）救护的程序和措施
1、抢险救护人员必须配戴自救器和便携式瓦斯报警器才能进入洞内进行应急抢救工作，抢险作业时，必须两人一组，两人之间距离应在50cm范围内，用手语联系，控制好进洞时间，当瓦斯报警器报警时，抢险人员必须撤离。
2、事故受伤人员被抢险救护人员救出后，工地医务人员应立即组织抢救，伤势严重者立即送往医院救治。
注：
应急救援程序详见“凉水井隧道综合应急预案”
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