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标题

瓦斯隧道机械防爆性能改装技术

范文

韩伟

摘要：瓦斯隧道施工具有高风险性，普通机械无法在瓦斯隧道内作业，因此，机械防爆性能改装是瓦斯隧道施工中最重要的内容之一。本文结合三江至南川铁路关坝支线防爆改装车辆在红豆垭瓦斯隧道施工中的实际应用，主要介绍了瓦斯隧道工程车辆防爆改装技术，以期类似工程借鉴。

Abstract： Due to the high risk of gas tunnel construction， ordinary machinery cannot operate in the gas tunnel. Therefore， the modification of mechanical explosion-proof performance is one of the most important contents in the construction of gas tunnels. This paper combines the practical application of the explosion-proof modified vehicles of the Sanjiang-Nanchuan Railway Guanba branch line in the construction of the red soybean meal gas tunnel. It mainly introduces the explosion-proof modification technology of the gas tunnel engineering vehicle， with a view to similar projects.

关键词：瓦斯隧道;机械设备;防爆改装

Key words： gas tunnel;mechanical equipment;explosion-proof modification

中图分类号：U455.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）18-0149-02

1? 工程概况

红豆垭隧道全长7989m，最大埋深360m，里程ZD1KO+525～ZD1K8+514段穿越东溪气田侵染区，进行深孔测气时，1号钻孔未测到天然气，2号钻孔在150m深度开始就测到天然气（浓度4500～7890ppm），3号钻孔在131m深度就测到天然气（浓度均大于10000ppm，孔深390m），4号钻孔161m深度开始就测到天然气（浓度6930～18640ppm）。根据隧道深孔测气资料显示，红豆垭隧道为高瓦斯隧道。

2? 机械防爆性能的改装

2.1 瓦斯的概念和特性

瓦斯是从煤（岩）层、油层或天然气层中逸出的各种有害气体的总称，其主要成分是甲烷。

瓦斯爆炸必须具备以下条件：充足的氧气、存在高温火源及一定浓度的瓦斯。

若瓦斯浓度低于5%，遇火不爆炸，但会在火焰外围形成燃烧层;若瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反应）;若瓦斯浓度超过16%，虽然在空气中遇火会燃烧，但会失去其爆炸性。

为避免瓦斯事故出现，有的放矢的采取有效应对措施，应准备掌握瓦斯性质。应在隧道瓦斯浓度低于0.3%的环境下施工，当瓦斯浓度高于0.5%时，应立即停工检查并加强通风。

2.2 瓦斯无轨运输设备选型

红豆垭隧道1#、2#斜井坡度为15%，洞口位置场地受限，通过方案比选，项目部决定采用系统的通风方案设计、瓦斯的自动监测和人工检测、对进洞施工机械的防爆改装等措施，选择无轨运输方式组织施工。无轨运输涉及的主要施工机械设备包括装载机、自卸车、混凝土罐车等。隧道单个作业面主要作业车辆配置如表1所示。

2.3 机械防爆改装基本原理

若作业机械的动力是普通柴油机，其为非防爆产品，如此在爆炸性气体环境中作业不符合相关的安全技术要求。由于这类机械没有防爆装置，在爆炸性气体环境中作业，极其容易出现爆炸事故。造成这种现象的主要原因是：一是危险高温引燃周围可燃混合气体，从而导致爆炸事故出现;二是火花引燃周围可燃混合气，从而导致爆炸事故发生，火花包括机械火花、排气火花、电气火花等。针对瓦斯隧道施工机械设备，可采取两种改装方案：一是针对瓦斯隧道内燃施工机械、设备，选取一套适合于车载的瓦斯自动监控报警闭锁系统;二是针对非防爆机械诱发源，采取控制高温和预防产生火花的有效措施。

2.4 系统组成

瓦斯隧道机械车辆防爆改装系统由以下几个部分组成：甲烷传感器、监测装置、断电装置等构成。

2.5 系统工作原理

红豆垭隧道采用车载的瓦斯自动监控报警闭锁系统，在内燃施工机械、设备上安装该系统，利用传感器可将施工机械工作区域的瓦斯等气体浓度参数收集起来，然后依据采集到的各项参数进行必要处理。

在系统工作期间，若瓦斯浓度逐渐上升，而传感器监测到其浓度值达到设定的报警浓度值0.3%时，报警器会接收到由分站传来的报警信号，报警器此时会发出声光报警，相关人员在看到或者听到报警信号后，马上停止作业，之后安排专业人员到现场核查情况，将报警原因查明并找到应对之法，待威胁消除后才能开始作业。若瓦斯浓度上升较快，或者施工车辆现场无人值守，当环境瓦斯浓度超过设定限值0.5%时，机械的断电熄火控制器会接收到分站传来的控制信号，关闭车辆供电系统开关，中断供电，让机械自动停止作业，实现闭锁。系统工作原理示意如图1所示。

2.6 系统功能特点

①机械车辆的动力性不会因防爆改装而改变;②防爆装置系统运行可靠稳定，不仅安装方便，而且维护简单;③系统可同时监测流化氢、二氧化氮、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等多种有害气体;④防爆改装装置配备备用电源，确保系统工作稳定;⑤装置先报警后熄火，留有安全处理时间间隙;⑥装置瓦斯超限报警和断电控制值小于瓦斯隧道施工安全值，保险系数高;⑦防爆改装装置系统的传感器精度≤正负0.1%;数据传输速率2400bps;控制执行时间≤1秒;扫描间隔≤0.4秒。

2.7 防爆系统的安装与调试

2.7.1 防爆系统的安装

可根据机械自身的结构特点，选择防爆装置安装位置，通常安装在驾驶室与车箱连接处、车辆底部或侧面、驾驶室等。在驾驶室顶部通风处安装传感器。由于车辆处于移动状态，会出现剧烈振动，因此安装相关设备时必须采取加固措施。防爆改装系统装置布置示意图如图2。

2.7.2 防爆系统的调试

工作人员按照要求设定系统瓦斯超限报警和断电控制值后，用标准甲烷气体检测防爆系统，系统检测瓦斯精度必须控制在±0.1%以内，保证在系统检测到异常情况后能够及时依照相关规定采取应对措施，比如报警和瓦机闭锁。

2.8 机械防爆性能验收

安装调试完成防爆系统后，应验收整个机械性能，要求改装后的机械不仅防爆性能良好，而且原先机械的操作性能不会因此改变。

首先由待验收车辆的驾驶员对改装后的车辆进行试运行，在车辆行驶过程中，驾驶员检查车辆的整体操作性能，确保各项性能无异常，车辆运行正常后，驾驶员可将车辆行驶至验收区域;然后由改装厂家工作人员用标准的甲烷气体对改装后的机械车辆进行检测，当传感器采集到的甲烷气体达到限定浓度值后，车辆进行报警及自动断电熄火，实现闭锁，能有效的解决在瓦斯超限情况下，车辆仍继续作业产生的火花引爆（燃）瓦斯的安全事故问题，起到了良好的防爆作用，验收合格。如果防爆系统安装完成后车辆操作性能出现异常或瓦斯超限系统未报警或、辆断电熄火时，为验收不合格。此时需专业技术人员对车辆状态或防爆系统进行认真的检查测试，待各项指标均符合要求后，重新进行验收。防爆改装完成后的车辆必须经验收合格后方能投入使用。机械车辆防爆性能验收现场图片如图3所示。

2.9 设备配备表

2.10 注意事项

①改装前，应先检查改装的车辆性能和状态，保证其无异常情况;②改装时车辆必须停靠在地势平缓区域，并使车辆处于制动状态;③驾驶员在隧道作业前，应先检查监控系统是否存在异常;④必须在保证监控系统处于开启状态的情况下才能在隧道内作业;⑤监控系统发出声光报警时，说明环境瓦斯浓度存在异常，驾乘人员应立即停止作业，并通知相关人员查明报警原因并找到应对之策，待危险解除后才能开始作业;⑥若监控系统发出声光报警，并控制车辆自动熄火，说明环境瓦斯浓度已经在极度危险的状态，此时驾驶人員为了自身安全，必须立即停止作业并撤离现场，同时通知可能会受到威胁的人员;车辆熄火后，在为解除报警前，驾驶人员禁止违规尝试点火;⑦若利用其它手段发现隧道内瓦斯浓度异常，也应及时停止作业，在确定无异常的情况下才能开始作业;⑧一旦发现监控系统异常，必须及时汇报给相关负责人员;⑨监控系统所带的瓦斯传感器，必须每隔15天进行零点较准，同时做好除尘工作;⑩系统必须与监控系统、人工检测等预防措施搭配使用。

3? 结束语

通过对机械设备的防爆性能改装，能有效的控制火源的产生，避免在瓦斯浓度超标时发生瓦斯燃烧和爆炸等安全事故，加强了瓦斯隧道安全信息自动化管理水平，为瓦斯隧道施工提供了安全保障。

参考文献：

[1]杜文，伍军，王勇.双线铁路瓦斯长隧道快速施工设备配套及防爆改装探索[J].现代隧道技术，2011（02）.

[2]郝俊锁.车载瓦斯监控系统在双线铁路瓦斯隧道施工机械中的应用[J].国防交通工程与技术，2011（9）：68-70.

[3]王学武，刘静，王小敏.南大梁高速公路华蓥山高瓦斯隧道施工机械车辆防爆改装技术应用研究[J].西南公路，2013（01）.

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