1、一、瓦斯隧道施工时,可能发生7种灾害:(1) 煤与瓦斯突出在地应力和瓦斯压力的共同作用下,很短的时间中破碎的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出,伴有猛烈的声响和巨大的动能,同时释放出大量的瓦斯。有时伴随瓦斯爆炸,造成二次破坏。“突出事故的伤亡和损失一般都是很渗重的。(2) 煤突然倾出在重力作用下松软的煤层突然坍下,同时有大量瓦斯释放,坍下的煤以煤块形式堆积。(3) 煤突然压出一部分煤在构造应力或放炮振动影响下,整体抛出,但位移距离不大,压出的煤或呈小块状,或呈有大量裂隙的大块状。(4) 岩石与瓦斯突出-原因与煤与瓦斯突出相似,还加上掘进放炮振动作用。放炮时,发生岩石破坏,抛出的现象。(5) 瓦斯爆炸-
2、达到爆炸浓度的瓦斯(一般在5%16之间)与火源接触(一般需要512以上),并且坑道内有氧气存在(含量12%以上),就会发生猛烈爆炸,有时会造成大量伤亡。(6) 煤尘爆炸-当煤质中挥发物占总可燃物10%以上,且形成小颗粒煤尘悬浮在空气中,当空气中煤尘含量较多(30g/m3以上),遇700以上的火源,即会发生煤尘爆炸。(7) 隧道坍塌-多数情况下,煤系地层强度很低,尤其是煤中软分层,用手即可捻碎,所以隧道稳定性差,易产生坍塌事故。二、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。不同点(1)工程目的不同。铁路和公路隧道的修
3、建是形成通道,而煤矿建设的目的是进入煤体采煤。(2)工程范围内煤与瓦斯的数量不同煤与瓦斯是不良地质现象,所以交通隧道定线时都是尽量避绕煤层,避不开一定要穿过煤层时,尽量使隧道轴线垂直于煤层,以最短长度穿越。所以,很多瓦斯隧道洞身只有极小长度有煤,有时只是很薄的煤层(煤线或鸡窝煤),隧道长度的绝大部分是岩石,煤层只占极小比例,而且有时煤质低劣,无开采价值,含瓦斯也不多;而煤矿则不同,不是避绕而是哪儿有煤往哪开巷道;很多巷道直接在煤层中,而且煤质一般较好,所以煤矿的瓦斯含量一般都比较大。比如:低瓦斯矿的标准是瓦斯涌出量小于40m3/min,而低瓦斯隧道的标准是0。5 m3/min,同样都是属于低瓦
4、斯等级,煤矿的瓦斯涌出量是交通隧道的80倍。(3)煤层巷道灵活性大,而交通隧道一旦线路位置确定之后,隧道的平面位置和标高都基于固定,不能随便移动。煤矿的运输大巷多在岩石中,但它的位置灵活,可以选择最有利的位置和方向;而交通隧道不同,有时位置很不利,如南昆线家竹箐隧道,隧道与煤层夹角只14,既使不厚的煤层,隧道穿煤长度也很大,如17煤层真厚度10。7 m,但隧道穿煤长度84.8 m,增加了施工难度。(4)交通隧道断面大,煤矿巷道断面小。公路隧道可达100多m2,则煤矿巷道大多数很小,只几个m2,既使通过架线机车的运输大巷道也只有20多m2。(5)交通隧道有支护,有衬砌,能封闭瓦斯,而煤矿巷道大多
5、数不支护,允许长期放出瓦斯.(6)交通隧道施工时严防坍塌,一旦坍方处理代价高、时间长;煤矿巷道施工时也避免坍方,但一旦坍方,断面小,处理的代价也小。煤矿有时还人工制造小坍方,比如揭露瓦斯压力大的煤层时,采用震动放炮,加大药量,人工诱导小型突出。(7)通风系统不同煤矿通风系统很复杂,煤矿巷道多,而且不在一个平面上,煤矿的通风是网路通风,而交通隧道只是一根管道,通风较为简单。(8)瓦斯防灾经验和施工装备不同煤炭部门有多年的防止瓦斯灾害经验,规章制度比较健全,正规的煤矿施工设备都是防爆的。在组织机构上,配备通风专业人员和机电专业人员、有矿山救护队,这些都有利于防灾救灾.而铁路和公路施工单位大多是多数
6、临时组建综合性的建筑单位,关于瓦斯的经验不多、设备不完善,组织机构不固定(项目经理部人员变化大).这些,不利于瓦斯防灾. 综上所述,交通隧道有利之处是大多数隧道通过煤层少、瓦斯涌出量相对小,而且衬砌及时,可以封闭瓦斯减少逸出,通风巷道管路也比较简单。但不利之处也不少,如开挖断面大,隧道与煤层的相对关系不允许随意改变,施工装备防爆性能差,无专门化施工队伍,技术管理和技术教育不够等等。三、瓦斯隧道施工灾害案例3.1 国内典型案例 贵昆线岩脚寨铁路隧道。隧道长2 714 m,铁道兵六师施工,穿过7层煤,薄者0。1 m,厚者8。92 m,瓦斯涌出强度150 m3/h,压力0。4 MPa.1959年1月
7、27日下导坑掘进距洞口242 m处,火雷管点火及电灯接线引起二次瓦斯爆炸,并形成坍方,共死34人,伤65人;同年6月26日,电闸拉火又引起瓦斯爆炸,坑道坍方7处。从1月27日6月26日半年中,共发生瓦斯爆炸6次,由于处置不当,死伤惨重(总计死伤220人)。 达成铁路炮台山隧道。全长3078 m,位于成都郊区的金堂县境内,铁15局施工,全隧道不通过煤层,但隧道下方2 0003 000 m处有煤,瓦斯沿地层裂隙上升到地表浅层,形成储气构造。1994年4月3日平导掘进到距洞口808 m处,灯炮爆裂引发瓦斯燃烧,死1人,伤3人.次日,汽车进洞运风管,由于汽车打火,又引起瓦斯爆炸,死12人。事故后实测,
8、隧道瓦斯逸出强度为3.54 m3/h. 都汶高速公路董家山隧道。董家山隧道工程“12。22”特别重大瓦斯爆炸事故。董家山隧道是都汶公路都江堰眏秀段双洞隧道,右洞长4081m,左洞长4111m,左右线隧道中心间隔39m。中铁一局施工进口,中铁二局施工出口。该隧道多次通过煤层,但煤层都很薄,瓦斯压力0.1720.67 MPa,勘测资料认定为低瓦斯隧道,施工中又委托煤炭专业单位鉴定,仍定为低瓦斯隧道。因此施工中允许使用非防爆设备,采用汽车进洞出碴、进料.2005年12月上旬,隧道右洞进口掌子面发生坍方。由于该处位于背斜核部、裂隙发育、裂隙中含有煤层瓦斯,坍方又促使瓦斯大量涌出。12月22日,衬砌台车
9、上的不防爆插座打火,引起瓦斯爆炸,当场死44人,伤11人。爆炸气流充满1500巷道并冲出洞口,并将洞口(距爆源1450m)七十吨重台车推动四十多米。 湖北恩施1号隧道。2009年2月16日9时30分许,野三河电站一号隧道衬砌施工现场发生瓦斯爆炸,爆炸使现场施工的7名工人受伤。1名工人因抢救无效死亡,其余6名工人现已恢复意识.湖北恩施野三河电站一号隧道,全长1400米,曾在隧道内发现了煤层。经过检测,煤层并未超标。事发时已基本完工,事发地点距离隧道洞口约900米,正在进行二次衬砌施工。3。2 国外典型案例(1)美国San Fernando 隧道1971 年6 月24 日, 美国加利福尼亚州San
10、Fernando 隧道发生瓦斯爆炸, 导致17人死亡,1人幸存。事故前一天,负责运输废石的工人在掘进机后面闻到有异味气体,随后发生了火灾使得几个工人受伤。施工方停止施工,开始增加通风设施。6 月24 日晚11点,夜班工人乘坐小火车到达掌子面时发生瓦斯爆炸。事故原因是地震产生的断层带使得瓦斯气体大量溢出,隧道内设施成为点火源导致爆炸发生。这是加州历史上最严重的一次隧道事故,直接促使美国出台了最严格的隧道和矿井安全规定。(2)美国Port Huron 隧道1971年12月11日,美国密执根州Huron 湖直径5m、长10km隧道发生瓦斯爆炸事故,导致22 人死亡。此隧道内页岩蕴藏有瓦斯气体,由于通
11、风设计不合理,瓦斯气体在通风不畅部分聚集,并被点火源引爆,导致发生了地下大爆炸。当时隧道内共有43人,当天死亡21 人,还有1人在10个月后死亡。(3)意大利Great Apennine 隧道19131934 年,意大利人开始建造这条连接博洛尼亚和佛罗伦萨长约12km 的铁路隧道。隧道内含碳页岩内储存有瓦斯,发生过4次爆炸,一度导致长期停工。除爆炸外,火灾也常发生。距离隧道北出口4km 处在爆破作业后,可燃气体涌出,引燃了木支撑。第二天此处发生了一次大爆炸,导致400m长的通风设施被破坏,风房被毁、仰拱坍塌, 导致停工7个月。加上其他事故( 如: 涌水),有97人为这条隧道献出了生命。(4)加
12、纳Akosombo 水坝引水隧道此水坝位于Volta 河,在封闭引水隧道施工过程中,发生瓦斯爆炸,事故造成11人死亡。隧道上游为泥岩,深水腐化的有机物产生的沼气是甲烷的源头,由于施工中有焊接操作,导致这次事故的发生。(5)瑞士Hongrin 引水隧道此隧道长2km、直径2m,虽然事先监测到隧道内存在甲烷可燃气体,并且也采取了通风措施.但由于通风设备故障,导致爆炸事故发生,共5人死亡。(6)哥伦比亚Chingaza 引水隧道此工程建造于19751980 年间,隧道开挖过程中遇到无烟煤层和页岩,其中蕴藏的甲烷大量涌出,发生爆炸事故,造成人员死伤( 具体数字不详) 。(7)哥伦比亚EI Colegio 隧道隧道长8km,隧道开挖时通过沥青页岩时,涌出大量的甲烷,发生爆炸事故.此隧道在建设过程中,至少发生了5 次爆炸。