CN117662227A - 一种应用于瓦斯隧道的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于瓦斯隧道的施工方法，包括：布置第一低浓度瓦斯传感器：隧道距掌子面5m内拱顶处设置第一低浓度瓦斯传感器、二衬台车顶部设置第一低浓度瓦斯传感器、局扇处设置第一低浓度瓦斯传感器、电气开关处设置第一低浓度瓦斯传感器；报警浓度为0.5％CH4，瓦斯断电浓度为1.0％CH4，复电浓度为小于1.0％CH4；布置风速传感器，距离开挖工作面20m回风流处设置风速传感器、防水板台车处设置风速传感器、洞口已衬砌地段回风流处设置风速传感器，风速传感器报警点下限为0.25m/s，上限为5m/s。本发明能有效、及时的监测到隧道中的瓦斯浓度，同时能及时排出隧道中的瓦斯，保证隧道的施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工领域。更具体地说，本发明涉及一种应用于瓦斯隧道的施工方法。
背景技术
隧道岩层中瓦斯涌出浓度的大小是危险程度的标志，施工中必须将瓦斯浓度控制在安全的限值以内。为了保证隧道施工的顺利进行，需要对隧道瓦斯进行监测，隧道施工瓦斯监测采取人工检测与自动监测相结合的监测方式，两者监测的数值相印证，避免误报现象。瓦斯监测过程中如何快速、完全、有效的排出瓦斯在隧道施工中十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于瓦斯隧道的施工方法，能有效、及时的监测到隧道中的瓦斯浓度，同时能及时排出隧道中的瓦斯，保证隧道的施工安全。
本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种应用于瓦斯隧道的施工方法，包括：
布置第一低浓度瓦斯传感器：隧道距掌子面5m内拱顶处设置第一低浓度瓦斯传感器、二衬台车顶部设置第一低浓度瓦斯传感器、局扇处设置第一低浓度瓦斯传感器、电气开关处设置第一低浓度瓦斯传感器；报警浓度为0.5％CH4，瓦斯断电浓度为1.0％CH4，复电浓度为小于1.0％CH4；
布置风速传感器，距离开挖工作面20m回风流处设置风速传感器、防水板台车处设置风速传感器、洞口已衬砌地段回风流处设置风速传感器，风速传感器报警点下限为0.25m/s，上限为5m/s；
布置一氧化碳传感器和温度传感器，防水板台车处设置一氧化碳传感器和温度传感器；一氧化碳传感器报警浓度为30mg/m3，温度传感器报警点设置为30℃；
主控机，用于接收第一低浓度瓦斯传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和温度传感器的信息。
优选的是，所述第一低浓度瓦斯传感器为光干涉式甲烷测定器。
优选的是，进一步的包括：开挖工作面人工瓦斯检测选取在工作面拱顶左上、中间、右上处，取最大值作为该断面瓦斯浓度，采用便携式甲烷报警器，测量范围0～4.00％。
优选的是，测定隧道回风流瓦斯浓度时应在隧道空间风流中进行，具体方法是：测定瓦斯浓度时，应在隧道风流的上部进行。
优选的是，还包括应急系统，所述应急系统包括声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统；应急照明系统由若干防爆应急灯间隔设置于隧道内；
每隔一定距离设置一个声光报警器、一个应急喊话系统和一个防爆应急灯；
所述主控机与声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统连接，当第一低浓度瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超限后，主控机控制声光报警器报警、控制所有电气设备断电以及控制应急照明系统开启。
优选的是，进一步的包括：超前探孔内瓦斯检测：超前探孔作业时，掌子面探头设置到位，检测钻孔内瓦斯浓度，当浓度超过标准浓度时进行抽排工作，同时，送风机通过送风管将空气送入工作面。
优选的是，进行瓦斯抽排工作时，采用瓦斯排放装置将瓦斯气体排出；
所述瓦斯排放装置包括：抽风装置和排气单元；排气单元设置于隧道中上部，若干排气单元串联贯穿隧道，所述抽风装置将钻孔内的气体抽排至排气单元中排出；
所述排气单元包括排气管、鼓风机、瓦斯吸收装置和第二低浓度瓦斯传感器；所述排气管顶部沿长度方向间隔开设有多个鼓气孔，所述排气管底部沿长度方向间隔开设有多个出气孔，每个鼓气孔与一个鼓气支管连接，所述鼓气支管上设置有第一阀门，鼓气支管通过鼓气总管与所述鼓风机连接，每个出气孔与一个出气支管连接，所述出气支管上设置有第二阀门，所述出气支管通过出气总管连接，所述出气总管上设置有抽气泵，所述出气总管的出气端与所述瓦斯吸收装置连接，所述排气管内壁每个鼓气孔的一侧设置有一个第二低浓度瓦斯传感器；
主控机与抽风装置、鼓风机、瓦斯吸收装置、第二低浓度瓦斯传感器、第一阀门、第二阀门、抽气泵和瓦斯吸收装置连接；当第二低浓度瓦斯传感器检测到瓦斯浓度超过设定浓度时，主控机控制对应第二低浓度瓦斯传感器一侧的鼓气孔的第一阀门以及鼓风机开启，向鼓气孔正下方鼓气，同时，控制对应鼓气孔正下方的出气孔对应的第二阀门和抽气泵开启，控制瓦斯吸收装置开启，对瓦斯进行催化反应；当第二低浓度瓦斯传感器检测到瓦斯浓度回到正常范围时，控制第一阀门、鼓风机、第二阀门和抽气泵关闭，当瓦斯吸收装置完成瓦斯的反应后，控制瓦斯吸收装置关闭。
优选的是，每相邻的两个瓦斯吸收装置为一组并设置一个报警器，与两个瓦斯吸收装置分别连接的出气总管靠近出气端的一侧通过连通管连接，所述连通管上设置有第三阀门，与总出气总管连接的瓦斯吸收装置进气管设置有第四阀门；
所述瓦斯吸收装置内设置有瓦斯吸收剂，所述瓦斯吸收装置的出气口设置有第三低浓度瓦斯传感器；
主控机与第三阀门、第四阀门、第三低浓度瓦斯传感器、报警器连接；当第三低浓度瓦斯传感器检测到对应瓦斯吸收装置在持续的时间t下瓦斯浓度值持续不变，所述主控制控制报警器报警，并控制该组瓦斯吸收装置的第三阀门以及与该瓦斯吸收装置同组的另一个瓦斯吸收装置的第四阀门开启，控制原瓦斯吸收装置的第四阀门关闭。
优选的是，所述鼓气孔与出气孔上下一一对应的相对设置。
本发明至少包括以下有益效果：应用于瓦斯隧道的施工方法，能有效、及时的监测到隧道中的瓦斯浓度，同时能及时排出隧道中的瓦斯，保证隧道的施工安全。当第一低浓度瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超限后，主控机控制声光报警器报警、控制所有电气设备断电以及控制应急照明系统开启。应急喊话系统的设置可以保证隧道的掌子面一直延伸到洞外值班室均可进行无障碍沟通。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明排气单元的主视图。
附图标记说明：1排气管，2第二低浓度瓦斯传感器，3鼓气孔，4出气孔，5鼓气支管，6第一阀门，7鼓气总管，8出气支管，9第二阀门，10出气总管，11抽气泵，12瓦斯吸收装置，13连通管，14第三阀门，15第四阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：
需要强调的是，本隧道电气设备选用防爆型，一旦电气事故产生电火花，这些设备具有耐爆性和隔爆性，或产生的电火花能量不足以点燃瓦斯。
如图1所示，本发明提供一种应用于瓦斯隧道的施工方法，包括：
布置第一低浓度瓦斯传感器：隧道距掌子面5m内拱顶处设置第一低浓度瓦斯传感器、二衬台车顶部设置第一低浓度瓦斯传感器、局扇处设置第一低浓度瓦斯传感器、电气开关处设置第一低浓度瓦斯传感器；报警浓度为0.5％CH4，瓦斯断电浓度为1.0％CH4，复电浓度为小于1.0％CH4，断电范围为掌子面中全部非本质安全型电气设备；在实际施工过程中，使用瓦斯自动检测报警断电仪的掌子面，只准人工复电。人工复电前，必须进行瓦斯检查，确认瓦斯浓度低于1.0％后，方可人工复电。掌子面各类传感器在放炮时应由施工人员移至安全地点，防止放炮时损坏传感器，放炮后移回。
布置风速传感器，距离开挖工作面20m回风流处设置风速传感器、防水板台车处设置风速传感器、洞口已衬砌地段回风流处设置风速传感器，风速传感器报警点下限为0.25m/s，上限为5m/s；
布置一氧化碳传感器和温度传感器，防水板台车处设置一氧化碳传感器和温度传感器；一氧化碳传感器报警浓度为30mg/m3，温度传感器报警点设置为30℃；
主控机，用于接收第一低浓度瓦斯传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和温度传感器的信息。
在上述技术方案中，防止在施工过程中，有害气体浓度超限造成灾害，以确保施工安全和施工的正常进行；根据监测到的洞内有害气体的浓度大小，及时采取相应的技术措施；检验防排瓦斯技术措施效果，正确指导隧道施工，为科学组织施工提供依据。隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施见下表1。
表1
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述第一低浓度瓦斯传感器为光干涉式甲烷测定器，型号CJG10，测量范围0～10.00％。光学瓦斯检测器是根据光的干涉原理制成的，除了能检查CH4浓度外，还可以检查CO2浓度，瓦斯浓度在0％～l0％，使用低浓光干涉甲烷测定器；瓦斯浓度在10％以上，使用检测范围是0％～l00％的高浓度光干涉式甲烷测定器。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：进一步的包括：开挖工作面人工瓦斯检测选取在工作面拱顶左上、中间、右上处，取最大值作为该断面瓦斯浓度，采用便携式甲烷报警器，型号AZJ-2000A、JCB4，测量范围0～4.00％。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：测定隧道回风流瓦斯浓度时应在隧道空间风流中进行，主要检测地点为作业地点风流中、作业台车和作业机械附近20m内的风流中、局扇及电气开关20m内风流中、电动机及开关附近20m内风流中。具体方法是：测定瓦斯浓度时，应在隧道风流的上部(风流断面全高的上部约1/5处)进行。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括应急系统，所述应急系统包括声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统；应急照明系统由若干防爆应急灯间隔设置于隧道内；
每隔一定距离(500米)设置一个声光报警器、一个应急喊话系统和一个防爆应急灯，均安装于机器设备上；
所述主控机与声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统连接，当第一低浓度瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超限后，主控机控制声光报警器报警、控制所有电气设备断电以及控制应急照明系统开启。应急喊话系统的设置可以保证隧道的掌子面一直延伸到洞外值班室均可进行无障碍沟通。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：进一步的包括：超前探孔内瓦斯检测：超前探孔作业时，掌子面探头设置到位，检测钻孔内瓦斯浓度，当浓度超过标准浓度时进行抽排工作，同时，送风机通过送风管将空气送入工作面。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：进行瓦斯抽排工作时，采用瓦斯排放装置将瓦斯气体排出；
所述瓦斯排放装置包括：抽风装置和排气单元；排气单元设置于隧道中上部，若干排气单元串联贯穿隧道，所述抽风装置将钻孔内的气体抽排至排气单元中排出；
所述排气单元包括排气管1、鼓风机、瓦斯吸收装置12和第二低浓度瓦斯传感器2；所述排气管1顶部沿长度方向间隔开设有多个鼓气孔3，所述排气管1底部沿长度方向间隔开设有多个出气孔4，每个鼓气孔3与一个鼓气支管5连接，所述鼓气支管5上设置有第一阀门6，鼓气支管5通过鼓气总管7与所述鼓风机连接，每个出气孔4与一个出气支管8连接，所述出气支管8上设置有第二阀门9，所述出气支管8通过出气总管10连接，所述出气总管10上设置有抽气泵11，所述出气总管10的出气端与所述瓦斯吸收装置12连接，所述排气管1内壁每个鼓气孔3的一侧设置有一个第二低浓度瓦斯传感器2；
主控机与抽风装置、鼓风机、瓦斯吸收装置12、第二低浓度瓦斯传感器2、第一阀门6、第二阀门9、抽气泵11和瓦斯吸收装置12连接；当第二低浓度瓦斯传感器2检测到瓦斯浓度超过设定浓度时，主控机控制对应第二低浓度瓦斯传感器2一侧的鼓气孔3的第一阀门6以及鼓风机开启，向鼓气孔3正下方鼓气，同时，控制对应鼓气孔3正下方的出气孔4对应的第二阀门9和抽气泵11开启，控制瓦斯吸收装置12开启，对瓦斯进行催化反应；当第二低浓度瓦斯传感器2检测到瓦斯浓度回到正常范围时，控制第一阀门6、鼓风机、第二阀门9和抽气泵11关闭，当瓦斯吸收装置12完成瓦斯的反应后，控制瓦斯吸收装置12关闭。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：每相邻的两个瓦斯吸收装置12为一组并设置一个报警器，与两个瓦斯吸收装置12分别连接的出气总管10靠近出气端的一侧通过连通管13连接，所述连通管13上设置有第三阀门14，与总出气总管10连接的瓦斯吸收装置12进气管设置有第四阀门15；
所述瓦斯吸收装置12内设置有瓦斯吸收剂，所述瓦斯吸收装置12的出气口设置有第三低浓度瓦斯传感器；
主控机与第三阀门14、第四阀门15、第三低浓度瓦斯传感器、报警器连接；当第三低浓度瓦斯传感器检测到对应瓦斯吸收装置12在持续的时间t下瓦斯浓度值持续不变，所述主控制控制报警器报警，并控制该组瓦斯吸收装置12的第三阀门14以及与该瓦斯吸收装置12同组的另一个瓦斯吸收装置12的第四阀门15开启，控制原瓦斯吸收装置12的第四阀门15关闭，通过报警及时提醒工作人员更换瓦斯吸收装置12中的吸收剂。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述鼓气孔3与出气孔4上下一一对应的相对设置。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (9)
1.一种应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，包括：
布置第一低浓度瓦斯传感器：隧道距掌子面5m内拱顶处设置第一低浓度瓦斯传感器、二衬台车顶部设置第一低浓度瓦斯传感器、局扇处设置第一低浓度瓦斯传感器、电气开关处设置第一低浓度瓦斯传感器；报警浓度为0.5％CH4，瓦斯断电浓度为1.0％CH4，复电浓度为小于1.0％CH4；
布置风速传感器，距离开挖工作面20m回风流处设置风速传感器、防水板台车处设置风速传感器、洞口已衬砌地段回风流处设置风速传感器，风速传感器报警点下限为0.25m/s，上限为5m/s；
布置一氧化碳传感器和温度传感器，防水板台车处设置一氧化碳传感器和温度传感器；一氧化碳传感器报警浓度为30mg/m3，温度传感器报警点设置为30℃；
主控机，用于接收第一低浓度瓦斯传感器、风速传感器、一氧化碳传感器和温度传感器的信息。
2.如权利要求1所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，所述第一低浓度瓦斯传感器为光干涉式甲烷测定器。
3.如权利要求1或2所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，进一步的包括：开挖工作面人工瓦斯检测选取在工作面拱顶左上、中间、右上处，取最大值作为该断面瓦斯浓度，采用便携式甲烷报警器，测量范围0～4.00％。
4.如权利要求1所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，测定隧道回风流瓦斯浓度时应在隧道空间风流中进行，具体方法是：测定瓦斯浓度时，应在隧道风流的上部进行。
5.如权利要求1所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，还包括应急系统，所述应急系统包括声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统；应急照明系统由若干防爆应急灯间隔设置于隧道内；
每隔一定距离设置一个声光报警器、一个应急喊话系统和一个防爆应急灯；
所述主控机与声光报警器、应急喊话系统和应急照明系统连接，当第一低浓度瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超限后，主控机控制声光报警器报警、控制所有电气设备断电以及控制应急照明系统开启。
6.如权利要求1所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，进一步的包括：超前探孔内瓦斯检测：超前探孔作业时，掌子面探头设置到位，检测钻孔内瓦斯浓度，当浓度超过标准浓度时进行抽排工作，同时，送风机通过送风管将空气送入工作面。
7.如权利要求6所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，进行瓦斯抽排工作时，采用瓦斯排放装置将瓦斯气体排出；
所述瓦斯排放装置包括：抽风装置和排气单元；排气单元设置于隧道中上部，若干排气单元串联贯穿隧道，所述抽风装置将钻孔内的气体抽排至排气单元中排出；
所述排气单元包括排气管、鼓风机、瓦斯吸收装置和第二低浓度瓦斯传感器；所述排气管顶部沿长度方向间隔开设有多个鼓气孔，所述排气管底部沿长度方向间隔开设有多个出气孔，每个鼓气孔与一个鼓气支管连接，所述鼓气支管上设置有第一阀门，鼓气支管通过鼓气总管与所述鼓风机连接，每个出气孔与一个出气支管连接，所述出气支管上设置有第二阀门，所述出气支管通过出气总管连接，所述出气总管上设置有抽气泵，所述出气总管的出气端与所述瓦斯吸收装置连接，所述排气管内壁每个鼓气孔的一侧设置有一个第二低浓度瓦斯传感器；
主控机与抽风装置、鼓风机、瓦斯吸收装置、第二低浓度瓦斯传感器、第一阀门、第二阀门、抽气泵和瓦斯吸收装置连接；当第二低浓度瓦斯传感器检测到瓦斯浓度超过设定浓度时，主控机控制对应第二低浓度瓦斯传感器一侧的鼓气孔的第一阀门以及鼓风机开启，向鼓气孔正下方鼓气，同时，控制对应鼓气孔正下方的出气孔对应的第二阀门和抽气泵开启，控制瓦斯吸收装置开启，对瓦斯进行催化反应；当第二低浓度瓦斯传感器检测到瓦斯浓度回到正常范围时，控制第一阀门、鼓风机、第二阀门和抽气泵关闭，当瓦斯吸收装置完成瓦斯的反应后，控制瓦斯吸收装置关闭。
8.如权利要求7所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，每相邻的两个瓦斯吸收装置为一组并设置一个报警器，与两个瓦斯吸收装置分别连接的出气总管靠近出气端的一侧通过连通管连接，所述连通管上设置有第三阀门，与总出气总管连接的瓦斯吸收装置进气管设置有第四阀门；
所述瓦斯吸收装置内设置有瓦斯吸收剂，所述瓦斯吸收装置的出气口设置有第三低浓度瓦斯传感器；
主控机与第三阀门、第四阀门、第三低浓度瓦斯传感器、报警器连接；当第三低浓度瓦斯传感器检测到对应瓦斯吸收装置在持续的时间t下瓦斯浓度值持续不变，所述主控制控制报警器报警，并控制该组瓦斯吸收装置的第三阀门以及与该瓦斯吸收装置同组的另一个瓦斯吸收装置的第四阀门开启，控制原瓦斯吸收装置的第四阀门关闭。
9.如权利要求8所述的应用于瓦斯隧道的施工方法，其特征在于，所述鼓气孔与出气孔上下一一对应的相对设置。
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2023
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