摘要：在隧道工程中，瓦斯隧道工程处于地质结构比较复杂的地段，在施工时需要从煤系地层穿越，不可避免地会导致瓦斯涌出，如果控制不到位容易产生事故。本文以实际隧道工程为例，针对该项目中瓦斯隧道机械设备出现安全隐患的原因，对瓦斯隧道机械设备改装方案与主动防爆改装方案进行了分析，以保证施工顺利开展。
关键词：瓦斯隧道；机械设备；主动防爆改装
引言
回顾近年来发生的几起典型隧道施工瓦斯爆炸事故，如董家山隧道瓦斯爆炸、洛带隧道瓦斯爆炸等，其原因均是隧道穿越瓦斯不良地质环境下由于施工管理不善导致瓦斯积聚超限，施工机械及电气设备火花导致瓦斯爆炸。瓦斯是一种无色无味可燃易爆气体，发生瓦斯爆炸须同时具备三个基本条件，即一定的瓦斯浓度（瓦斯浓度在5%-16%之间）、一定的引火温度（点燃瓦斯的最低温度在650℃-750℃之间，且存在时间必须大于瓦斯爆炸的感应期）和充足的氧气含量（氧气浓度不得低于12%）。高瓦斯隧道施工环境中，由于实际施工情况原因存在着满足瓦斯爆炸的两个基本条件，即溢出瓦斯和氧气浓度，而采用无轨运输方式的非防爆施工机械极易导致瓦斯爆炸事故。因此，要防止因作业机械在高瓦斯隧道施工中发生瓦斯爆炸事故，最根本的措施是实时监控机械设备周围环境的瓦斯浓度，以及瓦斯浓度预警时立即启动闭锁断电熄火停车，或对作业机械普通电气部件进行隔爆改装以隔离电气火花。
1瓦斯隧道机械设备出现安全隐患的原因
普通车辆在出厂之前没有机芯防爆改装，在瓦斯隧道内开展施工时难免会出现安全隐患，不能达到瓦斯隧道施工机械的技术要求。所以，在爆炸性气体环境中进行作业时，常规的车辆由于没有安装防爆装置，很容易将爆炸性气体引爆产生爆炸事故，具体原因如下：（1）在进行施工时，火花会导致可燃性气体产生爆炸，普通车辆在进行施工时，主要会产生机械火花、排气火花和电气火花。（2）在高温环境下，会导致可燃性气体产生爆炸，普通工程车辆出现高温主要是源于尾气和排气管产生的高温。由于普通工程车辆在瓦斯隧道内作业存在安全隐患，通过对工程车辆进行防爆改装，能有效防止意外情况的发生，保护施工人员和工程机械的安全，减少安全隐患和财产损失。
2瓦斯隧道机械设备改装方案与主动防爆改装
2.1主要改装部位
2.1.1塑封启动机
将普通工程车辆的启动机进行注胶密封，使其与外界的可燃气体隔绝，达到防爆的要求。同时采用矿用隔爆型控制按钮作为启动机的开关，保证启停时产生的火花与外界空气的隔绝。将普通工程车辆的照明灯和信号灯改装为矿用隔爆型照明灯和信号灯。
2.1.2矿用柴油机自动保护装置
采用矿用柴油机自动保护装置来监测瓦斯、排气温度、发动机表面温度、机油油压等指标，按照标准要求设置自动保护装置。自动保护装置应为隔爆型，当自动保护装置的任意一项指标超过安全值时，自动报警，车辆自动断电熄火并停车，提醒驾驶员立即检查并采取措施。电气系统的防爆改装中所采用的各种电缆均是矿用防爆电缆。
2.1.3尾气处理
在对尾气进行处理时，采用夹层排气管道和补水箱飞起装置来进行处理，然后将阻火栅栏布置在废气处理箱排气口处，进而将排气火花消除掉。从而消除火花源和热源，保证柴油机任何位置的表面温度都保持在150℃以内。将排气出口位置的温度保持在70℃以内。尾气的处理系统主要有双层水冷排气冷纹管、双层水冷排气弯管、防爆栅栏、废气处理箱、补水箱等构成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆驾驶员应配备便携式瓦检仪，设定安全值为CH4浓度0.5%，当隧道内甲烷浓度＞0.5%的安全值时，便携式瓦检仪自动声光报警，此时应及时停车并迅速撤离隧道，待隧道内经通排风后，甲烷浓度降到安全值以下再进入隧道重新作业。工程车辆应配备便携式灭火器，并定期检查灭火器是否过期。双层水冷排气波纹涵管和双层水冷排气弯管在夹层中进行走水，然后利用水对排气管的表面温度进行冷却，并进一步冷却尾气。另外，利用双层水冷波纹管可以将车架上的废气处理箱和水冷波纹管发动机进行连接，并减少车架和发动机之间的震动耦合，减少噪音，提升排气管的使用年限。废气进入到处理箱后，利用设计的特色结构使冷却水和废气有足够的接触时间，提升了冷却水和废气的热传递效率，降低废气温度，在采用水洗的方法对废气处理箱进行处理后，使排气温度控制在68±2℃，而且在水洗过程中也可以将有害气体和碳烟溶于水中，使发动机尾气得到净化，极大地减少了车内隧道小空间对环境造成的污染，使隧道的工作环境得到改善，并实现了发动机尾气的清洁排放和安全排放。
2.2防爆系统的安装与调试
2.2.1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。
2.2.2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。
3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，此时驾驶人员为了自身安全，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。
结语
综上所述，在高瓦斯隧道安全防护过程中，除了要加强通风、使用防爆电器设备、安装瓦斯监控系统等措施外，还需要对施工车辆进行防爆改装，避免出现意外，保证施工现场设备和施工人员的安全性，减少不必要的安全损失和隐患。
参考文献
[1]吴平，武磊.瓦斯隧道安全施工技术及管理探讨[J].能源与环保，2018（04）：54-57.
[2]刘晓翔.兰渝铁路图山寺高瓦斯隧道施工设备资源配置[J].现代隧道技术,2012,49(4):46-50.
论文作者:石川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/11
标签：瓦斯论文; 隧道论文; 车辆论文; 作业论文; 浓度论文; 废气论文; 火花论文; 《基层建设》2019年第29期论文;