1、精選優質文檔-傾情為你奉上瓦斯隧道機械車輛主動防御防爆改裝施工工法中鐵十二局集團有限公司 中鐵十二局集團第一工程有限公司王琪 胡曙峰 王萬通 安建國 姜軍 1.前言由于瓦斯隧道施工的高風險性，普通機械設備無法在瓦斯隧道內作業，因此，機械設備防爆改裝是瓦斯隧道施工中最重要的內容之一，機械設備的防爆性能直接決定瓦斯隧道施工的成敗。金竹山瓦斯隧道是達陜高速公路高風險控制性工程，全長2700m，不良地質主要有采空區、煤層、瓦斯、小煤窯、極軟弱破碎圍巖等，施工條件極其復雜。為了安全、優質的完成施工任務，中鐵十二局集團有限公司組織隧道施工、瓦斯防治與設備改裝專家和技術人員成立了攻關小組，對金竹山瓦斯隧道關

2、鍵施工技術課題進行研究。用KZJ001-F煤礦監測分站和KG9701A低濃度甲烷傳感器對機械和車輛進行主動防御防爆改裝為課題關鍵技術之一，并申請了車載瓦斯監測系統專利，且已授權，經查新此項技術在國內外首次使用，2011年8月31日山西省科技廳組織專家進行技術鑒定，認為該項技術達到國際先進水平。該項技術在瓦斯隧道施工中有較大的推廣價值，經過實踐檢驗總結形成本工法。2.工法特點2.1機械車輛用KZJ001-F煤礦監測分站和KG9701A低濃度甲烷傳感器進行主動防御防爆改裝，形成車載瓦斯監控系統，防爆改裝價格便宜實惠。2.2防爆裝置安裝快捷，維護簡便，系統運行穩定可靠。2.3不會改變機械車輛的動力特

3、性。 2.4可同時防御監測多種有害氣體，甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化氮、風速等。2.5 本工法將傳統的設備被動防御防爆改裝（對設備進行特殊的設計實現設備在瓦斯超限等危險條件下具備繼續作業的能力）變為主動防御防爆改裝（采用一定的措施手段，使機械設備在瓦斯超限等危險條件下設備自動停止作業，瓦斯在正常范圍后設備會重新啟動作業）,結合瓦斯隧道施工的實際情況分析，施工機械如挖掘機和裝載機在作業時會不可避免的產生摩擦或碰撞火花，瓦斯濃度超限的情況下非常危險，但被動防御的防爆設備是無法克服的。因此該類設備必須采用主動防御的措施來實現設備的防爆功能,確保瓦斯隧道的施工安全。3.適用范圍本工法防爆改

4、裝技術適用于無嚴重瓦斯突出危險的高瓦斯隧道和低瓦斯隧道，隧道具備良好的通風換氣條件，施工機械設備狀況良好。4.工藝原理主動防御防爆改裝系統主要利用煤礦監控分站和傳感器采集施工機械工作區域的環境瓦斯氣體濃度參數，形成車載瓦斯監控系統。控制分站根據采集的濃度值和控制邏輯進行分析處理。系統工作時，當環境瓦斯濃度逐漸上升，達到比較危險的濃度（比如按照有關規定設定為0.3%），分站向報警器發出報警信號，報警器發出聲光報警，駕乘人員聽到或看到報警信號后，立即停止作業，通知相關人員核查現場實際情況，在查明起因并解除危險后再行作業，可以實現危險提前處理的作用。如果瓦斯濃度上升較快或者是施工機械現場無人值守時，

5、環境瓦斯濃度達到較高危險限值0.5%后，此時控制分站再次向機械的斷油熄火控制器發出控制信號，使機械自動停止工作，實現閉鎖。系統工作原理示意如下圖4所示。圖4 車載瓦斯系統工作原理示意5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程 見圖5.15.2操作要點5.2.1防爆改裝系統組成防爆改裝系統主要由三部分組成：系統維護與配置管理中心、控制分站、檢測控制器。系統結構如下圖5.2.1。1、 系統維護與配置管理中心系統維護與配置管理中心主要用于設置、調試系統配置參數和控制邏輯。主要由中心電腦、系統軟件、數據傳輸接口組成。這部分配置主要由設備提供方使用，用戶也可購置用于平時的維護，系統正常運行時不需該部分

6、設備。圖5.1施工工藝流程圖 圖5.2.1防爆改裝系統結構圖2 、控制分站分站是系統的數據采集處理和邏輯控制中心，負責從傳感器采集環境參數，并將結果按照管理中心軟件所設計的控制邏輯進行判斷處理，根據配置方案在檢測到異常時輸出報警和斷電等控制信號；分站還具備與管理中心進行數據通信的功能，接收管理中心下達的配置邏輯指令并可將采集的數據發送至管理中心進行實時監測調試。3、檢測控制器檢測控制器包括傳感器和報報警器。傳感器主要是采集隧道的環境參數，傳感器的種類比較多，如：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化氮、風速等。目前車載瓦斯監控系統配置的傳感器多為沼氣傳感器，也可根據現場需要配備其他類型傳感器

7、。報警器接收分站發來的報警信號，發出聲光報警提示，提前發出預警。5.2.2施工準備主要是防爆改裝系統分站、傳感器的準備和安裝所用工具的準備。5.2.3防爆改裝的主體機械檢查對需要改裝的機械性能和狀態進行檢查，確保所改裝的機械具有良好的工作狀態。如果機械的工作狀態滿足不了要求，則需對機械進行維修和保養。5.2.4防爆系統的安裝監測分站安裝位置可根據機械自身的結構特點進行選擇，可安裝于駕駛室、機械底部或側面以及駕駛室與車箱連接處等。傳感器安裝于駕駛室頂部通風處。由于機械是一個振動劇烈的載體，因此相關設備需要作加固與防振設計。防爆改裝系統裝置布置示意如下圖5.2.4。圖5.2.4防爆改裝系統裝置布置

8、圖5.2.5防爆系統的精調用標準甲烷氣體對改裝后的機械車輛進行檢測，系統檢測瓦斯精度控制在±0.1%以內，同時保證整個系統在檢測到瓦斯氣體的情況下按照設定要求進行報警和瓦機閉鎖。5.2.6防爆機械的驗收1、防爆系統安裝完成后對整個機械性能進行驗收，保證增加防爆系統后不能改變機械的操作性能。2、機械防爆改裝完成后要求連續7天跟蹤檢查防爆系統對瓦斯監測的靈敏度，與瓦檢員的光干涉檢測儀數據進行比較，同時觀察機械的實際作業性能有無改變。6.材料與設備材料與設備見表6表6 材料設備序號設備名稱型號單位數量備注1煤礦監測分站KZJ001-F臺1防振設計2低濃度甲烷傳感器KG9701A個2帶保護箱

9、,防振設計3聲光報警器個14專用線纜及配件套15標氣瓶1校準用6減壓閥個17流量計個17.質量控制7.1精度控制系統精度：±0.1%；掃描間隔: 0.4秒；控制執行時間：1秒；數據傳輸速率：2500bps，誤碼率10-87.2質量保證措施7.2.1防爆改裝前專業技術人員先對機械狀態和防爆系統進行認真的檢查測試，各項指標均合格后才能進行防爆設備改裝工作。7.2.2系統安裝完成后必須進行反復的驗證，各項功能均滿足要求后方能投入使用。8.安全措施81做好所有作業人員的安全教育和培訓工作，明確責任和完成工作時應注意的安全事項。82由司機配合瓦斯監測工每天對防爆系統的分站、傳感器和熄火裝置進行

10、檢驗，每三天防爆系統的瓦斯監控設備進行一次現場調校，以保證防爆瓦斯監控系統的準確性和可靠性，發現問題及時處理，處理不了的問題通知廠家專業技術人員來現場處理，嚴禁非專業人員擅自維修和拆卸。83機械車輛的防爆裝置嚴禁在隧道內車輛啟動狀態下檢查，有故障時必須在洞外進行。84完善各項操作細則，嚴格遵守煤礦安全規程的各項要求。85監控分站和傳感器應設置較好的防塵、防水和防震等安全措施，保證其正常的工作環境。9.環保措施91成立施工環保領導小組，根據相關的規范制定環保方案和措施，組織有關作業人員學習環保方面的知識，并經常進行宣傳教育。92施工期間要保證防爆瓦斯監控系統的有效作業環境，經常對塵埃、煙氣、尾氣等污染進行清理，確保其工作環境達到相關要求。10.效益分析10.1經濟效益用KZJ001-F煤礦監測分站和KG9701A低濃度甲烷傳感器對機械和車輛進行防爆改裝，形成車載的瓦斯監測系統，將被動防御變為主動防御，大大提高設備的防爆安全性能，為有軌運輸變無軌運創造了有利的條件。與購置防爆設備、無軌運輸方案相比費用成本節約789萬元。10.2社會效益在金竹山隧道的施工中，由于機械設備主動防御防爆設備改裝研究內容的突破，確保了瓦斯隧道施工的安全和質量，同時又節約了成本，提高了工作效率，縮短了施工工期。金竹山隧道的施工得到了交通部質監總站、四川省交通廳、川高集團、達陜高速公路業主和監理單位的一