案例分析:高瓦斯隧道施工機械配置及防爆改裝技術

1 總體施工方法及措施

1.1 施工方法

天坪隧道橫洞瓦斯突出工區採用物探、地質素描、超前鑽孔、地質調查等手段進行超前地質預報。

施工方法包括：裝載機配合自卸汽車運輸出碴多功能作業臺架人工鑽孔，光面爆破開挖；裝載機配合自卸汽車運輸出碴；溼噴機配套溼噴機械手進行錨噴網支護；挖掘機配合自卸汽車仰拱出碴；無釘鋪掛防水板；液壓模板臺車進行二次襯砌施工；軸流壓入式通風，局部局扇輔助；混凝土集中拌制、罐車運輸、泵送入模。

1.2 具體施工措施

依據瓦斯隧道施工相關技術規定，對通風進行專項設計、專項監測，嚴格實行閉鎖管理風電、瓦電；施工用電設有雙迴路電源，當一路發生故障停止供電時，另一迴路能擔負前全部負荷；採用防爆電纜進洞，進入隧道的施工機械及電氣設備應具有防爆或隔爆性能，對裝碴運輸設備進行防爆改裝；採用「三人聯鎖」制嚴格管控開挖爆破，瓦斯濃度不得超過允許範圍，否則嚴禁爆破；採用瓦斯自動監控系統、可攜式瓦檢儀、人工光幹涉瓦檢儀等多種方法及時檢測瓦斯濃度；加強洞內動火和用電管理。

2 裝碴運輸設備防爆改裝及使用管理

由於通常情況下無軌運輸方式施工設備大多為非防爆型產品，不符合瓦斯隧道施工安全技術要求，易發生爆破事故，所以要對其進行防爆改裝。

2.1 防爆改裝的原理

當防爆系統啟動後，如果施工環境瓦斯濃度達到系統設定的危險臨界值時（比如按照有關規定設定為0.3%），報警器發出聲光報警，施工人員立即停止作業並查明原因，原因查明並排除後方可恢復作業，從而能夠提前處置危險。當出現瓦斯濃度急劇上升或者是施工現場未及時進行人工處置等極端情況時，一旦瓦斯濃度達到系統設定危險極限值0.5%後，系統將強行對機械斷油熄火，杜絕爆炸事故發生。

2.2 防爆改裝關鍵技術

2.2.1 動力系統改裝

動力系統主要由防爆柴油機、進氣系統、柴油機冷卻系統、廢氣處理系統等組成。其改裝要點有以下幾點。

1）防爆電啟動柴油機。

2）由水夾層波紋管、水夾層排氣管、補水箱、廢氣處理箱等組成廢氣處理系統。柴油機排出的廢氣由水夾層排氣管、水夾層波紋管引入廢氣處理箱，並對廢氣處理箱的安裝誤差進行補償。廢氣處理箱的作用是進一步冷卻和洗滌廢氣，清除炭煙及溶解廢氣中的部分有害氣體，並經防爆柵欄熄滅廢氣中的火焰，以保證廢氣排放應符合煤標及排氣安全。

3）進氣系統進氣波紋管、空氣濾清器、進氣防爆柵欄組成。柴油機氣缸火焰返火由進氣防爆柵欄滅火。

4）通過封閉強制循環水冷式系統降低發動機溫度，包括風扇、散熱器、水泵等，其中散熱器主要用於降低冷卻水的溫度。

2.2.2 電氣系統改裝

電氣系統主要包括防爆發電機、機車照明等。防爆發電機由柴油機提供動力，為照明及安全保護裝置提供電源。兩個防爆照明燈分別設置在機車前後，車尾設置兩個紅色信號燈。

2.2.3 安全保護裝置

ZEB-15/24防爆柴油機自保裝置，配置有可攜式瓦斯檢測報警儀等，能夠通過表面溫度、排氣溫度、機油壓力水位、冷卻水溫、廢氣處理5種方式進行保護，一旦達到臨界值時，自保裝置將立即報警，並切斷柴油動力。

2.3 改裝設備使用管理

1）出廠控制改裝廠家必須在防爆性能檢測合格後，瓦斯防爆改裝合格證或檢驗報告，並將「防爆」標示張貼在改裝部件外殼醒目位置後方可出廠。

2）進場檢驗改裝後的設備必須要有政府質量技術監督檢測機構出具的現場檢驗合格證書後方可投入使用。

3）使用管理項目部成立以物機部長為組長的防爆改裝設備管理領導小組，負責防爆改裝設備的日常維保，配置專職的維護人員，每周至少要有不少於1次的檢查，發現失效部件立即更換，確保改裝設備正常運行，確保瓦斯突出隧道施工安全。