突发！中铁一在建隧道发生爆炸

  据贵州毕节七星关区人民政府网消息，10月10日12时左右，由中铁十九局施工建设的叙毕铁路新高坡隧道（位于毕节市七星关区境内）1号辅助导洞

  事故发生后，当地政府立即启动应急预案，第一时间组织应急、消防、矿山救护、公安、卫健、铁路等部门赶赴现场，会同施工方开展救援。目前，6名被困人员5人不幸遇难，1人正在医院救治，善后工作已全方面开展。事故原因正在调查中。

  12日上午，附近七星关区何官屯镇茶木树村的村民告诉上游新闻记者，事发时间约在10日11时40分左右，“当时听到两声爆炸声，紧接着有火从隧道内喷出然后又熄灭。大概12点左右消防和120赶到，消防车来了六七个，救护车来了十几个，救援一直持续到晚上八九点才结束。”

  该村民称，当时还有3名赶集的女子经过隧道附近。“她们说爆炸产生的冲击波将路边的树木和花草刮倒，她们也险些被波及。目前隧道口有警察值守，工地已停工。”

  在建叙毕铁路北起四川省叙永县，南抵贵州省毕节市，途径云南省昭通市，川滇段全长151.838公里，是设计时速为120公里的客货共线铁路。据贵州铁路投资集团有限责任公司官网介绍，叙毕铁路贵州段由中铁十九局集团公司承建，正线条。

  新高坡隧道位于云南省镇雄县黑树镇与贵州省毕节市何官屯镇交界处，全长4140m，新高坡隧道是高瓦斯、高风险隧道，共穿越6个煤层，瓦斯浓度较高、裂隙较发育，全部是四五级围岩、软岩变形较大，围岩收敛值最大26厘米，隧道最大埋深近500m。为高瓦斯风险隧道，又邻近既有线施工，施工难度高。

  据介绍，该工程自2017年5月份开工以来，叙毕公司指导中铁十九局集团公司项目部加强施工组织与安全质量管理。施工全套工艺流程中，努力克服围岩差、涌水量大等困难，依靠科学技术攻关，建立应对瓦斯突发事件应急救援机制，多次开展劳动竞赛，适时调整实施工程的方案，确保了工程安全、有序推进。为了抓好高瓦斯隧道的安全管理，参建员工在该隧道洞内安装瓦斯自动监测设备，同时配备瓦斯检测工作员，形成双保险；对进洞车辆、机械设备全部进行防爆改装，设专人巡检；在隧道开挖前，采用超前探孔、TSP等多种超前地质预报手段，提前探明前方围岩及水文情况，确保了隧道施工安全；积极推行带模注浆、自动喷淋养护、二衬端头软搭接、二衬混凝土分窗浇筑、二衬防脱空等工艺工装，有效保障了工程实体质量。

  七星关区有关部门工作人员告诉上游新闻记者，事故发生后多部门第一时间启动救援，且事故情况已汇报至国家应急管理部，目前事故原因正在进一步调查中。

  瓦斯隧道分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道3种,在具体隧道中又分为非瓦斯区、低瓦斯区、高瓦斯区和瓦斯突出区4个区段。

  瓦斯隧道的类型按照该隧道瓦斯区段最高级别确定,而每个施工工区存在的瓦斯区段的级别就是该施工工区级别。

  3)瓦斯突出区段。瓦斯压力p≥0.74 MPa,瓦斯放散初速度∆p≥10,煤的坚固性系数f ≤0.5,煤的破坏类型为Ⅲ级以上。瓦斯压力p 、瓦斯放散初速度∆p 煤的坚固系数f及破坏类型的计算和判定方法,在TB 10120—2002/J 160—2002《铁路瓦斯隧道技术规范》附录中均有说明。

  铁路瓦斯隧道的施工主要是根据是 TB 10120—2002/J 160——2002《铁路瓦斯隧道技术规范》、TZ204—2008《客运专线铁路隧道工程项目施工技术指南》、《煤矿安全规程》等相关的标准、规范等。

  铁路隧道综合超前地质预报工作从高到低分为A、B、C、D4级。预报预测以地质调查法为基础,地质雷达、弹性波探测、红外线探测以及超前探孔等各种手段综合进行判别,级别越高,采用的技术手段越多,频次越高[2]。

  瓦斯隧道必须根据设计文件及TB 10204——2002《铁路隧道施工规范》、指导性文件的要求,制定专项地质超前预报方案,穿越煤层或瓦斯聚集区还应制定石门揭煤或穿越的专项措施,以在揭煤前探明煤层位置、走向、厚度、瓦斯含量、瓦斯压力、放散初速度等参数,同时对有害气体进行检测,据此确定施工方案[3]。

  由于瓦斯隧道不确定因素多、施工风险高,其超前地质预报应该按照提高一级实施。

  配备具有资格的瓦检员和合格的瓦检仪。瓦检员携带便携式瓦检仪对开挖掌子面、捡底作业面、二次衬砌作业面以及沟槽、低洼、易聚集有害气体的空间及位置全方位进行不间断的检测,详细记录测量地点、时间、位置及有害气体含量等数据,发现异常及时向当班领导汇报处理,超出限值时瓦检员有权现场做出停工撤离的决定。

  甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的检测设备,必须定期使用标准气样和空气样进行调校,并对甲烷超限断电功能进行测试,一般为7d。

  利用瓦斯探头自动将监测点瓦斯及其他有害气体数据传输到控制中心,超出限值自动报警并断电。限值的设置见表1。一旦报警,所有洞内作业人员立即撤出作业点,启动应急预案进行处置,如加强通风、瓦斯排放等。

  瓦斯探头按照TB 10120——2002/J 160—2002《铁路瓦斯隧道技术规范》附录B规定的位置和数量安装,同时应与进洞跟踪管理系统共同作用。瓦斯探头应按规定定时和不定时检修保养。

  进洞管理系统包括人员进洞跟踪自动记录系统和人工值班制度。瓦斯隧道尤其是长隧道应该安装作业人员进洞电子自动管理系统并严格进洞管理人员值班制度。目前相关规范对这方面的规定还不够明确和具体,随着科学技术的更新、过程控制和灾后救援的需要,规范应在这方面予以明确规定。因此建议:

  1)人员进洞电子自动管理系统对所有进洞人员进行自动记录,这个系统应当具备3个功能:持卡人员进洞自动登记跟踪;无卡人员自动报警;远程自动传输数据。

  洞口设立专用值班室,系统计算机控制设在值班室内。系统能够随时掌握人员进洞和分布状况,各个施工作业面现场情况,对施工措施的及时决策、甚至发生灾害后的救援均可以起到不可替代的作用。

  2)洞口应严格实施值班制度,值班人员除对人员进洞系统、瓦斯自动报警系统进行管理外,还应对火源进洞严格检查和禁止。

  进洞管理系统的完善,对及时掌握施工情况、防止灾害发生乃至发生灾害后的救援,都十分重要。

  瓦斯隧道的施工通风对保证施工安全、防止发生瓦斯相关事故、灾害至关重要。必须根据设计文件以及相关的规范、规程做专门的施工通风设计,并在每个作业(洞口)工区建立专项管理小组,成立专业班组，严格执行专项方案[4]。通风方案还应该根据施工过程中的检测数据及时修正和加强。

  1)低瓦斯区段可以采用压人式或巷道式通风,高瓦斯和瓦斯突出区段必须采用巷道式通风;

  3)瓦斯隧道需要的风量,必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算,并按允许风速计算,采用其中的最大值(瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1 m/s);

  4)掘进面进风流中,氧气体积分数不得低于20% ,二氧化碳的体积分数不得高于0.5% ;回风流中瓦斯体积分数不得超过1% ,二氧化碳体积分数不得大于1.5% ;

  7)局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁,保证停风后切断停风区域内所有非本质安全型机电设备的电源;

  8)瓦斯隧道通风应采用抗静电、阻燃的风管,风管口到掌子面的距离应小于5m,百m风管漏风率不宜大于2% ;

  2)瓦斯区段的爆破作业必须采用电力起爆,使用煤矿许用电雷管,严禁使用秒或半秒级电雷管。使用煤矿许用毫秒延时电雷管时,最后一段雷管延时不得大于130 ms。

  3)爆破作业必须使用煤矿许用炸药,有瓦斯突出的地段使用安全等级不小于三级的煤矿许用含水炸药。

  4)装药方式。使用电雷管起爆时,不得采用反向装药;采用正向连续装药结构时,雷管以外不得装药卷。

  5)装药量规定。在岩层中爆破,炮眼小于0. 9 m时,装药长度不得大于炮孔深度的1/2;炮眼长度大于0.9 m时,装药长度不得大于炮孔深度的2/3;煤层中爆破装药长度不得大于炮孔深度的1/2。

  所有炮眼剩余部分应用炮泥封堵。炮泥应采用水泡泥或黏土炮泥,不得使用煤粉等可燃性材料制作炮泥。

  6)爆破网络必须采用串联方式,瞬间即发雷管和毫秒雷管不得在同一网络中使用,且必须采用绝缘母线)电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源,同一掘进作业面只能使用1台起爆器。

  1)高瓦斯隧道(工区)所有进洞的固定设备、移动设备等均应采用防爆型。低瓦斯隧道(工区)采用非防爆型。

  2)由于以燃油做动力的机械设备目前难以解决防爆问题,高瓦斯和瓦斯突出区段均采用电力牵引的有轨运输方式。

  3)所有进洞人员不得携带任何能够产生明火的物品,必须穿着全棉工作服,以免静电产生火点。

  实际施工过程中,由于隧道瓦斯逸出量的不确定性,其级别也是在作业过程当中根据实测数据不断调整和确定,原有规范对机电设备配置方面的要求较低或不明确。

  瓦斯隧道电力的供应与管理是保证洞内通风、确保各作业面瓦斯及各种有害气体控制在限值以内的首要工作,同时对保证灾后救援意义重大。

  目前规范中在电力双电源配置方面尚有不明确的地方,在实际施工中,各施工单位的理解和做法也不尽相同。

  石门揭煤是指揭开石门、穿越煤层段的施工全过程。其关键是防止煤与瓦斯突出、有害气体伤害等地质灾害。

  在接近煤层15~20 m应停止掘进,实施超前地质钻孔。在掌子面施作不少于1个探孔,根据钻进、钻杆压力、孔内排出物等情况初步判断煤层位置、厚度、瓦斯逸出等基本情况。

  在距离煤层10m处,布置不少于3个探孔,并对探孔取芯,其范围应覆盖前方上、左、右部分,以此准确计算煤层厚度倾角、走向及与隧道相互位置关系,并分析煤层顶、底板岩性。

  在接近煤层5m位置施作瓦斯测压孔,并进行煤与瓦斯突出危险性预测。预测的方法有瓦斯压力法、综合指标法、钻宵指标法。这3种指标的测定在TB 10120——2002/J 160——2002《铁路瓦斯隧道技术规范》附录D、H、G中有详细说明。突出危险性预测临界值见表4。

  煤与瓦斯突出的主要防止手段为钻孔排放,在预测有突出危险性之后,应制定技术、安全、通风、抢险、救护等专项措施。

  1)瓦斯排放孔的布置应遵循原则:①排放孔应做专项设计并严格执行;②排放孔应放在距煤层垂距不小于3 m的作业面上,其钻孔应穿透煤层进入顶(底)板岩层不小于0.5 m;③排放孔在煤层厚度1/2处的孔距不应大于排放半径的2倍,孔底间距一般不大于2m,排放半径一般在0.3~1.0 m;④采用分段分部排放方式时,首次排放孔穿煤深度不小于1 m。

  2)排放孔施钻过程中应注意观察异常情况和动力现象,如动力现象严重,应暂停该孔施作,待其他孔完成后再补钻。每完成一个孔应测定该孔瓦斯压力。

  3)有瓦斯突出危险的区段宜采用上、下半面长台阶法开挖,利用上部排放下断面部分瓦斯,台阶长度应根据通风、围岩稳定、隧道结构安全等方面综合考虑确定。

  4)瓦斯排放期间应对排放孔进行监测,2次/d ,以掌握排放效果和修正排放时间。

  5)防突措施实施后,在距离煤层2m以外的工作面,应对效果进行检验以确定是否有效。各项指标必须控制在临界值以下,才能进行下一步工作。

  1)石门揭煤必须进行专题设计,包括揭开石门、半岩半煤及各阶段施工、抢险救援、安全措施等。

  2)石门揭煤宜采用微振动爆破法。急倾斜和倾斜的薄煤层应一次全断面揭穿煤层全厚;急倾斜和倾斜的中厚、厚煤层,一次全断面揭入煤层深度1~1.3 m;缓倾斜煤层应一次全断面揭开石门。石门揭煤示意图见图1。

  4)煤层施工过程中必须使用煤电钻,并按照相关规范、规程制定专项爆破设计并严格执行。

  5)施工过程中,施工机械、碴堆等不得阻塞开挖面面积的1/3,以免瓦斯积聚和影响通风。

  7)必须按照TB 10204——2002《铁路隧道施工规范》、TZ214—2005《客运专线铁路隧道工程实施工程技术指南》的要求,认真做好围岩监控量测工作[3,5]

  8)必须建立和完善应急救援机构,同时与当地矿山救援队取得联系,随时联动。救援物资的储备应充分、足量。

  3)“瓦斯排放”是指有突出危险性的煤层或在揭煤过程中检测瓦斯超限的状况实施的。瓦斯排放应做专题设计,并按规定布设效果检测孔。

  由于瓦斯隧道的特殊性,《铁路瓦斯隧道施工技术规范》中应对人员进洞管理方面做出明确和硬性规定。

  1)在大部分铁路隧道施工均有效实现了持卡人员进洞自动登记跟踪,同时与现场视频监视系统联合,通过网络传输可以实现远程自动传输数据,以实现对风险工点的实时监控和方案决策[6-7]。

  2)无卡人员自动报警目前尚很少实施。在瓦斯隧道尤其是高瓦斯隧道,对进洞人员的管理要求十分严格,但由于作业人员众多,班组更换频繁,无卡以及持错卡、假卡人员进洞,给隧道施工管理增加难度的同时增加了安全风险,而且一旦发生灾害,救援难度增大[6]。

  人员进洞电子管理系统应当具有无卡人员越线自动报警功能。此功能可以通过红外成像计数与人员自动计数记录技术的融合实现。这已在南(宁)广(州)铁路客运专线等隧道施工中成功运用,取得了良好效果。

  1)TB 10120——2002/J 160——2002《铁路瓦斯隧道技术规范》的规定。①瓦斯隧道在施工期间,应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源。恢复通风前,必须检查瓦斯浓度。②瓦斯工区的通风机应设2路电源,并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时,另一路应在15 min内接通,保证风机正常运转。③高瓦斯工区和瓦斯突出工区工点应配置2路电源。④揭煤时,主风机正常运转，备用主风机及2路电源应保持待启动状态。

  2)《煤矿安全规程》的规定。①必须保证主要通风机连续运转。②矿井应有2回路电源。当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应能担负矿井全部负荷。年产60 000 t以下的矿井采用单回路供电时,必须有备用电源;备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。正常情况下,矿井应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用,以保证供电的连续性。

  3)《铁路瓦斯隧道技术规范》7.3.1条“当一路电源停止供电时,另一路应在15 min内接通,保证风机正常运转”与7.2.9条“瓦斯隧道在施工期间,应实施连续通风”的规定有冲突。

  4)高瓦斯隧道(或高瓦斯工区)与低瓦斯隧道(或低瓦斯工区)在电力配备上的区别不明确。

  1)保证瓦斯隧道主风机连续运转,就要保证隧道连续供电。隧道瓦斯逸出是动态的,其积聚可能造成瓦斯含量的超标,而洞内人员在照明中断的情况下往往不能及时撤离。

  2)由于总工期安排、通风能力限制等因素,长大隧道往往通过设置斜井、竖井等长隧短打,人员提升中

  3)低瓦斯隧道(或低瓦斯工区)一般不设置辅助导坑,多采用压入式通风,往往没有专门的回风巷,瓦斯的积聚速度相对加快,在通风中断的情况下瓦斯及有害化学气体含量可能在短时间内迅速提高,甚至超标。

  1)铁路瓦斯隧道无论是高瓦斯隧道(高瓦斯工区)还是低瓦斯隧道(低瓦斯工区)均应配备双电源,且2路电源必须是稳定的、能够独立供电的电源;同时在隧道内安装双回路。

  2)高瓦斯隧道(高瓦斯工区)第2路电源须热备，即第1路电源停止供电时,另一路电源应能瞬间切换,实现连续供电;低瓦斯隧道(低瓦斯工区)第2路电源允许冷备,但当第1路电源停止供电后必须在15 min内启用;但隧道设有必须通过提升的施工斜井或竖井时,宜按照高瓦斯隧道的配备要求,第2路电源热备。

  3)在供电困难的区域,自发电源可以作为双电源的1路,但其供电能力应能满足通风、照明、排水、提升等的需要。由于自发电源不能实现瞬间切换的热备状态,因而不宜作为高瓦斯隧道(工区)的第2路电源，可以作为补充电源备用。

  目前对于高瓦斯隧道(工区)机械、机电、监测等移动、固定设备的进洞配置原则是没有异议的,均应采用防爆型;但在低瓦斯工区,包括设计意见均偏向于使用非防爆型。在这方面应该进一步探讨、改进和明确。

  1)瓦斯隧道在施工图阶段所确定的瓦斯区段级别,只是根据少量钻孔及周边矿山的部分数据来确定的,由于地下岩层裂隙发育情况往往不明,开挖后瓦斯的逸散是不确定的,加上低瓦斯区段在电力配备上第二路电源冷备,有电力、风机停止运转的真空期,瓦斯的积聚情况是不能把握的。而瓦斯积聚的位置往往在小型电力、照明或监测安装的位置。可以从下面部分个案来对照分析:

  ①2005年12月22日14:40,四川省都江堰至汶川高速公路董家山右线 m),发生特别重大瓦斯爆炸事故,造成44人死亡,11人受伤。这条公路隧道在设计探测中确定为低瓦斯隧道,按照无轨运输的非防爆型设备配置。

  由于掌子面处塌方,瓦斯异常涌出,致使模板台车附近瓦斯浓度达到爆炸界限,模板台车配电箱附近悬挂的三芯插头短路产生火花引起瓦斯爆炸。

  ②2009年2月16日上午9:30左右,恩施州建始县高坪镇野三河电站一号隧道衬砌工作面发生瓦斯爆炸，导致7名工人受伤,其中1名工人经抢救无效死亡。隧道全长1 400 m,事发地点距离隧道洞口约900 m。

  隧道开工时,曾在隧道内发现了煤层。经过检测，煤层并未超标。隧道按照非防爆型配备机电设备。

  ③2010年10月29日11 :00左右,四川达州市万源市赵家河煤矿井下东巷掘进工作面发生瓦斯爆炸事故,造成8人遇难。这是正在扩建的矿井,扩建后年产量为6万t,属低瓦斯矿井。

  ④2010年12月7日19:40,河南省三门峡市渑池县果元乡的巨源煤矿发生瓦斯爆炸事故,共造成26人遇难。这是一家年产15万t的矿井,属于低瓦斯矿井。

  ③、④这2个煤矿事故是由于在瓦斯监测、通风等管理上的原因及违规施工造成的。

  2)从以上事故中可以得到,在施工全套工艺流程中,低瓦斯隧道(或矿井)可能出现瓦斯的高积聚,甚至出现瓦斯突出的情况。

  低瓦斯隧道或在低瓦斯区,固定的设备及装置(如照明、电力、监测等)宜采用防爆型,而移动的设备能够使用非防爆型,但必须强化瓦斯的监测。

  瓦斯隧道相比普通隧道在超前地质预报、监测、施工通风、爆破作业等7个方面有显著的特点,同时在现有规范的基础上,应在以下3个方面进一步明确和完善:

  2)所有瓦斯隧道须配备双电源并安装双回路;高瓦斯、瓦斯突出隧道第2路电源须热备,即实现瞬时切换;低瓦斯隧道第2路电源须在第1路电源停止供电的15 min内供电。

  铁路瓦斯隧道的施工尚有很多方面值得探讨，相关规范还应在实际施工中不断完善,以保证在制度设计上减少和规避瓦斯隧道施工全套工艺流程中的不安全因素。

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