铁路隧道瓦斯隧道的通风设计及监控系统优化

隧道在运营期间是否要设置机械通风应根据牵引种类、隧道长度、线路平纵断面、道床类型、行车速度和密度、气象条件及两端洞口地形条件等因素综合考虑确定。

1)运营通风基本要求

铁路隧道有多个规范对瓦斯隧道的运营通风作了规定。 如《铁路隧道运营通风设计规范》(TB 10068—2010)第4.0.1 条规定电力机车牵引长度大于20 km 的高速铁路、客运专线铁路隧道及长度大于15 km 的货运专线、客货共线铁路隧道应设置机械通风。

《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB 10120—2019)相关要求如下:

①瓦斯隧道在运营中,瓦斯浓度在任何时间、任何地点都不得大于0.5%。

②瓦斯隧道在运营期间,必须进行瓦斯检测。 微瓦斯、低瓦斯隧道可采用人工检测;高瓦斯和瓦斯突出隧道,则应采用自动检测。

③瓦斯突出隧道应设置运营机械通风,长度大于3 km 的高瓦斯隧道宜预留机械通风条件,其余高瓦斯隧道可预留机械通风土建条件。

④瓦斯隧道的机械通风方式,可采用壁龛式射流风机纵向通风、洞口风道式纵向通风或竖(斜)井分段式纵向通风,应与技术经济比较后确定。 高速铁路瓦斯隧道采用机械通风时,不宜采用壁龛式射流风机纵向通风。

⑤瓦斯隧道运营通风机应采用防爆型,并具有短时反转控制风流大小及方向的消防功能。

⑥瓦斯隧道运营期间当瓦斯涌出浓度达到0.5%时,应启动风机进行定时通风;当瓦斯浓度降到0.3%以下时,可停止通风。(www.xing528.com)

⑦瓦斯隧道运营期间予以利用的辅助坑道,应设置运营维修管理工作需要的瓦斯检测仪表和通风设备。

目前国内大部分高瓦斯隧道未设置运营通风,其中,渝黔线太公山隧道(6 396 m)、松岗隧道(9 468 m)、老周岩隧道(7 536 m)设计阶段均对机械通风预留了土建条件。 叙毕铁路斑竹林隧道为天然气高瓦斯隧道,根据地质资料显示,本隧道所揭示的瓦斯储集于灰岩、泥质灰岩的岩溶裂隙或溶洞中,考虑开挖后天然气瓦斯可基本完全释放、无固定补给源,且高瓦斯段采取全封闭式措施隔绝瓦斯气体,按一般高瓦斯隧道进行设计及施工管理,未考虑预留运营通风土建条件。

瓦斯隧道运营期间承担通风、排水以及防灾疏散救援等功能的辅助坑道,需定期进入人员进行检查和维护(如清理水沟、维护机电设备、加固裂损衬砌等),为保证养护人员以及列车疏散人员人身安全,辅助坑道应配置必要的通风和供配电设施,只有在彻底通风使瓦斯浓度小于0.5%以后,才能进入工作或疏散。 用于防灾疏散救援的辅助坑道,应设置固定通风设备。 检查和维护时,养护人员可配置移动设备。

成贵高铁七扇岩隧道由于辅助坑道内应力变化导致底板隆起开裂,瓦斯冲破底板大量异常涌出,瞬间产生高压瓦斯气流,局部达到爆炸浓度,瓦斯气流致使喷溅的矸石或混凝土块砸在金属件上产生火花引起瓦斯爆炸,造成巨大的人员伤亡。 这直接引起业界对辅助坑道内瓦斯管理的高度重视,尤其是运营期间要利用的坑道,并及时研究修订了穿越煤系地层辅助坑道的相关规定。

2)运营监控系统设计

①高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道的自动检测系统应具有瓦斯超限报警,通风机自动控制等功能,系统可采用洞口或远程计算机集中控制。

②隧道运营期间瓦斯检测范围和检测断面的位置,应根据施工期间的瓦斯涌出情况及段落确定,并符合以下规定:

一是检测范围应覆盖隧道内所有瓦斯地段,并向瓦斯地段两侧各延伸200 ~300 m。

二是施工期间含瓦斯地段,检测断面应每50 ~100 m 设置一处,其他地段视具体情况确定。 人工检测点或自动检测探头应位于检测断面中部隧道拱顶下25 cm 处。