中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道:家竹箐隧道
家竹箐隧道是中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道,位于南昆鐵路威(舍)紅(果)段的魯番站與上西鋪站之間。隧道全長4975米。隧道洞身有1085米是煤系地層,主要煤層共14層,各煤層瓦斯壓力測算值大多超過0.6Mpa,最高的達到1.34Mpa。煤炭部門《防治煤與瓦斯突出細則》指出,當(dāng)煤層瓦斯壓力超過0.6Mpa時,已存在煤與瓦斯發(fā)生“突出”的危險。據(jù)測算,隧道施工通過煤層時,瓦斯涌出量最多達到每小時349立方米。因此,家竹箐隧道屬高瓦斯有突出危險的隧道,其施工難度和危險性,在我國鐵路隧道建設(shè)史中還沒有先例。
家竹箐隧道在設(shè)計中,采取了預(yù)抽預(yù)排、封閉坑壁、加強通風(fēng)、杜絕火源、噴灑清掃、降低煤塵等一系列安全防范措施。為降低通風(fēng)阻力,使盡可能多的新鮮空氣進入洞內(nèi),以降低瓦斯?jié)舛,隧道的進口工區(qū)和斜井工區(qū)設(shè)置一個平行導(dǎo)坑和兩座斜井,通過大型通風(fēng)機抽吸作用形成強大的巷道式通風(fēng)。使施工中掘進工作面的瓦斯?jié)舛仍谕L(fēng)以后不大于1%,回風(fēng)道(平行導(dǎo)坑)瓦斯?jié)舛炔淮笥?.75%,洞內(nèi)任何地點風(fēng)速不小于0.5m/s。為防止瓦斯在坑道角隅聚集停留,掘進工作面配置風(fēng)水噴霧器,驅(qū)散瓦斯并降低煤塵。家竹箐隧道在施工中,采用了“一探二測三排四驗,震動放炮,安全避難。” 的防突措施。
南昆鐵路采用電力機車牽引,機車受電弓與接觸網(wǎng)之間經(jīng)常產(chǎn)生高壓電弧火花,另外列車制動閘瓦產(chǎn)生摩擦火花、客車餐車所產(chǎn)生的明火,對瓦斯而言都是危險的火源。對于家竹箐這樣的高瓦斯隧道,盡管在襯砌結(jié)構(gòu)上巳采取了一系列的封閉措施,但考慮到設(shè)計施工很可能存在一些不完善之處,仍然會有一些瓦斯氣體滲漏到隧道中來,并逐步積累。又由于家竹箐隧道長度近5公里,自然通風(fēng)作用不足以沖淡和帶出洞內(nèi)瓦斯,天長日久,積累的瓦斯?jié)舛热绯^0.5%,對行車安全將構(gòu)成威脅。因此,利用隧道中部的斜井進行抽出式機械通風(fēng),隧道內(nèi)每隔一定距離,拱頂部位設(shè)置瓦斯探頭,當(dāng)中央控制室發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)瓦斯?jié)舛壬仙轿kU數(shù)值時,開動斜井風(fēng)機進行通風(fēng)。隧道1993年開工,1996年5月11日鋪軌通過。
小詞典——瓦斯。地層中的瓦斯,是古代地下有機物分解而產(chǎn)生的氣體。瓦斯的主要成分是甲烷,它是一種無色無味無嗅的可燃氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1立方米瓦斯重0.716公斤,由于比空氣輕,常聚集于坑道頂部。一般情況下,空氣中的瓦斯?jié)舛仍?~16%時,如遇明火,即可引起爆炸。瓦斯?jié)舛仍?.5%時,爆炸威力最大,濃度超過16%時,反而失去爆炸性,但遇火仍可燃燒。值得注意的是,空氣中含有煤塵時,瓦斯?jié)舛?%即可爆炸。由于瓦斯是以一定壓力存在于煤層中的,開挖隧道時,驟然減壓,在很短時間內(nèi)(幾秒),大量的瓦斯連同煤粉巖塊突然噴出,數(shù)量可達數(shù)十上百噸,致使坑道坍塌淹沒,造成人身傷亡,此即所謂煤與瓦斯的“突出”。由此可見,瓦斯是隧道施工中最危險的“敵人”。
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