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,當煤層瓦斯壓力超過0.6Mpa時,已存在煤與瓦斯發生“突出”的危險。據測算,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史中還沒有先例。
家竹箐隧道在設計中,采取了預抽預排、封閉坑壁、加強通風、杜絕火源、噴灑清掃、降低煤塵等一系列安全防范措施。為降低通風阻力,使盡可能多的新鮮空氣進入洞內,以降低瓦斯濃度,隧道的進口工區和斜井工區設置一個平行導坑和兩座斜井,通過大型通風機抽吸作用形成強大的巷道式通風。使施工中掘進工作面的瓦斯濃度在通風以后不大于1%,回風道(平行導坑)瓦斯濃度不大于0.75%,洞內任何地點風速不小于0.5m/s。為防止瓦斯在坑道角隅聚集停留,掘進工作面配置風水噴霧器,驅散瓦斯并降低煤塵。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之間經常產生高壓電弧火花,另外列車制動閘瓦產生摩擦火花、客車餐車所產生的明火,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,盡管在襯砌結構上巳采取了一系列的封閉措施,但考慮到設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,自然通風作用不足以沖淡和帶出洞內瓦斯,天長日久,積累的瓦斯濃度如超過0.5%,對行車安全將構成威脅。因此,利用隧道中部的斜井進行抽出式機械通風,隧道內每隔一定距離,拱頂部位設置瓦斯探頭,當中央控制室發現洞內瓦斯濃度上升到危險數值時,開動斜井風機進行通風。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。在標準狀態下,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,空氣中的瓦斯濃度在5~16%時,如遇明火,即可引起爆炸。瓦斯濃度在9.5%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,瓦斯濃度3%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(幾秒),大量的瓦斯連同煤粉巖塊突然噴出,數量可達數十上百噸,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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