维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷第３期 隧道建设 Ｔｕｎｎｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２２（３）．２７～２９ ２００２年９月 Ｓｅｐ．，２００２ 瓦斯隧道施工中瓦斯自动监测系统的设备选型及应用 罗占夫 （中铁隧道集团有限公司科研所 洛阳危害严重的隧道已普遍采用矿井瓦斯自动监测系统进行瓦斯监测看法，并结合工程实例提出了三点建议， 关键词隧道施工 瓦斯监测 ４７１００９） 摘 要 瓦斯隧道施工过程中。瓦斯监测是一项重要的安全技术措施，为了提高瓦斯隧道施工的技术管理水平，在瓦斯 笔者就瓦斯自动监测系统的设备选型提出了自己的 １ 概述 随着铁路建设的发展，穿越煤层的瓦斯隧道 数量不断增多，施工过程中瓦斯事故时有发生，铁 道部于１９９４年制定了《铁路瓦斯隧道技术暂行 选择技术先进的监测系统，除给技术管理增加难 度外，还会造成较大的经济浪费 ３瓦斯自动监测系统的选型 ３．１ 我国目前的瓦斯监测系统简介 规定》以规范瓦斯隧道施工。瓦斯事故防治是瓦 斯隧道施工中一个极其重要的安全问题，一般都 采用加强通风、加强瓦斯监测、使用防爆型机电设 目前我国在煤矿应用较为广泛的矿井安全监 备、严格管理洞内火源等措施来防止瓦斯事故的 发生 测系统主要有Ｉ（Ｊ４、ＴＦ２００、Ａ—ｌ、Ｉ（Ｊ５４等型号，它们 的技术性能见表ｌ。其中Ａ—ｌ系统的监测内容有 较大的局限性，不能进行工况监测。 ５４是其它 系统的更新换代产品，系统容量大，适用于大型、 特大型矿井；ＫＪ４系统适用于大中型矿井；ＴＦ２００ 系统适用于中小型矿井， 瓦斯监测是防止瓦斯事故的主要措施之一 瓦斯检测分为人工检测和自动监测两种形式：煤 炭系统在７Ｏ年代开始装配瓦斯自动监测系统，现 传输线的选择一方面要适应瓦斯隧道的施 工要求，具有抗静电阻燃的性能；另一方面要满足 已形成的煤炭矿井瓦斯监测技术，汇集有传感器 技术、信息传输技术、计算机技术等的综合技术， 推广应用后，大大地提高了煤矿的技术管理水平 如今在瓦斯危害严重的隧道施工中也普遍采用瓦 斯自动监测技术，隧道施工所选择的自动瓦斯监 信号传输对导线对数、芯线截面积、抗干扰能力等 要求。 ３．２传输系统的选择 测设备基本上都是煤矿使用的矿井环境监测设 备 由于隧道施工和煤矿生产属于不同的工程类 型，在施工工艺上有很大差异，因此在隧道瓦斯自 动监测设备选型时不能完全照搬煤矿经验，而应 结合施工隧道自身特点，既要考虑技术上安全可 瓦斯隧道施工相对煤矿生产而言，修建时间 比较短，瓦斯危害比较低；隧道施工中的瓦斯自动 监测相对于煤矿生产中的瓦斯自动监测而言，规 模较小系统布置简单，监测系统的运转时间也短： 因此在选择瓦斯监测系统时要结合隧道自身特点， 选择经济合理的传输系统。 遥测传输系统的传输方式主要有空分制传 靠，又要考虑经济上价格合理。 ２瓦斯自动监测系统选取原则 瓦斯自动监测系统的选择要依据施工隧道的 整体状况，根据煤层瓦斯状况、隧道的施组设计、 施工通风方式等条件确定监测系统的规模和监测 设备的类型： 输、频分制传输、时分制传输、频分时分混合传输 四种形式。空分制传输方式一对传输线只能传输 个信息，对于较多信息量传输的系统已基本上 不再采用。频分制、时分制传输方式一对或几对传 一瓦斯自动监测系统的选择还要考虑施工隧道 的技术管理水平：瓦斯自动监测在煤矿是比较成 熟的技术，瓦斯隧道施工中瓦斯管理技术水平就 输线可传输多个信息，现在的遥测传输系统中普 遍采用频分制或时分制、混合制传输方式： 各种传输系统的成本随监控信息量的大小而 改变，空分制系统一对导线传输一路信号，成本 大小与信息量成正比，只有卜２路信息传输时空 不那么成熟，甚至要借鉴煤炭矿井的经验，若盲目 维普资讯 http://www.cqvip.com 隧道建谩 第２２卷 分多路传输系统成本较低；频分制系统的分站占 一３．４断电装置的选择 瓦斯断电仪的选择要能够满足瓦斯超限报 定成本，信息量增加时只需增加部分组件，成本 增加不高，但分站信息量有限，适用于１０路左右的 信息量传输；时分制系统分站和总电路板所占成 警、自动断电等功能，还应考虑为监测系统提供可 靠的数据信号，保证监测系统运行的连续性和可 靠性： 本较大，信息量增加时分站成本增加很少，但信息 量较少时不能通过减少分站总电路板来降低成本， 信息量在２０路以上时采用时分制传输系统更加 经济：瓦斯隧道施工中一般４～５个瓦斯监测信息 基本就能反映全隧的瓦斯状况，加上断电控制信 ４ 工程实例 ４．１ 家竹箐隧道施工自动瓦斯监测系统 南昆线家竹箐隧道全长４９９０ｍ，隧道进口通 息和风速等信息，通常信息总量低于２０路，因此瓦 斯隧道施工中瓦斯自动监测系统选用频分制传输 方式较为合适： 传输系统的传输线选择一方面要适应瓦斯隧 道的施工要求，具有抗静电阻燃的性能；另一方面 要满足信号传输对导线对数、芯线截面积、抗干扰 能力等要求： ３．３传感器的选择 传感器类型的选择根据《矿井通风安全监测 装置使用管理规定》的要求，必须设瓦斯和风速传 感器，其它类型监测传感器可根据矿井生产实际 需要选择：施工隧道中的瓦斯自动监测技术相对 简单，选择瓦斯和风速传感器基本上就能够满足 要求 如隧道内有其它有害气体，可以按需要选择 ＣＯ、Ｈ：Ｓ、ＳＯ：等类型的传感器。确有必要还可考虑 选择温度、压力、设备开停等类型的传感器 瓦斯传感器数量的确定取决于隧道施工组织 安排，一般而言瓦斯隧道施工通风多采用巷道式 通风方式，整个隧道自然的分为进风区、回风区、 总回风区，在相应的区域配备瓦斯传感器，即可了 解全隧的瓦斯状况，全隧４～５个传感器就能满足 要求，不同地段有不同的瓦斯控制标准，如表１ 如 果施组要求加强其它地段的瓦斯监测可以相应 增加瓦斯传感器数量，以满足施组的特殊瓦斯监 测要求一 表１ 不同地点瓦斯控制标准 风流位置 控制浓度 开挖面风流 １．５０％ 一并莅亩丽蕊———＿…～ｌ－ ）Ｏ％ … 瓦 ～…～一——＿ｌ。 总回风区 杌百设 ｌｍ内 其它类型传感器的数量根据隧道具体要 求确定 过二迭系龙潭长兴、大隆组煤系地层，其中穿过煤 层２６层，穿煤地段总长９０７ｍ。煤层的瓦斯含量高、 压力大，最高煤层瓦斯含量达２０．１７ｍ ／ｔ，最大煤层 瓦斯压力达到１．５８５ＭＰａ；根据揭煤施工的需要， 设置了“一平、两横、四斜”的辅助导坑系统，其中 平导贯穿全部煤系地层。 进口工区施工中的自动监测系统由洞口监测 中心（配置主控计算机）和洞内的控制分站以及 设在洞内各点的瓦斯传感器、风速传感器、远程断 电仪、自动报警器组成。自动监测系统的设备配备 见表２，系统布置见图１ 通过各传感器，洞口的监 测中心能随时了解洞内各处瓦斯状况，如有超标 立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源 洞口 遥测系统建立以后，监控人员可及时地掌握各工作 面的瓦斯情况，极大地提高了处理事故的应变能力： 表２家竹箐隧道进口瓦斯遥测设备表 设备名称 数量 主控计算机 １套 洞内分站 ３台 瓦斯传感器 ６台 风速传感器 ５台 远程断电仪 ３台 报警器 Ｉ ３台 备用电源 ３台 图１ 家竹箐隧道进口自动监控系统布置图 ４．２青山隧道施工自动瓦斯监测系统 内昆线青山隧道全长４２６８ｍ，出口段长１７４２ｍ， 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 罗占夫 瓦斯隧道施工中瓦斯自动监测系统的设备选型及应用 邓家湾车站伸人隧道约８００ｍ，车站范围隧道按“２ ＋ｌ”方案设计，即一孔双线车站隧道加一孔单线 车站隧道，中部设４７０ｍ长的平导。隧道穿越宣威 组地层，该地层为一套陆相干碎屑岩沉积，上部含 两层煤，其中二号煤层的瓦斯压力为２．２４ ＭＰａ，煤 层瓦斯含量为９．３５ ｍ ／ｔ。由于构造复杂，区域地质 变化异常，易产生煤与瓦斯突出。隧道开挖利用多 瓦斯传感器 瓦斯断电仪 井 下分站 洞口分站主控计算机 区间正线 …————一 图２ 青山隧道出口自动瓦斯监测系统布置图 功能台架，手持风钻打眼作业，有轨运输系统出碴。 青山隧道出口施工中的自动瓦斯检测选用 ＴＦ２００型环境监测系统，甲烷传感器设于平导开 挖工作面、正洞开挖工作面、单线隧道（新风区）、 ５ 结束语 施工瓦斯检测一般采用自动监测和人工检测 相结合的形式，以利用两者相互校验，因此在做好 瓦斯自动监测的同时，还要建立相应的人工检测 双线隧道（污风区），以准确反映全隧的瓦斯状况； 瓦斯断电仪、井下分站等集中设于平导人口；主控 计算机设于生活区办公室的计算机房 自动监测 系统的设备配备见表３，系统布置见图２：在揭煤 施工过程中，瓦斯监测系统工作稳定，及时准确地 反映了洞内的瓦斯浓度变化情况 根据瓦斯监测 系统提供的数据，对可能出现的瓦斯问题提前采 取措施进行处理，没有因瓦斯问题造成事故，确保 了正常施工： 表３青山隧道出口自动环境监测系统设备表 制度，确保瓦斯检测无误，瓦斯隧道施工安全 自动瓦斯监测技术是煤炭系统比较成熟的技 术，瓦斯传感器、瓦斯断电仪等设备和文件的种类 很多，在设备选型时一定要注意设备的匹配性，以 免在使用过程中出现因设备不配套造成故障： 煤层瓦斯段地层属软弱围岩，如将施工中的 围岩、支护变形量测信息用瓦斯自动监测系统统 处理，可进一步提高隧道施工的技术管理水 平，因此有必要开发与系统相匹配的变形传感器 一设备名称 主控计算机 洞内分站 一————————一— ——．，．．． ．．．．． 。 ．．．．数量 １套 ２台 ；—．————————．一 参考文献 ｌ 铁道部，铁路瓦斯隧道技术暂行规定．１９９４年 ２ 中铁二局．瓦斯隧道施工技术研究．２０００年ｌＯ月 作者简介：罗占夫，男，１９７３年５月生，１９９５年毕业于 阜新矿院，学士学位，工程师， （收稿日期：２ｏｏ２年６月 瓦斯传感器 瓦斯断电仪 ————…一一—————————————－ —－－－－－－－－． — —．—— —————————－—－－，－－－—－－－－－－－ 一—４台 ２台 ——～ 洞口大屏幕显示器 设备电源 １台 １套 ４０００ｍ 信号传输电缆 “九五”期间土木工程科学技术重大进展一览 桥梁设计及建造技术在高强，大跨、深基，新结构等方面均有突破．公路和铁路桥梁达到国际先进水平： 创造了一系列超高层和深基坑支护施工技术．建成国际先进水平的高层及大跨度建筑工程 应用全断面掘进或盾构法等新技术．大幅度提高隧道及地下工程施工水平： 岩土工程技术和理论的发展．在一系列特大型和大型工程施工中发挥了重大作用， 发展整治与疏浚相结合的治理技术，顺利实施了一系列深水航道的治理工程、提高了国际航运船舶通过能力 高强度高性能混凝土和高效预应力混凝土技术水平的提高，为建造各类结构工程提供了必不可少的条件 市政工程建设相继完成一大批规模大、技术先进的城市道路和桥梁工程 计算机辅助设计技术在土木工程领域普及推广．大型工程实现计算机施工监测 建立了水工业的新概念、新体系．建成了一批技术先进的特大型水工业工程， ”西气东输 工程的实施．拉开了大规模使用天然气的序幕 重大土木与水利工程安全性和耐久性的基础研究，取得丰硕成果 摘自《：‘’九五“期间土林工程科学技术重大进展》２００１年５月
