低瓦斯隧道施工管理及技术要点PPT课件.ppt

公路低瓦斯隧道安全施工技术主要内容概述一、有关瓦斯知识2瓦斯生成、成分及性质
瓦斯的生成
瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。在植物变成煤的过程中，随着煤的变质，生成的瓦斯越来越多。
煤生成的过程是：泥炭→褐煤→无烟煤
化学反应式：
纤维素甲烷二氧化碳水烟煤
4C6H10O5微生物
7CH4↑+8CO2↑+3H2O+C9H6O

烟煤无烟煤甲烷水
3C9H6O2C13H4+CH4↑+3H2O
、广义瓦斯主要成分、瓦斯的物理性质在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。
瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存
在的（施工扰动易涌出）。
瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜
色，随瓦斯浓度的增大而变淡，空气中含有少量
瓦斯时火焰呈蓝色，浓度达5%左右时，火焰呈淡
青色。
⑴可燃性混合气体的燃烧与爆炸预混合燃烧

可燃性气体和助燃性气体预先混合成一定浓度范
围内的混合气体引起的燃烧。它是由发火源产生
的火焰在混合气体中向前传播的所谓“火焰传播”
的现象。火焰在未燃的混合气体中进行传播的速
度称为燃烧速度。但已燃的气体因高温而使体积
膨胀，使未燃气体沿着火焰进行的方向流动，故
未燃气体的流动速度与燃烧速度之和便成为预混
气体的火焰速度。预混气体的燃烧当火焰速度较慢时，几乎不产生压力波及爆炸声响；当火焰速度很快时，将可能产生压力波和爆炸声响，即出现爆燃；当火焰速度进一步加快时，则可向爆轰转变而形成强大的冲击波。
气体火灾与爆炸灾害大部分是由预混合燃烧而引起的。当空气中可燃气体浓度低于理论混合比时，生成物虽然相同，但燃烧速度变慢，直至某一浓度以下，火焰便不再传播；若可燃性气体浓度高于理论混合比时，则可燃性气体不能完全燃烧，这时火焰速度变慢。像这样使火焰不再传播的浓度界限，称为爆炸界限或燃烧界限。⑵瓦斯的化学性质：燃烧与爆炸反应式：
CH4+2O2→CO2+H2O+198.4千卡/克分子
1份瓦斯+2份氧时反应最充分，但在空气中含氧仅20%,所以1份瓦斯+10份空气反应最充分
所以：瓦斯爆炸威力最强时空气的浓度比1∶11时,即9.1%二、瓦斯隧道灾害类型及典型事故1、瓦斯隧道事故类型
（1）煤与瓦斯突出——在地应力和瓦斯压力的共同作用下，很短的时间中破碎的煤、岩和瓦斯从洞壁突然抛出，伴有猛烈的声响和巨大的动能，同时释放出大量的瓦斯。有时伴随瓦斯爆炸，造成二次破坏。“突出”事故的伤亡和损失一般都是很渗重的。
（2）煤突然倾出——在重力作用下松软的煤层突然坍下，同时有大量瓦斯释放，坍下的煤以煤块形式堆积。
（3）煤突然压出——一部分煤在构造应力或放炮振动影响下，整体抛出，但位移距离不大，压出的煤或呈小块状，或呈有大量裂隙的大块状。

（4）岩石与瓦斯突出——原因与煤与瓦斯突出相似，有时还加上掘进放炮的的振动作用。大多数发生在破碎的砂岩中，放炮时，发生岩石破坏，抛出的现象，在抛出的砂岩岩块中含有大量的砂粒和粉尘，洞壁上形成空洞（不一定与爆破洞穴同一位置），与此同时，洞内瓦斯大量增加。
（5）瓦斯爆炸——达到爆炸浓度的瓦斯（一般在5%～16%之间）与火源接触（一般需要512℃以上），并且坑道内有氧气存在（含量12%以上），就会发生猛烈爆炸，有时会造成大量伤亡。
（6）煤尘爆炸——当煤质中挥发物占总可燃物（固定炭加挥发物）10%以上，且形成的小颗粒煤尘悬浮在空气中，当空气中煤尘含量较多（30g/m3以上），遇700℃以上的火源，即会发生煤尘爆炸，煤尘爆炸的后果比瓦斯爆炸更严重，因为煤层爆炸会产生大量一氧化碳（CO）使人中毒，很多人不是炸死而是被毒死。
（7）巷道坍塌——煤系地层除少数外，大多数强度很低，尤其是煤中的软分层，用手即可捻成粉碎，所以巷道稳定性差，容易产生坍塌事故。2、瓦斯隧道典型事故案例分析、达成铁路炮台山隧道。
双洞,长4111m+4081m,中铁一局施工进口，中铁二局施工出口。该隧道多次通过煤层，但煤层都很薄，瓦斯压力0.172~0.67MPa,勘测资料认定为低瓦斯隧道，施工中又委托煤炭专业单位鉴定，仍定为低瓦斯隧道，因此施工中允许使用非防爆设备，采用汽车进洞出碴、进料。事故经过爆炸威力：爆炸中，1名工人被爆炸产生、并在隧道“枪管”效应下形成的高压冲击波抛掷到168m开外，隧道内多台不同用途的车辆受高压冲击波冲击严重变形，隧道洞口外1台重约70t的模板台车，也被高压冲击波直线位移47m，且严重变形。原因分析：经调查组初步认定，这次特大瓦斯爆炸事故的直接原因是：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极限，模板