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隧道瓦斯监测安全教育培训安全质量环保部2020年5月2日中国电力建设股份有限公司磨万铁路V标段项目经理部第I分部目录第一节什么是瓦斯第二节一般瓦斯的生成部位第三节瓦斯的爆炸条件第四节瓦斯的危害第五节瓦斯的监测时机、部位、频率第六节瓦斯的处理措施第一节什么是瓦斯隧道内空气的组成一、自然界中的大气围绕地球表面的空气层统称为大气，它是由干空气和水蒸汽组成。地面空气中除水蒸气的比例变化较大外，其它气体成分相对比较稳定，即使时间地点和海拔高度发生变化，对其影响也不明显。它由氧气（O2），氮气（N2），二氧化碳（CO2）3种主要气体组成。按体积百分比计算，这3种气体比例为：20.96%（O2）；79.00%（N2）；0.04%（CO2），此外地面空气中还含有数量不等的微生物和尘埃等，但因其对空气成分影响极小，通常忽略不计。二、隧道内的空气大气进入隧道后，其组成成分变化不大时称为新鲜空气。当经历了物理、化学变化后，空气成分种类增多，组分比例发生变化，其质量也发生较大变化，此时称其为污浊空气。隧道内空气主要成分除氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(C02)、水蒸汽(H20)以外，还混入各种有害气体：如沼气(CH4)一氧化碳(CO)、硫化氢((H2S)、二氧化硫(S02)、粉尘等。1、氧气氧气是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体。易与其他物质氧化，并能助燃产生C02和CO。氧气是人赖以生存的必需物质，当空气中的氧气的体积浓度降到15％时，人呼吸急促，脉搏加快；当降到10％时，就可能使人因缺氧而休克。隧道中氧气含量按体积计不得小于20%。2．二氧化碳(CO2)二氧化碳对人的呼吸道有刺激作用。当肺泡中二氧化碳增多时，能刺激人的呼吸神经中枢，引起呼吸频繁，呼吸量增加。但空气中二氧化碳浓度过高时，会相对地减少氧的浓度，使人中毒或窒息。二氧化碳对人体的影响与其浓度有关。浓度为1％时，呼吸感到急促；浓度增加到5％时，呼吸感到困难，同时有耳鸣和血液流动很快的感觉；浓度达10～20％时，呼吸将处于停顿状态和失去知觉；当浓度高达20～25％时，人将中毒死亡。隧道内空气中二氧化碳最高允许浓度为0.5%。3．一氧化碳(CO)CO是一种对血液、神经有害的气体。CO随空气吸入体后，通过肺泡进入血液，并与血液中的血红蛋白结合。CO与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200～300倍。一氧化碳与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，不仅减少了血球携氧能力，而且抑制、减缓氧和血红蛋白的解析与氧的释放。CO对人的危害主要取决空气中CO的浓度和与人的接触时间（见表1空气中C0浓度与人体反应的关系）。CO还可导致心肌损伤，对中枢神经系统特别是锥体外系统也有损害。隧道内空气中，一氧化碳最高允许浓度为0.0024%(24ppm)。表1空气中C0浓度与人体反应的关系空气中CO的浓度(ppm)接触时间(min)人体反应50150国际通用标准100120中度头痛，眩晕250120严重头痛，眩晕50090恶心、呕吐、虚脱100060昏迷100005死亡4．硫化氢(H2S)硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的有毒气体，易溶于水。隧道内的H2S主要是由硫化矿物水化和有机物腐烂所产生的，有些岩石中也能释放硫化氢。硫化氢的毒性，即使吸入微量时也会引起头疼、目眩，中毒的进一步扩展会诱发支气管炎。此气体对眼睛剌激强烈，会引起结膜炎和角膜炎。此外，即使微量时，也会立即感觉到臭味，在空气中停留一会就会使嗅觉麻痹，即使达到危险浓度也不会感觉出来，这一点要特别注意。隧道内空气中硫化氢最高允许浓度0.00066%(6.6ppm)。5．二氧化硫(S02)二氧化硫为无色气体，具有强烈的硫磺气味及酸味，比空气的相对密度大，易积聚在隧道底部，易溶于水。隧道内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生SO2，含硫岩层也会涌出SO2。SO2能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜；在潮湿的矿内，能与空气中水分结合缓慢地形成硫酸H2SO4，使其刺激作用更强。当空气中浓度为0.3～1ppm时，健康人可由嗅觉感知，使呼吸道轻度收缩。隧道内空气中二氧化硫最高允许浓度为0.0005%(5ppm)。8．甲烷(瓦斯的主要成分)CH4是一种无色、无味、无臭的气体，比空气的相对密度轻，难溶于水，扩散性较空气高1.6倍。虽然无毒，但当浓度较高时，会引起窒息。不助燃，但在空气中具有一定浓度并遇到高温(650～750℃)时能引起爆炸。9．其它有害物质隧道内空气中除上述有害气体外，还含有其它一些有害物质，如粉尘、柴油烟等。粉尘对人体的危害不能忽视，可以引起尘肺病，注意防尘口罩等劳动保护用品正确使用。三、什么是瓦斯◆瓦斯：是成煤过程中的一种伴生气体，是指矿井下、隧道洞内以甲烷（CH4）为主的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷。◆瓦斯通常指甲烷，是一种无色、无味的气体。既看不到，尝不出，也闻不出，所以是很危险的。要检查空气中是否含有瓦斯极其浓度，必须使用瓦斯检测仪器。◆甲烷比空气轻，其相对密度为0、554。（在标准状态下，1m3甲烷的质量为0、7168kg，而空气的质量为1.293。）在风速低的情况下，常积聚在隧道拱部、冒落区顶部、避车洞顶部等处。◆甲烷的扩散性很强，扩散速率是空气的1.34倍。如果从一处涌出甲烷，随着隧道内空气的流动，就能扩散到隧道内任何瓦斯容易积聚的位置。◆甲烷不易溶于水，有很强的渗透性。能穿过煤层或岩层的微小孔隙。◆甲烷无毒，但空气中甲烷浓度的增高会导致氧气浓度的降低。当空气中甲烷浓度为43%时，氧气浓度将降至12%，人会感到呼吸困难；当空中甲烷浓度为57%时，氧气浓度将降至9%，人会处于昏迷状态。为避免发生窒息事故，应禁止人员进入通风不好的区域。◆甲烷具有燃烧性和爆炸性。甲烷在空气中达到一定浓度后遇到高温热源能燃烧和爆炸。瓦斯的物理化学性质•化学式：CH4•分子量：16.042kg/kmol•密度：0.7168kg/m3•沸点：-161.7℃（0.1MPa下）•液态密度：415kg/m3•水中的溶解度：55.6l/m3•发热量：8568cal/m3分子直径：0.41×10-9m◆分子体积：22.36m3/kmol◆对空气的比重：0.5545◆溶点：-182.5℃◆扩散系数：0.196cm2/s◆空气中的爆炸下限：5%◆空气中的爆炸上限：16%◆高低瓦斯隧道界限：《铁路瓦斯隧道技术规范》“低瓦斯工区和高瓦斯工区可按绝对瓦斯涌出量进行判定，当全工区的瓦斯涌出量小于0.5m3/min时为低瓦斯工区，大于或等于0.5m3/min时为高瓦斯工区”。瓦斯隧道地质条件复杂，不确定因素众多，单一的瓦斯浓度指标对隧道内出现瓦斯部位、时间、数量和自然条件等诸多特征无法准确描述。第二节一般瓦斯的生成部位游离瓦斯吸收状态吸着状态吸附瓦斯瓦斯在岩层的赋存状态一般瓦斯的生成部位：由于物理和化学作用，生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，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。瓦斯在缝隙媒体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。第三节瓦斯的爆炸条件爆炸条件：①一定的瓦斯浓度：爆炸下限——能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最低瓦斯浓度，5%爆炸上限——能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最高瓦斯浓度，16%最佳爆炸浓度——最容易激发着火（爆炸），并且爆炸中能释放出最大能量的瓦斯浓度，8.5～10％，一般认为是9.5%最凶。②一定的引火温度瓦斯的引火温度一般认为是650°C～750℃。③充足的氧气含量当氧气浓度在12％以上，瓦斯才会爆炸。防止放炮火源防止电器火源防止摩擦和撞击点火防止明火点燃防止其他火源加强管理提高防火意识第四节瓦斯的危害瓦斯燃烧污染环境瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯爆炸瓦斯危害瓦斯的危害：①瓦斯窒息：甲烷本身虽然无毒，但空气中甲烷浓度较高时，就会相对降低空气中氧气浓度，在压力不变的情况下，当甲烷浓度达到43％时，氧气浓度就会被冲淡到12%，人就会感到呼吸困难；当甲烷浓度达到57%时，氧气浓度就会降到9%，这时人若误入其中，短时间内就会因缺氧窒息而死亡。因此在隧道停止通风时，都必须及时封闭或设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警示标志，严禁人员入内。所以要求：施工期间，隧道内有人工作的地方，空气中其氧气浓度（体积百分比）不得低于20%，工作面环境温度不得大于26℃，否则，必须实施加强通风和（或）降温措施。②瓦斯的燃烧和爆炸：甲烷本身虽然无毒，但空气中甲烷浓度较高时，就会相对降低空气中氧气浓度，在压力不变的情况下，当甲烷浓度达到43％时，氧气浓度就会被冲淡到12%，人就会感到呼吸困难；当甲烷浓度达到57%时，氧气浓度就会降到9%，这时人若误入其中，短时间内就会因缺氧窒息而死亡。因此在隧道停止通风时，都必须及时封闭或设置栅栏，并悬挂“禁止入内”的警示标志，严禁人员入内。所以要求：施工期间，隧道内有人工作的地方，空气中其氧气浓度（体积百分比）不得低于20%，工作面环境温度不得大于26℃，否则，必须实施加强通风和（或）降温措施。第五节瓦斯的监测时机、部位、频率瓦斯的监测时机、部位、频率的规定：1、每天上班进洞必须监测1次；2、一炮三检：装药前、放炮前、放炮后各1次；“三人连锁放炮制度”，由爆破员、瓦检员和班组长三人连锁；3、掌子面、（中）下导及仰拱开挖必须监测1次；4、初支处理到二衬台车端头（上、中、下）监测1次；5、回风部位、避车洞洞内监测1次；6、低瓦斯工区每班至少检查2次；7、高瓦斯工区每班必须至少检查3次。8、长期停工后重新复工的作业面、隧道塌方后开始处理前必须进行监测；9、有煤与瓦斯突出危险的施工作业地段，瓦斯突出较大、变化异常的作业地段，应设专人经常检查。第六节瓦斯的处理措施瓦斯的预防措施：瓦斯防治关键技术之一——通风技术从控制瓦斯浓度的角度，通过有效的通风手段驱散、稀释瓦斯，将其控制在爆炸下限内，即使出现少数高温火花等引燃源，也不会导致瓦斯爆炸，是最有效的防止瓦斯爆炸的技术措施。瓦斯防治关键技术之二——瓦斯监测技术为了做到全面、系统的把握隧道内瓦斯状况，必须构建覆盖全隧道危险部位的瓦斯实时监测网络，在可能发生灾害突变之前实施有效预警，并采取相应防治措施。瓦斯防治关键技术之三——岩层超前探测技术通过超前地质预报准确的把握开挖工作面前方煤层和瓦斯状况，针对性的采取防治措施，对于预防瓦斯突出及瓦斯异常涌出效果明显。隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施应符合下表的规定序号地点限值超限处理措施1低瓦斯工区任意处0.5%超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测2局部瓦斯积聚(体积大于0.5m3)2.0%超限处附近20m停工，断电，撤人，进行处理，加强通风3开挖工作面风流中1.0%停止电钻钻孔1.5%超限处停工，撤人，切断电源，查明原因，加强通风等4回风巷或工作面回风流中1.0%停工、撤人、处理5放炮地点附近20m风流中l.0%严禁装药放炮6岩层放炮后工作面风流中1.0%继续通风、不得进人7局扇及电气开关10m范围内0.5%停机、通风、处理8电动机及开关附近20m范围内1.5%停止运转、撤出人员，切断电源，进行处理9竣工后洞内任何处0.5%查明渗漏点，进行整治10注：通风后瓦斯浓度还不降低的情况下，可进行洒水，降低浓度。瓦斯隧道施工作业的规定：1、当爆破作业面20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止钻孔作业；当瓦斯浓度达到1.5%时必须停止一切作业，撤出工作人员，切断电源，采取措施进行处理；2、电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止运转，撤出人员，切断电源进行处理；3、当瓦斯积聚大于0.5m³，浓度大于2%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源进行处理；4、因瓦斯浓度超过规定的允许值而切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可启动机器