浅谈水工隧洞工程有毒有害气体的防治措施

张永明

云南省滇中引水工程有限公司 云南昆明 650000

摘要：正常的地面空气进入隧洞后，当其成分与地面空气成分相同或近似，符合安全卫生标准时，称为新鲜空气。由于施工生产过程，产生了各种有毒有害的物质，使隧洞内空气成分发生一系列变化，混入了各种有害物质。本文依托滇中引水工程_{大理Ⅱ段施工1标}引水隧洞工程有毒有害气体的防治措施展开论述。

关键词：水工隧洞；毒害气体；防治措施

1、工程概况

_{大理Ⅱ段施工1标引水隧洞全长16.918km（其中长育村隧洞尾段2.563km，起止里程DLⅠ112+429～DLⅠ114+992；海东隧洞前段14.355km，起止里程DLⅡ0+000～DLⅡ14+355），设计流量135m3/s，断面型式为马蹄形洞型，断面尺寸9.46×9.46m，衬砌厚0.4m～0.8m，长育村隧洞尾段和海东隧洞前段底坡1/4200。}

_{根据招标文件及设计图纸显示，海东隧洞DLⅡ6+035～9+180段地层岩性为晋宁期γ2强风化花岗岩，岩体较破碎～完整性差，设计院CWZK213钻孔综合测井揭示H2S含量为8PPm，超出限值约1.2倍；晋宁期γ2花岗岩中的钻孔综合测井揭示CL2浓度为0.5ppm，超出规定限值1.5倍。海东隧洞DLII6+035~DLII9+180（共3145m）可能存在H2S、CL2有毒有害气体超标问题。}

2、有害气体危险性风险分析

_{2.1工作场所空气中有害物质的限值}

_{根据《热处理工作场所空气中有害物质的限值》（GBT 27946-2011）化学物质表中：氯气最高容许浓度（MAC）1mg/m3、硫化氢最高容许浓度（MAC）10mg/m3；一氧化碳平均容许浓度（PC-TWA）20mg/m3。}

_{2.2主要有害气体的危险性分析}

_{硫化氢是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作用。高浓度时可直接抑制呼吸中枢，引起迅速窒息而死亡。当浓度为70～150mg／m3时，可引起眼结膜炎、鼻炎、咽炎、气管炎；浓度为700mg／m3时，可引起急性支气管炎和肺炎；浓度为1000mg／m3以上时，可引起呼吸麻痹，迅速窒息而死亡。长期接触低浓度的硫化氢，引起神衰征候群及植物神经紊乱等症状。}

_{氯气中毒轻度者出现粘膜刺激症状，眼红、流泪、咳嗽；中度者出现支气管炎和支气管肺炎表现，病人胸痛，头痛、恶心、较重干咳、呼吸及脉搏增快，可有轻度紫绀等；重度者出现肺水肿，可发生昏迷和休克。有时发生喉头痉挛和水肿。造成窒息。还可引起反射性呼吸抑制，发生呼吸骤停死亡。}

3、有害气体施工监控方案

3.1隧洞有毒有害监测的内容

在隧洞施工中对安全生产影响最大的是硫化氢(易出现在花岗岩层)、CO或CO2（溶洞、溶槽或孔穴）、CL2（氯气易出现在变质灰岩中）的浓度。主要以H₂S、CL2、CO或CO2为监测对象，同时对洞内风速进行监测。

3.2有毒有害气体超限处理措施

当隧洞内有毒有害气体检测超标时应立即加强通风、加强监测，喷生石灰及水雾稀释，并发布预警；当达到预警极限值时，组织洞内有毒有害气体超限作业地点人员撤出（撤离时佩戴好压缩氧自救器），加强通风、加强监测，喷生石灰及水雾稀释，查明原因，进洞人员应携带防护及急求设备，同时以停工洞内所有作业，并撤出全部人员，在洞口设置警戒，严禁任何人员进洞，及时上报参建各方，并组织启动有毒有害气体超限应急预案。

3.3人工现场监测

现场需进行人工巡视及定时监测，使得开挖过程中监测气体浓度做到不间断。主要针对放炮工序（即一炮三检查）、关键工序检测，加强有毒有害气体易聚集部位的定时检测。

4、有毒有害气体超前预测方法

定性预测：采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。收集区域地形、地质、水文地质资料以及铁路地质资料，通过这些资料分析有毒有害气体溢出特征。对隧洞所处地区地质构造和岩性的调查，调查分析隧洞所在地区的有毒有害气体。

物探预测：预测低度区，采用物探类型WT-A通过地震波反射法进行探测；预测中度区、中度～低度区，采用物探类型WT-B通过地震波反射法+红外探测法进行探测；预测高度区、极高度区，采用物探类型WT-C通过地震波反射法+地质雷达探测法+红外探测法进行探测。

钻探预测：通过超前钻孔+加深炮孔的方法进行孔内气体浓度检测。在隧洞开挖面布置超前钻孔，对前方及隧洞周边短距离的地质进行预探，钻孔方向呈放射状延伸到隧洞周边外，若探测到有毒有害气体，应根据记录确定其涌出位置。在探测到有毒有害气体区域增加炮孔数量和加深炮孔深度，加强有毒有害气体的探测及其排出。

5、有毒有害气体综合防治方案

5.1常规预防措施

加强洞内通风：隧洞所用的通风机共三档，最高档为三档，功率为110KW×2，保证24小时洞内通风，风带接至距离掌子面15m处，确保掌子面风速控制在1m/s～3m/s之间，确保洞内空气清新。每次爆破后必须在最大风速情况下通风20min以上后人员才可进洞开展监控及其作业。

加强浓度监控：每次爆破后及其作业过程中安排专人对洞内气体浓度进行监控，为了确保监控数据的准确性，每个可能存在有毒有害气体的单个作业面专门进场BH-4复合式多气体检测仪、K-600便携式泵吸气体检测仪各三台设备，对隧洞洞内的有害气体进行长期监测；洞内掌子面安装一组BH-4复合式多气体检测仪、K-600便携式泵吸气体检测仪各三套设备，安装在掌子面作业范围5m以内并采用半封闭式防水保护套以作为防水防泥防钻孔飞石的保护措施，当掌子面响炮或喷砼时由专人将检测仪器移动至距离掌子面200m位置处，待响炮开挖或喷砼完成后再移动至掌子面；另外一组IBH-4复合式多气体检测仪、K-600便携式泵吸气体检测仪设备由洞内专职安全员随身携带，剩下一组作为备用。正常作业过程中在前一个月内，每两小时进行一次检测，并将检测结果填入隧洞有毒有害气体监控量测数据记录表。 经过一段时间观测洞内气体浓度稳定后，除在每次爆破前后监测一次外，其它时间可8小时监测一次。

5.2一般处治措施

强通风：在原有通风系统布置的基础上增加通风设施布置，采用洞外通风稀释及洞内抽排相结合的方式，将洞内有毒有害气体气体的含量降至安全浓度范围内。

采用压入式通风，风管最前端距掌子面小于20m。在各支洞与正洞交叉口处设置射流风机引流，以加速和引导硫化氢气体的排出。在各隧洞二次衬砌台车上、两侧小边墙处设防爆射流风机向洞口方向引风，将模板台车顶部、死角等部位将有毒有害气体引出。在隧洞各开挖掌子面至主风管出风口地段设置移动式风扇向掌子面供风，以增加有毒有害气体易聚集地段的风速，防止其聚集。对局部有毒气体易汇集的地方增加风扇稀释，且喷生石灰雾水稀释有毒有害气体气体。

预排放：掌子面向前施工必须打设超前预排放孔，将蕴含在前方围岩内的有毒有害气体气体超前排放，结合超前地质探孔孔内有毒有害气体浓度情况确定是否增加或加深有毒有害气体气体排放孔。超前探测前方有毒有害气体气体的浓度、围岩及地下水情况，做好相应防护措施，以防有毒气体突然涌出而导致人员伤亡。

喷雾稀释：每隔5m配置一组洒水喷雾装置进行封闭式喷雾，集水仓、积水坑处设置喷雾装置，施工作业时将阀门打开对掌子面进行全断面的喷水。

把控措施：施工中严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”，严格控制周边眼间距、严格控制装药量防止振动过大将其岩体里面的裂隙拉通，为有毒有害气体气通过裂隙提供更多的通道。

探测措施：采用固定式与移动式相结合的方式24 h连续不问断地进行监测。固定式检测将传感器安装在人员作业区及气体泄漏段，具体位置为掌子面、仰拱和衬砌作业面，安装高度为距地面1.5m以下，通过数据线将检测的数据传至洞外计算机；移动式检测配备便携式检测仪，由开挖、支护及仰拱、衬砌工区领工员、工班长、质检员、专职安全员、检测员配戴，24h跟班作业。

治水堵气、余量专排：对隧洞进行注浆堵水治理有毒有害气体气体逸出，余量引至墙底排放至集水井，统一抽排至洞外沉淀池处理，在排水沟、集水井上方设置喷雾装置，喷洒含5%的碳酸钠碱性水降低有毒有害气体浓度。

结语

综上所述，对于水工隧洞工程有毒有害气体必须要加强防治措施，通过对有害气体落实施工监控方案，制定有毒有害气体超前预测方法，选择常规预防措施和一般处治措施来进行防治。通过上文的论述，能够实现水工隧洞毒害气体的有效防护，减少人员伤亡。

参考文献

[1]常晓珂. 不同通风方式下隧洞气流场特性及有害气体运移规律研究[D].西安理工大学,2020.

[2]刘国平,李立民,肖瑜.深埋长隧洞有害气体形成条件及安全施工对策[J].人民黄河,2018,40(12):131-135.