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文檔簡介

1、瓦斯隧道機(jī)械車輛主動防御防爆改裝施工工法中鐵十二局集團(tuán)有限公司中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司王琪 胡曙峰 王萬通 安建國姜軍1 .前言由于瓦斯隧道施工的高風(fēng)險性,普通機(jī)械設(shè)備無法在瓦斯隧道內(nèi)作業(yè),因此,機(jī)械設(shè)備防爆改裝是瓦斯隧道施工中最重要的內(nèi)容之一,機(jī)械設(shè)備的防爆性能直接決定瓦斯隧道施工的成敗。金竹山瓦斯隧道是達(dá)陜高速公路高風(fēng)險控制性工程,全長2700m ,不良地質(zhì)主要有采空區(qū)、煤層、瓦斯、小煤窯、極軟弱破碎圍巖等,施工條件極其復(fù)雜。為了安全、優(yōu)質(zhì)的完成施工任務(wù),中鐵十二局集團(tuán)有限公司組織隧道施工、瓦斯防治與設(shè)備改裝專家和技術(shù)人員成立了攻關(guān)小組,對金竹山瓦斯隧道關(guān)鍵施工技術(shù)課題進(jìn)行研究。用K

2、ZJ001-F 煤礦監(jiān)測分站和KG9701A 低濃度甲烷傳感器對機(jī)械和車輛進(jìn)行主動防御防爆改裝為課題關(guān)鍵技術(shù)之一,并申請了車載瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)專利,且已授權(quán),經(jīng)查新此項技術(shù)在國內(nèi)外首次使用,2011 年 8 月 31 日山西省科技廳組織專家進(jìn)行技術(shù)鑒定,認(rèn)為該項技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。該項技術(shù)在瓦斯隧道施工中有較大的推廣價值,經(jīng)過實踐檢驗總結(jié)形成本工法。2 . 工法特點2.1 機(jī)械車輛用KZJ001-F 煤礦監(jiān)測分站和KG9701A 低濃度甲烷傳感器進(jìn)行主動防御防爆改 裝,形成車載瓦斯監(jiān)控系統(tǒng),防爆改裝價格便宜實惠。2.2 防爆裝置安裝快捷,維護(hù)簡便,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。2.3 不會改變機(jī)械車輛的動力

3、特性。2.4 可同時防御監(jiān)測多種有害氣體,甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、二氧化氮、風(fēng)速等。2.5 本工法將傳統(tǒng)的設(shè)備被動防御防爆改裝(對設(shè)備進(jìn)行特殊的設(shè)計實現(xiàn)設(shè)備在瓦斯超限等危險條件下具備繼續(xù)作業(yè)的能力)變?yōu)橹鲃臃烙辣难b(采用一定的措施手段,使機(jī)械設(shè)備在瓦斯超限等危險條件下設(shè)備自動停止作業(yè),瓦斯在正常范圍后設(shè)備會重新啟動作業(yè)),結(jié)合瓦斯隧道施工的實際情況分析,施工機(jī)械如挖掘機(jī)和裝載機(jī)在作業(yè)時會不可避免的產(chǎn)生摩擦或碰撞火花,瓦斯?jié)舛瘸薜那闆r下非常危險,但被動防御的防爆設(shè)備是無法克服的。因此該類設(shè)備必須采用主動防御的措施來實現(xiàn)設(shè)備的防爆功能, 確保瓦斯隧道的施工安全。3 . 適用范圍本工

4、法防爆改裝技術(shù)適用于無嚴(yán)重瓦斯突出危險的高瓦斯隧道和低瓦斯隧道,隧道具備良好的通風(fēng)換氣條件,施工機(jī)械設(shè)備狀況良好。4 . 工藝原理主動防御防爆改裝系統(tǒng)主要利用煤礦監(jiān)控分站和傳感器采集施工機(jī)械工作區(qū)域的環(huán)境瓦斯氣體濃度參數(shù),形成車載瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)??刂品终靖鶕?jù)采集的濃度值和控制邏輯進(jìn)行分析處理。系統(tǒng)工作時,當(dāng)環(huán)境瓦斯?jié)舛戎饾u上升,達(dá)到比較危險的濃度(比如按照有關(guān)規(guī)定設(shè)定為0.3% ) ,分站向報警器發(fā)出報警信號,報警器發(fā)出聲光報警,駕乘人員聽到或看到報警信號后,立即停止作業(yè),通知相關(guān)人員核查現(xiàn)場實際情況,在查明起因并解除危險后再行作業(yè),可以實現(xiàn)危險提前處理的作用。如果瓦斯?jié)舛壬仙^快或者是施工機(jī)械

5、現(xiàn)場無人值守時,環(huán)境瓦斯?jié)舛冗_(dá)到較高危險限值0.5% 后,此時控制分站再次向機(jī)械的斷油熄火控制器發(fā)出控制信號,使機(jī)械自動停止工作,實現(xiàn)閉鎖。系統(tǒng)工作原理示意如下圖4 所示。聲并 報警斷油熄火T國危唆氣體圖4車載瓦斯系統(tǒng)工作原理示意5 .施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程見圖5.15.2 操作要點5.2.1 防爆改裝系統(tǒng)組成防爆改裝系統(tǒng)主要由三部分組成:系統(tǒng)維護(hù)與配置管理中心、控制分站、檢測控制器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如下圖5.2.1 。1、系統(tǒng)維護(hù)與配置管理中心系統(tǒng)維護(hù)與配置管理中心主要用于設(shè)置、調(diào)試系統(tǒng)配置參數(shù)和控制邏輯。主要由中心電腦、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)傳輸接口組成。這部分配置主要由設(shè)備提供方使

6、用,用戶也可購置用于平時的維護(hù),系統(tǒng)正常運(yùn)行時不需該部分設(shè)備。陣對罵 ittfH 報包器燈蔻當(dāng)舞圖5.1施工工藝流程圖圖5.2.1防爆改裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2、控制分站分站是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理和邏輯控制中心,負(fù)責(zé)從傳感器采集環(huán)境參數(shù),并將結(jié)果按照管理中 心軟件所設(shè)計的控制邏輯進(jìn)行判斷處理,根據(jù)配置方案在檢測到異常時輸出報警和斷電等控制信號; 分站還具備與管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能,接收管理中心下達(dá)的配置邏輯指令并可將采集的數(shù)據(jù)發(fā) 送至管理中心進(jìn)行實時監(jiān)測調(diào)試。3、檢測控制器檢測控制器包括傳感器和報報警器。傳感器主要是采集隧道的環(huán)境參數(shù),傳感器的種類比較多,如:甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫 化氫、二氧化

7、氮、風(fēng)速等。目前車載瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)配置的傳感器多為沼氣傳感器,也可根據(jù)現(xiàn)場需要 配備其他類型傳感器。報警器接收分站發(fā)來的報警信號,發(fā)出聲光報警提示,提前發(fā)出預(yù)警。5.2.2 施工準(zhǔn)備主要是防爆改裝系統(tǒng)分站、傳感器的準(zhǔn)備和安裝所用工具的準(zhǔn)備。5.2.3 防爆改裝的主體機(jī)械檢查對需要改裝的機(jī)械性能和狀態(tài)進(jìn)行檢查,確保所改裝的機(jī)械具有良好的工作狀態(tài)。如果機(jī)械的工 作狀態(tài)滿足不了要求,則需對機(jī)械進(jìn)行維修和保養(yǎng)。5.2.4 防爆系統(tǒng)的安裝監(jiān)測分站安裝位置可根據(jù)機(jī)械自身的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行選擇,可安裝于駕駛室、機(jī)械底部或側(cè)面以 及駕駛室與車箱連接處等。傳感器安裝于駕駛室頂部通風(fēng)處。由于機(jī)械是一個振動劇烈的載體,因

8、此 相關(guān)設(shè)備需要作加固與防振設(shè)計。防爆改裝系統(tǒng)裝置布置示意如下圖5.2.4。相感器圖5.2.4防爆改裝系統(tǒng)裝置布置圖0.1%以內(nèi),同時保5.2.5 防爆系統(tǒng)的精調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣體對改裝后的機(jī)械車輛進(jìn)行檢測,系統(tǒng)檢測瓦斯精度控制在土證整個系統(tǒng)在檢測到瓦斯氣體的情況下按照設(shè)定要求進(jìn)行報警和瓦機(jī)閉鎖。5.2.6 防爆機(jī)械的驗收1、防爆系統(tǒng)安裝完成后對整個機(jī)械性能進(jìn)行驗收,保證增加防爆系統(tǒng)后不能改變機(jī)械的操作性能。2、機(jī)械防爆改裝完成后要求連續(xù)7天跟蹤檢查防爆系統(tǒng)對瓦斯監(jiān)測的靈敏度,與瓦檢員的光干涉檢測儀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,同時觀察機(jī)械的實際作業(yè)性能有無改變。6 .材料與設(shè)備材料與設(shè)備見表6表6 材料設(shè)備序號

9、設(shè)備名稱型號單位數(shù)量備注1煤礦監(jiān)測分站KZJ001-F臺1防振設(shè)計2低濃度甲烷傳感器KG9701A個2帶保護(hù)箱,防振設(shè)計3聲光報警器個14專用線纜及配件套15標(biāo)氣瓶1校準(zhǔn)用6減壓閥個17個17 .質(zhì)量控制7.1 精度控制系統(tǒng)精度: ±0.1% ;掃描間隔:0.4秒;控制執(zhí)行時間:1秒;數(shù)據(jù)傳輸速率:2500bps , 誤碼率w 10-87.2 質(zhì)量保證措施7.2.1 防爆改裝前專業(yè)技術(shù)人員先對機(jī)械狀態(tài)和防爆系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查測試,各項指標(biāo)均合格后才能進(jìn)行防爆設(shè)備改裝工作。7.2.2 系統(tǒng)安裝完成后必須進(jìn)行反復(fù)的驗證,各項功能均滿足要求后方能投入使用。8 .安全措施8. 1做好所有作業(yè)

10、人員的安全教育和培訓(xùn)工作,明確責(zé)任和完成工作時應(yīng)注意的安全事項。8 2 由司機(jī)配合瓦斯監(jiān)測工每天對防爆系統(tǒng)的分站、傳感器和熄火裝置進(jìn)行檢驗,每三天防爆系統(tǒng)的瓦斯監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行一次現(xiàn)場調(diào)校,以保證防爆瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,處理不了的問題通知廠家專業(yè)技術(shù)人員來現(xiàn)場處理,嚴(yán)禁非專業(yè)人員擅自維修和拆卸。8 3 機(jī)械車輛的防爆裝置嚴(yán)禁在隧道內(nèi)車輛啟動狀態(tài)下檢查,有故障時必須在洞外進(jìn)行。8 4 完善各項操作細(xì)則,嚴(yán)格遵守煤礦安全規(guī)程的各項要求。8 5 監(jiān)控分站和傳感器應(yīng)設(shè)置較好的防塵、防水和防震等安全措施,保證其正常的工作環(huán)境。9. 環(huán)保措施9 1 成立施工環(huán)保領(lǐng)導(dǎo)小組,根據(jù)相關(guān)的

11、規(guī)范制定環(huán)保方案和措施,組織有關(guān)作業(yè)人員學(xué)習(xí)環(huán)保方面的知識,并經(jīng)常進(jìn)行宣傳教育。10 2 施工期間要保證防爆瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的有效作業(yè)環(huán)境,經(jīng)常對塵埃、煙氣、尾氣等污染進(jìn)行清理,確保其工作環(huán)境達(dá)到相關(guān)要求。10. 效益分析10.1 經(jīng)濟(jì)效益用 KZJ001-F 煤礦監(jiān)測分站和KG9701A 低濃度甲烷傳感器對機(jī)械和車輛進(jìn)行防爆改裝,形成車載的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng),將被動防御變?yōu)橹鲃臃烙?,大大提高設(shè)備的防爆安全性能,為有軌運(yùn)輸變無軌運(yùn)創(chuàng)造了有利的條件。與購置防爆設(shè)備、無軌運(yùn)輸方案相比費(fèi)用成本節(jié)約789 萬元。10.2 社會效益在金竹山隧道的施工中,由于機(jī)械設(shè)備主動防御防爆設(shè)備改裝研究內(nèi)容的突破,確保了瓦斯隧道施工的安全和質(zhì)量,同時又節(jié)約了成本,提高了工作效率,縮短了施工工期。金竹山隧道的施工得到了交通部質(zhì)監(jiān)總站、四川省交通廳、川高集團(tuán)、達(dá)陜高速公路業(yè)主

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