瓦斯隧道施工安全风险管理及应用研究
摘要
随着我国西部开发的实施,许多瓦斯隧道正在或将要被修建。为了保障瓦斯隧道的施工安全,有必要开展瓦斯隧道施工安全及应用研究。
论文紧密结合兰渝铁路肖家梁隧道的建设,系统总结了煤系地层与非煤系地层瓦斯的成因、赋存与运移规律、煤与瓦斯突出机理及其对隧道工程的危害；研究了瓦斯隧道施工安全风险分析、评估、控制、监测等的理论和方法；深入调查研究了肖家梁隧道所处的区域地质环境具备天然气沿构造裂隙运移至洞身形成瓦斯隧道的条件,对比分析了非煤系地层瓦斯隧道与煤系地层瓦斯隧道的风险因素,采用模糊数学评价方法,对肖家梁隧道进行了风险评估；通过肖家梁隧道的建设实践,总结形成了隧道瓦斯监测、施工通风、火源控制、设备防爆改装、隔离瓦斯等综合防灾技术体系和方法。
论文的主要创新点：
1、总结了国内外对非煤系地层瓦斯隧道的研究工作,阐述了非煤系地层瓦斯隧道和煤系地层瓦斯隧道均具备瓦斯燃烧、爆炸和突出危险性,提出了“在工程施工中必须树立加强安全风险管理,有效控制瓦斯灾害”的理念。
2、应用风险管理的理论,采用现场调查、理论分析、模糊数学评判等方法,对瓦斯隧道的施工安全风险进行了分析评估,并成功应用于兰渝铁路肖家梁隧道建设。
3.通过肖家梁隧道的建设实践,总结形成了瓦斯隧道综合防灾技术体系和方法,对今后瓦斯隧道建设有重要参考价值。
Along with the implementation of the development of the west regions, many gas tunnel is being and to be constructed. In order to ensure the safety of these gas tunnels' construction, there is a necessity to study on the security risk management and its application in gas tunnels.
Closely related to the construction of Xiao Jialiang tunnel, this thesis summarizes the theory of the origin, storage, movement and outburst of gas in coal-bearing strata and non-coal strata, and their hazards to tunnel projects; studies the theory and method of security risk's analysis, evaluation, control and monitoring in gas tunnels'construction; investigates the regional geological environment in the nearby area of Xiao Jialiang tunnel, in this environment, transported along the tectonic fissures into the tunnel, meeting the condition of formation of gas tunnel; makes a comparative analysis of the risk factors of gas tunnel in non-coal strata gas tunnels, makes and coal-bearing strata of in tunnels and risk management, and assesses the risk of Xiao Jialiang tunnel by adopting fuzzy comprehensive evaluation method; through the fieldwork in Xiao Jialiang tunnel an integrated disaster prevention technology system, consists of gas monitoring, enhanced ventilation, gas isolation, the transformation of mechanical equipment, etc, is introduced.
The main innovations points of this thesis are:
1. This thesis summarizes the studies on the definition of non-coal strata gas tunnel; demonstrates that gas explosion, combustion, and outburst exist in both coal-bearing strata gas tunnel and non-coal strata gas tunnel; suggests that during the construction of a project, a concept of enhancing the security risk management in order to control the gas hazards must be built.
2. By referring to the risk management theory, based on the field investigation, theoretical analysis and fuzzy mathematics judgment method, this thesis analyses and assesses the security risk of gas tunnel during the construction, and successfully applies it in the construction of Xiao Jialiang tunnel.
3. Through the practice of the constriction of Xiao Jialiang tunnel, this thesis summarizes an integrated disaster prevention technology system, which has important reference value for future gas tunnel construction.
论文紧密结合兰渝铁路肖家梁隧道的建设,系统总结了煤系地层与非煤系地层瓦斯的成因、赋存与运移规律、煤与瓦斯突出机理及其对隧道工程的危害；研究了瓦斯隧道施工安全风险分析、评估、控制、监测等的理论和方法；深入调查研究了肖家梁隧道所处的区域地质环境具备天然气沿构造裂隙运移至洞身形成瓦斯隧道的条件,对比分析了非煤系地层瓦斯隧道与煤系地层瓦斯隧道的风险因素,采用模糊数学评价方法,对肖家梁隧道进行了风险评估；通过肖家梁隧道的建设实践,总结形成了隧道瓦斯监测、施工通风、火源控制、设备防爆改装、隔离瓦斯等综合防灾技术体系和方法。
论文的主要创新点：
1、总结了国内外对非煤系地层瓦斯隧道的研究工作,阐述了非煤系地层瓦斯隧道和煤系地层瓦斯隧道均具备瓦斯燃烧、爆炸和突出危险性,提出了“在工程施工中必须树立加强安全风险管理,有效控制瓦斯灾害”的理念。
2、应用风险管理的理论,采用现场调查、理论分析、模糊数学评判等方法,对瓦斯隧道的施工安全风险进行了分析评估,并成功应用于兰渝铁路肖家梁隧道建设。
3.通过肖家梁隧道的建设实践,总结形成了瓦斯隧道综合防灾技术体系和方法,对今后瓦斯隧道建设有重要参考价值。
Along with the implementation of the development of the west regions, many gas tunnel is being and to be constructed. In order to ensure the safety of these gas tunnels' construction, there is a necessity to study on the security risk management and its application in gas tunnels.
Closely related to the construction of Xiao Jialiang tunnel, this thesis summarizes the theory of the origin, storage, movement and outburst of gas in coal-bearing strata and non-coal strata, and their hazards to tunnel projects; studies the theory and method of security risk's analysis, evaluation, control and monitoring in gas tunnels'construction; investigates the regional geological environment in the nearby area of Xiao Jialiang tunnel, in this environment, transported along the tectonic fissures into the tunnel, meeting the condition of formation of gas tunnel; makes a comparative analysis of the risk factors of gas tunnel in non-coal strata gas tunnels, makes and coal-bearing strata of in tunnels and risk management, and assesses the risk of Xiao Jialiang tunnel by adopting fuzzy comprehensive evaluation method; through the fieldwork in Xiao Jialiang tunnel an integrated disaster prevention technology system, consists of gas monitoring, enhanced ventilation, gas isolation, the transformation of mechanical equipment, etc, is introduced.
The main innovations points of this thesis are:
1. This thesis summarizes the studies on the definition of non-coal strata gas tunnel; demonstrates that gas explosion, combustion, and outburst exist in both coal-bearing strata gas tunnel and non-coal strata gas tunnel; suggests that during the construction of a project, a concept of enhancing the security risk management in order to control the gas hazards must be built.
2. By referring to the risk management theory, based on the field investigation, theoretical analysis and fuzzy mathematics judgment method, this thesis analyses and assesses the security risk of gas tunnel during the construction, and successfully applies it in the construction of Xiao Jialiang tunnel.
3. Through the practice of the constriction of Xiao Jialiang tunnel, this thesis summarizes an integrated disaster prevention technology system, which has important reference value for future gas tunnel construction.
引文
[1]刘志刚(教授),凌宏亿,俞文生.隧道隧洞超前地质预报[M].北京：人民交通出版社,2011
[2]李瑞生,顾谷声等.中国的含煤地层「M」.地质出版社,1994
[3]刘志刚,赵勇.隧道隧洞施工地质技术.[M].北京：中国铁道出版社,2001,1
[4]姚振武yao zhen wu.高瓦斯隧道施工指南：以家竹箐隧道为例[M].北京：人民交通出版社,2008.3
[5]姜洪亮.紫坪铺隧道瓦斯灾害研究[D].成都：西南交通大学,2010
[6]康小兵.非煤系地层瓦斯隧道形成机制研究[J].现代隧道技术,2011.03：35-39,45
[7]丁睿.瓦斯隧道建设关键技术[M].北京：人民交通出版社,2010.5
[8]李固华,杨彦克.炮台山隧道的瓦斯治理[J].铁道建筑,2001(11)：2-4
[9]闫光明.炮台山隧道施工中的瓦斯治理[J].铁道建筑技术,1995(04)：21-24
[10]Hanifi Copur,Muammer Cinar,Gunduz Okten,Nuh Bilgin.A case study on the methane explosion in the excavation chamber of an EPB-TBM and lessons learnt including some recent accidents[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2011,27:159-167
[11]张立坤,马福民,高峰.隧道施工高瓦斯防治指南[M].北京：人民交通出版社,2011
[12]明建龙.高瓦斯隧道监控与施工通风设计[J].铁道建筑,2009(02)：18-20
[13]杜敏铭.隧道瓦斯的动态监测与适时跟踪预报研究[D].成都：成都理工大学,2009
[14]邓武波,刘丰,康艳军.气密性混凝土在松卜岭高瓦斯隧道衬砌中的应用[J].人民长江,2011,42(10)：44-46
[15]邱云安,张昌勇.铁路隧道瓦斯事故预防措施研究[J].中国铁路,2009(07)：26-28
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[17]黄启迪.铁路隧道风险管理与评估[D].北京：北京交通大学,2011
[18]李春波.铁路长大隧道风险控制研究[D]北京：中国地质大学,2010
[19]李冬梅.铁路隧道风险评估指标体系及方法研究[D].成都：西南交通大学,2008
[20]张鸣远.高等工程流体力学：少学时[M].西安：西安交通大学出版社,2008
[21]张凯zhang kai;王瑞金wang rui jin;王刚wang gang.Fluent技术基础与应用实例[M].北京：清华大学出版社,2010.9
[22]俞启香编著.矿井瓦斯防治[M].中国矿业大学出版社,1992
[23]王大曾编著.瓦斯地质[M]。煤炭工业出版社,1992
[24]敖仕海,朱加锋.地质构造对郭二庄矿瓦斯赋存分布规律的影响研究[J].煤,2011(05)：7-9,18
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