瓦斯隧道機械車輛主動防御防爆改裝施工工法

瓦斯隧道機械車輛主動防御防爆改裝施工工法中鐵十二局集團中鐵十二局集團第一工程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險性，普通機械設備無法在瓦斯隧道內(nèi)作業(yè)，因此，機械設備防爆改裝是瓦斯隧道施工中最重要的內(nèi)容之一，機械設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陜高速公路高風險控制性工程，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，施工條件極其復雜。為了安全、優(yōu)質(zhì)的完成施工任務，中鐵十二局集團組織隧道施工、瓦斯防治與設備改裝專家和技術人員成立了攻關小組，對金竹山瓦斯隧道關鍵施工技術課題進行研究。用KZJ001-F煤礦監(jiān)測分站和KG9701A低濃度甲烷傳感器對機械和車輛進行主動防御防爆改裝為課題關鍵技術之一，并申請了《車載瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)》專利，且已授權，經(jīng)查新此項技術在國內(nèi)外首次使用，2023年8月31日山西省科技廳組織專家進行技術鑒定，認為該項技術達到國際先進水平。該項技術在瓦斯隧道施工中有較大的推廣價值，經(jīng)過實踐檢驗總結形成本工法。2.工法特點2.1機械車輛用KZJ001-F煤礦監(jiān)測分站和KG9701A低濃度甲烷傳感器進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，維護簡便，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。2.3不會改變機械車輛的動力特性。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、風速等。2.5本工法將傳統(tǒng)的設備被動防御防爆改裝（對設備進行特殊的設計實現(xiàn)設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，使機械設備在瓦斯超限等危險條件下設備自動停止作業(yè)，瓦斯在正常范圍后設備會重新啟動作業(yè)）,結合瓦斯隧道施工的實際情況分析，施工機械如挖掘機和裝載機在作業(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備是無法克服的。因此該類設備必須采用主動防御的措施來實現(xiàn)設備的防爆功能,確保瓦斯隧道的施工安全。3.適用范圍本工法防爆改裝技術適用于無嚴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換氣條件，施工機械設備狀況良好。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行分析處理。系統(tǒng)工作時，當環(huán)境瓦斯?jié)舛戎饾u上升，達到比較危險的濃度（比如按照有關規(guī)定設定為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^快或者是施工機械現(xiàn)場無人值守時，環(huán)境瓦斯?jié)舛冗_到較高危險限值0.5%后，此時控制分站再次向機械的斷油熄火控制器發(fā)出控制信號，使機械自動停止工作，實現(xiàn)閉鎖。系統(tǒng)工作原理示意如下圖4所示。寧圖給4鎮(zhèn)車載嗓瓦斯傘系統(tǒng)貍工作衰原理工示意庭5飯.塌施工職工藝他流程沒及操朗作要蠶點戚5.銅1施市工工令藝流葡程芽見崗圖5漁.1念5.巴2操吧作要握點抗5.匪2.手1抗防爆苗改裝落系統(tǒng)靈組成冰防爆滔改裝頌系統(tǒng)廟主要膏由三蜻部分溪組成怖：系駐統(tǒng)維憤護與誰配置兵管理析中心前、控掃制分姓站、洞檢測陰控制央器。握系統(tǒng)釋結構俱如下較圖完5.訪2.遙1派。粒1皺、寺系斗統(tǒng)維扒護與范配置惑管理鎖中心推系統(tǒng)冤維護佛與配謠置管押理中熟心主鏈要用舌于設織置、啟調(diào)試損系統(tǒng)此配置卵參數(shù)巡和控啦制邏野輯。距主要惑由中牲心電驅腦、蝦系統(tǒng)西軟件慘、數(shù)螺據(jù)傳子輸接趙口組夢成。容這部景分配踩置主敵要由抽設備竹提供罷方使乳用，案用戶帝也可箭購置攤用于辣平時釋的維盯護俘，翁系統(tǒng)招正常免運行伐時不腦需該箱部分眉設備脆。門圖5若.1莊施工踩工藝傲流程告圖術挺蝕綢乖跪枕亂第圖歉5.即2.密1展防爆機改裝紐系統(tǒng)膝結構薦圖旁2養(yǎng)、攏控制淘分站倘分站幅是系箭統(tǒng)的勸數(shù)據(jù)德采集窩處理躲和邏粥輯控犧制中狐心，靜負責譜從傳委感器迎采集桂環(huán)境暖參數(shù)紀，并珠將結別果按要照管濫理中獨心軟芝件所攪設計疊的控屋制邏樓輯進搶行判性斷處近理，朵根據(jù)康配置弊方案晴在檢笑測到由異常轎時輸進出報擋警和尼斷電吊等控程制信盞號；橡分站刑還具劍備與圈管理挪中心配進行串數(shù)據(jù)閥通信宋的功狐能，刊接收誠管理求中心簡下達盈的配岔置邏沾輯指橡令并內(nèi)可將涌采集亦的數(shù)賣據(jù)發(fā)歷送至揮管理田中心盤進行雜實時老監(jiān)測象調(diào)試塘。估3動、浸檢測尖控制躬器戶檢測腔控制態(tài)器包監(jiān)括傳份感器株和報委報警渡器。含傳感喚器主枕要是道采集偽隧道如的環(huán)畝境參忌數(shù)，盯傳感巴器的四種類激比較羽多，端如：姨甲烷頑、一耕氧化廁碳、戒二氧萌化碳壞、硫手化氫撐、二墊氧化頓氮、拔風速凍等。腿目前垃車載程瓦斯疏監(jiān)控校系統(tǒng)無配置取的傳頑感器浴多為朝沼氣猴傳感磨器，刷也可事根據(jù)俘現(xiàn)場售需要土配備路其他藍類型接傳感嘉器。走報警濤器接沈收分掉站發(fā)訂來的組報警伴信號乖，發(fā)戀出聲偽光報侮警提活示，驚提前挽發(fā)出給預警仆。狼5.務2.批2低施工漿準備機主要傘是防博爆改碼裝系討統(tǒng)分斑站、丟傳感業(yè)器的秘準備夫和安振裝所硬用工保具的什準備亞。浪5.償2.濕3局防爆魚改裝功的主友體機套械檢逢查者對需證要改若裝的唱機械曲性能材和狀幣態(tài)進框行檢音查，幼確保摘所改圈裝的垃機械促具有走良好賀的工既作狀胃態(tài)。德如果僵機械帥的工姿作狀摔態(tài)滿座足不待了要場求，捕則需煉對機擦械進爹行維義修和綁保養(yǎng)才。艙5.他2.蹈4乞防爆凡系統(tǒng)棚的安裕裝擔監(jiān)測注分站座安裝裝位置介可根干據(jù)機鵲械自軌身的黃結構鑼特點奶進行販選擇重，可獄安裝市于駕娘駛室核、機雷械底嬌部或全側面治以及區(qū)駕駛摘室與蒸車箱辜連接鄙處等奔。傳阿感器配安裝砌于駕駱駛室戰(zhàn)頂部霉通風慶處。束由于奸機械倡是一妨個振暑動劇凝烈的松載體骨，因單此相它關設數(shù)備需瓶要作完加固茂與防投振設倒計。漸防爆竄改裝唇系統(tǒng)擊裝置胸布置姨示意鈴如下秀圖在5.慨2.糖4盡。賴圖襯5.瞧2.榴4友防爆這改裝床系統(tǒng)托裝置出布置繭圖穩(wěn)5.弦2.眾5布防爆側系統(tǒng)農(nóng)的精中調(diào)提用標轎準甲紙烷氣萄體對寫改裝刑后的熱機械職車輛擊進行現(xiàn)檢測基，系業(yè)統(tǒng)檢俘測瓦占斯精姜度控米制在拳±妙0.辱1%駐以內(nèi)計，同黎時保累證整待個系聲統(tǒng)在瞞檢測痛到瓦礦斯氣墊體的巷情況攪下按描照設昌定要逗求進堆行報斜警和犯瓦機縮閉鎖偷。旁5.削2.耽6食防爆監(jiān)機械款的驗聞收隙1略、搭防爆屠系統(tǒng)膚安裝柏完成鞭后對庫整個失機械賊性能防進行摘驗收靈，保憐證增杯加防翼爆系皮統(tǒng)后奴不能讀改變職機械鵝的操墻作性翅能。費2便、畝機械幻防爆鑼改裝跟完成梨后要設求連氏續(xù)7賄天跟骨蹤檢貫查防仰爆系廟統(tǒng)對凈瓦斯飼監(jiān)測萄的靈棵敏度校，與都瓦檢飄員的濤光干三涉檢希測儀翅數(shù)據(jù)鈔進行鑼比較甜，扒同時跌觀察蹦機械課的實洞際作論業(yè)性邊能有農(nóng)無改濁變。笑6礦.抵材料晉與設弊備修材料刑與設攏備奸見表杠6問表6終鍋材翼料設夕備沸序號孤設備批名稱雞型號唇單位棄數(shù)量行備注竟1燭煤礦售監(jiān)測推分站臭KZ蒸J0損01槳-F屢臺浪1戴防振腔設計婚2堪低濃灰度甲艱烷傳申感器稈KG仁97異01抵A轉個蛇2港帶保填護箱替,防將振設炕計摘3跌聲光腔報警路器雖個判1甲4讓專用嶼線纜角及配孝件扛套他1嗓5然標氣滑瓶獨1晝校準葬用壇6占減壓糖閥寬個擦1京7遇流量盯計脅個蹄1軌7遷.鍬質(zhì)量產(chǎn)控制犯7.友1精悠度控晴制腹系統(tǒng)港精度虛：軌≤±嫁0.踩1%梯；灑掃描頸間隔盯:透≤映0.熄4秒斤；帥控制防執(zhí)行份時間北：城≤你1秒翻；屯數(shù)據(jù)務傳輸待速率糟：2迷50峰0b大ps霸，誤暖碼率悼≤肺10決-8易7.感2質(zhì)踩量保師證措咬施勉7.邁2.坐1喉防爆緣改裝俱前專烘業(yè)技勁術人皆員先召對機胞械狀揪態(tài)和啦防爆任系統(tǒng)霜進行離認真頓的檢籃查測且試，咳各項酷指標宅均合券格后啄才能鈔進行夫防爆燕設備饒改裝奉工作婦。群7.農(nóng)2.寫2份系統(tǒng)闊安裝顯完成葛后必棗須進典行反活復的芝驗證茫，各熟項功炮能均替滿足魔要求賠后方撫能投咳入使扛用。明8污.春安全拆措施禍8蹄．部1做財好所迅有作枯業(yè)人暗員的柴安全旬教育碌和培三訓工跌作，理明確傭責任垮和完教成工朵作時些應注感意的上安全湊事項里。密8泉．辦2棕由司蛋機配汗合瓦襲斯監(jiān)糞測工輔每天屋對防厚爆系悄統(tǒng)的罩分站婦、傳薄感器荷和熄紫火裝對置進苦行檢積驗，之每三堂天防邊爆系適統(tǒng)的不瓦斯敗監(jiān)控贏設備哈進行繪一次蘿現(xiàn)場趴調(diào)校賄，以卸保證采防爆穿瓦斯問監(jiān)控亞系統(tǒng)甚的準抹確性勉和可辮靠性黎，發(fā)哄現(xiàn)問凝題及容時處匆理，叢處理挺不了辛的問稱題通朗知廠隱家專返業(yè)技繞術人搏員來診現(xiàn)場掀處理湯，求嚴禁軋非專檢業(yè)人職員擅雅自維名修和炮拆卸場。侵8礦．撫3機祝械車漲輛的她防爆交裝置貨嚴禁趣在隧插道內(nèi)賴車輛傘啟動節(jié)狀態(tài)豬下故檢查踐，有方故障融時必忘須在寬洞外術進行省。濕8誼．憲4完竊善各增項操積作細駛則，旱嚴格賄遵守帽《煤椅礦安猛全規(guī)糟程》算的各劣項要尊求。壁8國．亭5監(jiān)步控分遵站和泥傳感完器應怨設置機較好勇的防小塵、拘防水辭和防疑震等教安全窮措施速，?；刈C其淘正常負的工前作環(huán)奧境。鞏9濤.弓環(huán)保擁措施纖9滋．界1成年立施改工環(huán)逝保領津導小頂組，釀根據(jù)奶相關勿的規(guī)遇范制柿定環(huán)疏保方孔案和盯措施騙，組時織有虎關作桌業(yè)人午員學馬習環(huán)憤保方知面的脈知識溫，并炒經(jīng)常舒進行別宣傳旋教育闊。昌9澆．就2施判工期膀間要儲保證笛防爆布瓦斯塌監(jiān)控怒系統(tǒng)畏的有蜘效作發(fā)業(yè)環(huán)袍境，嚷經(jīng)常筍對塵策埃、針煙氣種、尾宏氣等字污染倆進行拜清理咽，確議保其終工作姻環(huán)境嬸達到太相關甩要求伍。蜂10箏.干效益愈分析初10響.1垃經(jīng)濟鬼效益治用菠KZ梁J0爛01綁-F伐煤礦夕監(jiān)測圈分站場和妙KG結97持01佳A低作濃度言甲烷生傳感禾器對類機械雹和車芬輛進雷行防結爆改獻裝，飽形成意車載址的瓦娃斯監(j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