非煤系瓦斯隧道施工通风模拟及其瓦斯安全风险评价

摘要

随着我国交通建设发展深入西部，特别是西南地区，瓦斯安全问题已经成为各条公路、铁路、水利水电工程交通干线隧道工程中常见的热点。瓦斯隧道分为煤系地层瓦斯隧道和非煤系地层瓦斯隧道。以往报道的隧道瓦斯安全事故往往发生揭煤过程中，主要是煤系地层瓦斯隧道，相关研究也较充分。但从炮台山隧道开始，非煤系瓦斯隧道工程问题一直伴随着工程界，其分布随机性强的特点，往往让人忽视其存在，无从判断隧道瓦斯等级，突发性安全事故在国内外屡见不鲜。本文以兰渝铁路玄真观隧道为研究对象，对其长距离独头掘进压入式通风和非煤系瓦斯隧道工程特性进行了较深入的研究。
　　 研究成果表明，根据非煤系地层隧道瓦斯其储集地层条件和成气类型，结合实际监测资料，可以将玄真观瓦隧道的非煤气瓦斯工段分为局部富集段、低渗透不富集段、渗透连通段。针对非煤系地层瓦斯安全特点，采用改进的层次分析法，建立了模糊综合评价模型，对隧道多个工区进行了瓦斯安全风险评价，评价结果与实际工况相一致。同时，对低瓦斯工况通风效果和有害气体进行了人工检测，对高瓦斯工况采用计算流体力学软件Fluent进行了通风效果和瓦斯运移分析，结果表明隧道3500m长距离独头掘进工况在两台大功率风机高档运行条件下，压入式通风可以基本满足相关安全规范。但爆破后长时间通风，导致效率较低，局部仍然存在安全隐患。根据以上几点，分别提出了改进的隧道通风方案和瓦斯风险应对措施。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 瓦斯隧道通风技术研究现状

1．2．2 瓦斯隧道安全风险评价研究现状

1．3 依托工程及其重难点

1．3．1 工程概况

1．3．2 工程特点及其重难点

1．4 本研究的目的、技术路线及主要内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 主要研究内容

1．4．3 拟采用的技术路线

第2章 隧道施工瓦斯安全监测及相关检测

2．1 隧道施工瓦斯安全监测系统的建立

2．1．1 铁路隧道中瓦斯监测要求

2．1．2 铁路隧道的瓦斯监测系统选型及应用

2．1．3 玄真观隧道瓦斯监测方案及监控管理

2．2 玄真观隧道施工瓦斯监测及通风检测分析

2．2．1 玄真观隧道瓦斯监测系统监测数据分析

2．2．2 隧道施工通风与空气质量检测结果分析

2．3 小结

第3章 非煤系瓦斯隧道通风技术数值模拟

3．1 瓦斯隧道通风方案及通风计算理论

3．1．1 瓦斯隧道施工通风方式

3．1．2 瓦斯隧道通风风量计算

3．2 计算流体力学概述

3．2．1 计算流体力学基本原理

3．2．2 Fluent 12及IECM CFD网格划分技术

3．3 玄真观隧道施工通风数值分析

3．3．1 玄真观隧道开挖段风流组织CFD三维模拟

3．3．2 玄真观隧道全长施工通风CFD二维模拟

3．3．3 玄真观隧道施工通风方案改进建议

3．4 小结

第4章 非煤系瓦斯隧道瓦斯安全风险评价

4．1 非煤系瓦斯隧道瓦斯安全风险评价方法

4．1．1 风险评价方法的选择及原理

4．1．2 改进的层次分析法原理

4．1．3 模糊综合评判方法原理

4．2 建立玄真观隧道的瓦斯安全风险评价模型

4．2．1 确定影响瓦斯安全风险的各因素权重

4．2．2 两级模糊综合评判

4．3 玄真观隧道瓦斯安全风险应对与管理

4．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况