公路高瓦斯隧道施工临时供电系统与可靠性探讨

 1引言

公路和铁路等地下隧道工程的建设施工空间狭窄且地质条件复杂， 其地下掘进工作通常是在比较恶劣的环境中进行，其施工安全容易受到 瓦斯灾害等地质灾害的影响，所以在高瓦斯隧道中进行施工时，其临时 供电系统需要严格按照相关技术规范和安全要求进行设计，确保其临时 供电系统的可靠性和安全性，而且在供电系统的设计和施工时应根据具 体情况分析其存在的问题，并采用煤矿生产中的先进经技术、经验和设 备等来解决这些问题，确保公路瓦斯隧道建设的施工安全。
  2公路高瓦斯隧道施工临时供电系统中的难点
  在公路高瓦斯隧道施工中，其临时供电系统主要供给以下两个用电 单位：一是巷道式通风机安装处，二是隧道掘进施工的集中区域。由于 掘进工作面的长度较长，且横通道的设计间距也较大，最后一个横通道 距离掌子面的距离更远，使得临时供电系统在设计时需要解决以下几个 难点。
  2.1 通风机的电源和供电系统设计
  根据瓦斯隧道施工中的供电系统设计规范要求，其供电区应配置两 路电源和采用双电源线路，所以在对隧道内临时供电系统的设计时，应 将每个洞口的供配电系统设计成独立的系统，且对洞外的生活区、钢筋 加工厂、拌合站、高压风站等用电设置一台专用的变压器，对洞内的混 凝土输送泵、振捣机等设备和洞内的照明用电设置一台专用的变压器， 对通风机设备和瓦斯监控系统等设置一台专用的变压器，以上三台变压 器应在洞外进行集中设置，且通风机系统的专用变压器应与发电机组进 行连接，发电机组可以作为此系统的备用电源，可以确保在主电源发生 故障后15min 内恢复正常供电[1]。
  2.2 解决工作面低压供电系统的失爆危险
  在公路隧道施工中，其掘进工作面的台架、防水板铺设台架和二次 衬砌台车会随着掘进进度的推进而进行前后移动，加之掘进工作面的环 境比较恶劣，其低压供电系统容易受到掘进爆破振动和飞石等因素的影 响，容易造成供电系统电缆的损伤和矿用隔爆灯具防护罩的损坏，因而 导致掘进工作面的低压供电系统发生爆炸等事故。所以在实际的施工过 程中，应对掘进工作面的低压供电系统进行重新设计和改造，选用新型 照明综合保护装置、矿用屏蔽监视型照明电缆和矿用隔爆兼本质安全型 LED 支架灯等装置，这些装置可以实现快速断电和对电缆绝缘的监视， 且新型灯具在被破坏或发生短路故障时不会产生火花，一旦电缆或灯具 发生损伤，就会启动保护动作，防止其对供电系统造成更大的破坏，避 免引起瓦斯爆炸等严重事故的发生，确保掘进工作面低压供电系统的安 全。
  2.3 工作面的照明亮度
  在上文中所说的第二个用电单位，即隧道施工的集中区域内，需要 有足够的照明亮度，并且要进行合理的分布，确保其亮度满足光色和无 眩光等要求，并能看清工作面的目标和背景，通常规定其开挖工作面的 最小照度不应低于50lx。在掘进工作面内保持适当的照明亮度，不仅能 够对围岩裂隙和裂缝等进行清晰的观察，及时掌握围岩的变形情况，避 免安全事故，而且能够减少视觉疲劳，提高施工人员的注意力，提高施 工效率，降低事故概率。在掘进工作面内的主要安全事故就是围岩与初 期支护失稳造成的坍塌事故，所以在隧道施工临时供电系统的设计中， 应对局部重点监控点采用投光灯加强照明，且为了对危险区域和应急避 险通道进行区分并起到警戒和引导作用，需采用不同颜色的照明灯具。
  2.4 供电系统的防雷验收
  按照相关的技术规范，由地面架空线路引入隧道内的供电线路需在 隧道洞口处设置避雷装置，但是在实际的施工过程中，施工单位通常都 会按照规定设置避雷装置，但是由于其使用频率较低，所以疏于对其进 行相关的检测，所以无法保证其功能和效果，所以按照规定在隧道洞口 设置的避雷设施之后，应申请当地的相关部门对防雷装置进行竣工验 收，并对投入使用的防雷装置进行定期检测，通常规定隧道施工中应每 半年对防雷装置进行一次检测。
  3提高供电系统可靠性的技术措施
  由于隧道内的临时供电系统因素引起的瓦斯爆炸等事故主要有两 种，一种是由于通风机的供电系统发生故障造成停机或者通风量下降， 从而导致瓦斯不断积聚的问题；第二种是电气设备由于自身质量或者外 界原因导致其出现失爆问题，就会成为点燃源而引起瓦斯爆炸事故。所 以为了确保供电系统的可靠性，需要针对上文所述的几个难点采取相应 的解决措施，并且要在供电系统设计中采用相应的技术措施[2]。
  3.1 选择性断电技术
  高瓦斯隧道施工临时供电系统的选择性继电技术分为三级，一级为 总馈电开关，二级为分支馈电开关，三级为电磁起动器。可以通过人为 操作的方式将上下级动作保护时限调整为200～500ms，且违章作业打 开盖板的时间整定为大于1min，打开主腔的时间应大于10ms。其要求 就是在打开接线腔盖板或主腔之前将上级开关进行断电。
  3.2 分级闭锁技术
  矿用隔爆型低压电器产品采用分级闭锁技术，即其防爆外壳接线腔 分为电源接线腔和负载接线腔两个腔室，当在产品带电的状态下将负载 接线腔打开时，此技术会保证在设备的防爆结构失爆前将本级电源进行 切断，而确保接线腔不带电；而当在设备带电的状态下将电源接线腔打 开时，此技术会保证上级开关断电，而电源接线腔同样不带电，这样就 保证了在工人违章带电操作时，不会导致设备故障而产生电火花，避免 作业人员出现触点事故以及隧道内出现瓦斯爆炸等事故，从而提高了低 压供电系统整体防火防爆的安全性。
  4如何做好瓦斯隧道施工用电管理工作
  4.1 确保电气设备的质量
  在公路高瓦斯隧道施工中的临时供电系统设计时，应设计采用防爆 型的电气设备和作业机械，而且在设备采购和设备入厂时，加强对设备 质量的检验，确保设备的“三证一标”齐全，即《防爆合格证》、《安全 仪表合格证》、《产品检定证书》和煤安标志。并设立防爆检查小组，加 强对隧道洞内电气设备的防爆管理，定期对电气设备进行循环检查，发 现问题则下达“安全隐患通知单”责令其限期整改，并按照“隐患闭环 管理”流程进行处理。
  4.2 定期组织对用电管理安全风险的模糊综合评判
  在隧道洞内的临时供电系统投入使用之后，定期采用安全系统工程 的原理和方法对系统中存在的危险因素进行识别和分析，并且对危险因 素进行定量化处理，预测这些因素可能导致出现的事故及其危害性，并 提出相应的预防措施。
  5结语
  公路高瓦斯隧道施工中的临时供电系统对施工的顺利进行及施工 安全起到至关重要的作用，在对供电系统进行设计和施工时，应注意对 通风系统的电源及供电系统、工作面低压供电系统的失爆危险、工作面 的照明亮度、系统的防雷验收等难点进行重点设计，并采用相关的技术 措施进行预防和保护，并在用电管理中加强对电气设备质量的检验，且 定期组织对安全风险的评价评估，制定有效的应急预案，不断完善临时 供电系统的可靠性。