高瓦斯隧道机械设备的改装实例

1 案例概述

以新高坡隧道贵州段为例，为单线隧道，全长4140m，最大埋深约445m。DK304+059～DK306+650段为高瓦斯，DK306+650～DK308+199 段为低瓦斯，DK306+468 处下穿成贵铁路。出口里程DK308+199，设计为 6‰、10.4‰、及 11‰的单面上坡。全隧道DK306+150.841～DK307+638.510段位于半径 8000m的右偏曲线上，其余地段均为直线；Ⅳ级围岩1497m、V级围岩2643m。

根据相关规定，低瓦斯隧道，洞内施工设备可以不改装，高瓦斯隧道只对洞内设备进行改装，对行走设备只加装瓦斯断电设备。

2 改装思路

此隧道工程机械设备改装的基本思路如下：

对发动机尾气，采取处理措施，同时完全消除排气火焰，使得排气温度最大程度上降低。采取此措施，使得发动机尾气中的明火无法与外部环境的可燃气体接触，通过控制瓦斯爆炸发生的条件避免爆炸发生。除此之外，采取上述措施，能够避免高温尾气与可燃气体接触，避免爆炸的发生；

选用降温涂料，对发动机的表面高温位置进行覆盖，使其与外界断绝联系；

改装电气系统，围绕发电机系统和自动系统以及照明系统等进行改造，切断瓦斯与明火直接接触；

配置自动保护装置，实现对防爆系统运行和瓦斯浓度的监控，增强系统运行的安全性。

3 改装位置

从改装实践来说主要改装部位如下：

塑封起动机。对隧道工程使用的普通工程车辆配置的起动机，采取注胶密封措施，实现和外界可燃气的有效隔绝，进而达到防爆要求。

基于安全生产目的，选择矿用隔爆型控制按钮，当作车辆起动机的开关，确保车辆启停操作时的火花不会和外界空气接触，避免引发故障。对普通工程车辆使用的照明灯与信号灯进行改装，选择矿用隔爆型照明灯以及信号灯；

柴油机自动保护装置。改装中，选用矿用柴油机自动保护装置，发挥装置的功能，实现对瓦斯和排气温度以及发动机温度等的动态化监测。对于自动保护装置，严格按照标准要求配置。选择的自动保护装置，必须为隔爆型。配置此装置，实际应用中，当某项指标超出设定的安全值，装置能够自动 警，促使车辆可以快速自动断电熄火，停止运行，并且能够提醒驾驶员进行检查。

配置的自动保护装置，监测柴油机机体表面温度，设定值为≤150℃，自动保护值为(148±2)℃；监测柴油机排气温度，设定值为≤70℃，自动保护值为(68±2)℃；监测机油油压变化，设定值为＜0.15MPa，自动保护值为(0.15±0.01)MPa；监测补水箱水位变化，设定值为＞60mm 水位，自动保护值为缺水；监测甲烷浓度变化，设定值为 0.5%CH4，自动保护值为0.75%CH4；

尾气处理。改装方案中，对于尾气处理，使用夹层排气管道与水箱装置处理。选择废气处理箱排气口位置，设置阻火栅栏，进而消除排气火花。为了能够实现对火花源以及热源的有效消除，严格把控柴油机表面温度，使其

作业时，为驾驶人员提供便携式瓦斯检测仪器，将安全值设定为 0.5%CH4 ，如果甲烷浓度超过了设定的安全值，设备可以自动 警，驾驶人员要立即停止作业并且快速撤离，等到隧道内部经过通风处理达到安全作业状态后，再开展施工作业。隧道内部的作业车辆，必须要配置便携式灭火器，并且定期对其进行检查；

管道。对双层水冷排气波纹涵管以及双层水冷排气弯管，选择夹层中行走水方案，借助水的力量，完成对排气管道的降温处理，并且冷却尾气。

除此之外，发挥双层水冷波纹管道的作用，能够将车架上放置的废气处理箱与水冷波纹管发动机有效连接，同时减少车架与发动机的振动耦合。

4 电气系统

此隧道工程中，进行防爆改装，电气系统的改装策略如下：

选择矿用隔爆型蓄电池作为对象进行改装。实际作业中，电路的控制元件和蓄电池，如果处于运行状态或者故障状态，难以避免产生火花。若其和作业环境中存在的可燃气体接触，必然会引发爆炸。对于此类风险，选择矿用隔爆型蓄电池封闭，同时对接线口部分运用注胶以及橡胶的方式进行处理；

选用隔爆型控制按钮。此类按钮内部设置了启动机的控制开关，通过封装的方式，实现了和外部可燃气体的隔离，使得明火无法和可燃气体接触，避免爆发的发生，对起动机设备，采取注胶密封处理措施，实现和外界可燃气体的隔绝；

选用矿用隔爆型主令开关。此类开关内部封装有照明灯的控制开关，实现了和外界可燃气体的隔绝，确保没有明火和可燃气体接触，避免爆炸的发生。