摘要：本文通过对隧道现场瓦斯管理咨询工作的亲身体会，以某隧道一个月的瓦斯安全管理咨询为例，结合安全评价的安全检查表和数理统计的假设检验等方法，探讨如何进行隧道瓦斯管理咨询管理工作。
关键词：隧道 瓦斯 安全 管理 咨询
Discusses the Tunnel Gas Management and Consultation
Wang ding
(Sichuan Kangtai Risk Assessment & Advisory Co. Lit, Chengdu 610072 China)
Abstract:This article through the work to the tunnel scene gas management and consultation's own experience, and through a example to some one month-long tunnel gas safety management and consultation, union safety evaluation security check table and mathematical statistic methods and so on supposition examination, elaborated how to carry on the tunnel gas management consultation.
Key words: Tunnel Gas Safety Management Consultation
瓦斯是特长瓦斯隧道施工过程中一个重大安全隐患，隧道瓦斯管理是隧道安全施工的重要保障之一，是杜绝隧道施工群死群伤和重大财产损失事故的重中之重。本文以对某隧道一个月的瓦斯安全管理咨询为例，阐述如何进行隧道瓦斯管理咨询工作。
1、地质概况
特长瓦斯隧道施工一般隧道揭露岩层处于煤系地层中，比如本文举例隧道所处围岩类型属于III类，揭露岩层走向与隧道呈大角度相交，岩层呈单斜产出，倾角50~70°；岩性主要由砂岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩及薄煤层(<0.3m)组成。软质岩与硬质岩呈不等厚互层产出，软质岩约占2/3，硬质岩约占1/3，岩层中发育节理2~3组，节理一般较平直，紧闭~微张，延伸长度0.5~3m，体积节理密度JV=10~20条/m3，围岩呈块碎状镶嵌结构，稳定性较差，该类围岩煤系生成的瓦斯容易补给，不易释放。
2、特长瓦斯隧道现场咨询工作情况
对于特长瓦斯隧道现场瓦斯安全咨询人员而言，应做到常驻现场，每天入洞巡查瓦斯安全情况至少2次，严把关键部位，关键工序。主要瓦斯检测地点有掌子面拱顶、垮塌深处拱顶、掌子面左、右拱脚；二次衬砌处；加宽带里、中、外侧；台车顶；防水布里侧、茬口处、左、右拱脚；孔洞、瓦斯易涌出点和不通风死角；封闭性的裂隙、断层揭露点等。主要检查的工序有打眼放炮、出渣、焊接、切割、喷浆、扎钢筋架等，并对整个隧道其他地点进行不定期地抽查检测。重点查看现场瓦斯检测工作情况及瓦斯检测设备设施的使用情况和防治瓦斯安全技术措施的执行情况等；查看通风设备的工作情况、使用情况、风筒管理情况，风量、风速是否符合规程规定和满足瓦斯排放要求、隅角是否存在瓦斯积聚现象、局部通风措施是否有效等；查看电气设备防爆性能、线路连接及爆破作业中的装药与爆破、起爆方法、爆破器材等是否符合规程规定和瓦斯隧道管理要求。在切割变形支架、台车、拱架、排水管道和其他特殊情况在洞内动火作业工序时，督促项目经理部签署动火作业审批表，并监督现场瓦斯检查人员严格检查动火作业点20m范围内的瓦斯浓度。并对查找出的问题提出了合理、可行的对策措施。
3、瓦斯管理数理分析
该隧道易出现瓦斯浓度超高点该月总体上是否超过0.50%的显著性分析。
对一个月内地质构造变化不大时，隧道现场瓦斯涌出情况近似的服从正态分布，因此在瓦斯浓度达到0.50%的可能性为95%，即α=0.05时，对现场监测瓦斯浓度数据总体方差是否小于0.50%进行分析，从而检验隧道的瓦斯管理水平。
一个月内隧道瓦斯浓度经常偏高的地点加宽带里侧拱顶，顶现场实测数据如表2。
表2 加宽带里侧拱顶现场实测浓度(%)
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0.08
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0.32
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0.08
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0.17
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0.59
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1.57
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0.29
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0.94
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1.26
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0.38
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0.39
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1.84
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0.90
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1.12
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2.42
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0.08
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1.79
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1.65
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0.18
|
0.18
|
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0.03
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0.11
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0.11
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0.05
|
0.11
|
0.11
|
0.14
|
0.18
|
0.05
|
0.03
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分析：建立假设，原假设H0：s2≤a02=0.52，备择假设H1：s2>a02。
由上表计算得s2=0.815。
采用公式：Χ2=(n-1)×S2/a02，求得：Χ2=94.54。
由Χ2α分布函数表可知，Χ2α(n-1=29)=42.56。
其中：s2为实测瓦斯浓度样本方差；a0为瓦斯超限临界浓度，规定为0.5%；Χ2检验统计量；n为实测数据次数，为30次。
因为，Χ2>Χ2α(29)，所以，拒绝原s2≤a02=0.52的假设，可以认为左洞加宽带处的瓦斯浓度在本月整体上是大于0.50%的。
由以上分析可知，隧道本月易出现瓦斯超限点加宽带里侧拱顶总体上浓度是大于0.50%的概率超过了95%，说明该隧道本月在瓦斯管理上还存在一定问题，在下月份的安全管理工作中应进一步加强对隧道的瓦斯管理工作。
4、隧道通风情况
隧道通风是解决隧道瓦斯管理问题的重要手段，因此现场瓦斯咨询人员必须掌握隧道通风以下几方面的情况。
(1)主要通风机参数
本隧道采用SDF(c)-№12.5型(110×2kW)主要通风机配合φ130cm软式通风管进行压入式通风，目前在距离隧道口约20m处安装了2台该通风机，主要通风机技术参数见表5。
表5 主要通风机参数表
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风机型号
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功率(kW)
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风量(m3/min)
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风压(Pa)
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转速(r/min)
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高效风量(m3/min)
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SDF(C)-No12.5
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110×2
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1550~2912
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1378~5355
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1480
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2385
|
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34×2
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1052~1968
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629~2445
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980
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1610
|
|
|
16×2
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840~1475
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355~1375
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750
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1208
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(2)隧道通风距离：右洞供风距离约870m。左洞供风距离约860m。
(3)主要通风机供电情况：主要通风机单电源供电，但左洞地面配电点配备1台TFW2-350-4型350kW、1台T2H-TM型250kW柴油发电机组作为备用电源；右洞地面配电点配备1台XD-360-CX型360kW、1台T2H-TM型250kW柴油发电机组作备用电源，当主电源停电时，备用电源在15min内能够接通，备用电源基本上能满足左、右线供电需要。
(4)主要通风机供风能力评估：左、右线隧道的主要通风机的能力能够满足目前隧道施工的供风要求，但左、右洞靠备用柴油发电机组供电在其他工序正常作业的情况下，存在着长时间单风机通风且开启档速在2中(68kW)或4低(64kW)及以下运行的情况。
(5)风机运行记录情况：风机应建立有风机运行记录表，风机运行记录必须及时、准确地填写主要通风机运行情况。
(6)局部通风机的安设情况：右洞配备了3台局部通风机，分别对加宽带联络横洞掌子面、二衬人行横洞、掌子面垮塌处或其他异常情况采取局部通风排除或稀释瓦斯；左洞隧道内安设了4台局部通风机，加宽带处2台，二衬台车处2台，分别对二衬处和加宽带防水布处易出现瓦斯涌出点或其他异常情况采取局部通风排除或稀释瓦斯。
(7)风筒管理情况：隧道内风筒由专人管理，风筒应悬挂平直、过渡平缓、接头严密不漏风、破口应及时采用生胶粘补，保证隧道内有足够的风量来稀释各种有毒有害其他和保证隧道内有良好的作业环境。
5、瓦斯检查员工作情况
隧道内应至少配备6名专职瓦斯检查员，分三班作业，每班至少两名，1人执行定点，1人执行巡回检查。
瓦斯检查员主要执行“瓦斯巡回检查汇报制度”、“三人连锁爆破制”等规章制度，并做到现场瓦斯检查数据、瓦斯记录本上数据、瓦斯记录牌板上的数据“三对口”，在需要动火作业时瓦检员也应在作业点20m范围内执行瓦斯检查，瓦斯浓度超过规定不允许动火作业。严格把握停电送电前和放炮后进洞的瓦斯检查工作。
6、测风情况
1)隧道内应每旬测风一次，测风情况见下表。
表6 隧道测风情况
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时间
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隧洞名称
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风机档速
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检测点桩号
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风速m/s
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风量m3/min
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上旬
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右洞
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2低、2中
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开挖毛坯面段
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0.44
|
1795
|
|
初喷断面段
|
0.53
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1844
|
|||
|
二衬断面段
|
0.61
|
2123
|
|||
|
左洞
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4中
|
开挖毛坯面段
|
0.40
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1728
|
|
|
初喷断面段
|
0.53
|
1844
|
|||
|
二衬断面段
|
0.56
|
1949
|
|||
|
中旬
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右洞
|
2低、2中
|
开挖毛坯面段
|
0.42
|
1715
|
|
初喷断面段
|
0.51
|
1775
|
|||
|
二衬断面段
|
0.56
|
1949
|
|||
|
左洞
|
3中
|
开挖毛坯面段
|
0.47
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2030
|
|
|
初喷断面段
|
0.58
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2018
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二衬断面段
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0.70
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2448
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下旬
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右洞
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2低，2中
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开挖毛坯面段
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0.44
|
1795
|
|
初喷断面段
|
0.53
|
1844
|
|||
|
二衬断面段
|
0.61
|
2123
|
|||
|
左洞
|
2中
|
开挖毛坯面段
|
0.50
|
2160
|
|
|
初喷断面段
|
0.47
|
1748
|
|||
|
二衬断面段
|
0.58
|
2158
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2)隧道风速是否达到0.50m/s的置信度分析
隧道风量一般近似服从正态分布，对隧道内风速是否已经达到业主要求的0.50m/s，采用假设检验的方法在显著性水平α=0.05(即能达到0.50m/s可能性为95%)的情况下检验隧道风速的置信度。
一个月中洞所有测点现场实测风速V如表6中示，测风数据方差S2=0.0075。建立假设，原假设H0：V2≥V02=0.52，备择假设H1：V2<V02=0.52。采用公式：χ2=(n-1)×S2/V02，其中，χ2为检验监测数据；n为测风次数，V0为要求达到的最低风速。
求得χ2=0.24，当α=0.05时，χ21-α(8)=2.733，χ2<χ21-α(8)。
所以，该月测风数据接受原V2≥V02的假设，说明隧道内实测到的风速大于0.5m/s的置信度在95%以上，可以认为隧道通风风速基本上符合业主的要求。
7、安全监控系统
隧道共使用了1套KJ90安全监控系统，配备KDF-2型分站2套，1套使用、1套作备用和校验瓦斯传感器用。分别在左、右洞的掌子面、回风处、支护台车、加宽带拱顶各设置1只KG9701型智能低浓度甲烷传感器。但瓦斯监控日报未报总工程师审阅签字。目前甲烷传感器数量不足，如左洞防水布茬口处、里拱隅角处，右洞加宽带里侧拱顶、二衬防水布茬口处等易产生瓦斯涌出的地点还未安设甲烷传感器，还缺风速传感器，地面左、右各有1台主要通风机无开停传感器。甲烷传感器能及时校验，备用传感器的数量能满足更换隧道内已损坏和需要校验传感器的需要。
一个月中瓦斯监控系统监测到瓦斯浓度超限的情况见下表。
表7 监控系统监测瓦斯浓度超限情况汇总表
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监测地点
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日期
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超限时间
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浓度(%)
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超限原因
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左
洞
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加宽带
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0.50~4.0
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更换局部通风机开关，停风
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0.50~0.78
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地面电源停电，主要通风机停风
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0.50~0.64
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局部通风机停风
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||
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0.50~0.70
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局部通风机风筒掉在地上，供风无效
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||
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0.50~0.70
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主电源停电，停风
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8、隧道内失爆
(1)隧道内使用电焊、气焊焊接等易产生火花的作业。隧道内还存在随意送电现象。
(2)隧道内使用的矿用防隔爆电气设备仍存在失爆现象。
(3)隧道内爆破使用导爆管雷管起爆、错误连线、炮眼装药后未用水炮泥和粘土炮泥封孔，产生爆破火花。
(4)部分运输汽车发动机装置失爆、注浆机械、挖掘机械、装载机械、喷浆机械、混凝土泵等均属于非防爆设备，偶尔普通地面汽车进入隧道内的失爆现象。
(5)挖掘机和装载机械在操作过程中产生摩擦火花。
(6)入隧道口的压风管、水管在隧道口未作防雷电的接地装置，雷电易引入隧道内。
(7)从业人员进洞有穿化纤衣服的，易产生静电火花，及隧道内有杂散电流。
四、安全隐患情况
一个月中隧道左加宽带里侧从×月×日起至×月×日几乎每天都出现瓦斯浓度超过0.50%的情况，现场咨询人员向左洞下达了隐患整改通知书，见下表。
表10
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现场安全隐患
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近一段时间以来左洞通风管理工作有所松懈，加宽带里侧拱顶到台车前方拱顶近半个多月都有瓦斯积聚现象，×日现场巡查瓦斯浓度在0.50~2.42%范围内，影响范围长约4m，宽约3m，厚约0.40m，体积约5.00m3，其中瓦斯浓度大于2%，体积已超过0.5m3；且该日现场巡查二衬防水布茬口处2台局部通风机均未开启，瓦斯浓度达3.46%。特发此通知书，请项目经理部督促左洞立即对近期通风管理松懈问题进行整改，降低拱顶瓦斯浓度。
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措施及建议
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1、加强局部通风机管理，调整左洞加宽带处两台局部通风机的安设位置，接长局部通风机风筒长度，将局部通风机安设在加宽带里侧的一般巷道中，安设位置距离加宽带里侧变宽处不得小于10m。
2、加强主通风机的管理，主要通风机开启的档速和台数应能满足风速要求，主要通风机开启的档数至少要保持在4中以上，其它工序作业时不得影响主要通风机开启的档速和供风风量。
3、加强瓦斯值班制度，加大对瓦斯检查人员的监督检查力度，防止瓦检员空班、漏检、假检。
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五、瓦斯安全管理建议
(1)加强主要通风管理工作。严格施工现场主要通风机开启的档速和台数管理，加强洞内掌子面、二衬、瓦斯涌出点、加宽带等地点风速管理。定期检查风筒吊挂、粘补维护情况，协调喷浆、打眼作业用电与通风安全用电管理工作。
(2)加强现场瓦斯管理工作，加大瓦斯监督检查力度，右洞重点监督检查加宽带联络横洞、二衬防水布茬口等地点处的瓦斯情况，左洞重点监督检查加宽带里拱、防水布茬口等地点处的瓦斯情况，严把放炮、打眼、喷浆、浇注砼、出渣等工序的瓦斯检查关。
(3)完善瓦斯防治的管理体系及瓦斯检测体系，建立测风制度，每旬进行一次全面测风；按照规程要求进行爆破作业，进一步加强对从业人员的安全教育和安全培训，提高作业人员的防治瓦斯灾害预防能力和安全意识，减少违章作业。
(4)严格执行“一炮三检制度”，炸药必须采用煤矿许用炸药，采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管及毫秒延期电雷管，炮眼必须装填水炮泥和粘土炮泥。
(5)进一步加强局部通风管理工作，右洞加宽带联络横洞、二衬人行横洞局部通风时，应按图1、图2所示安装局部通风机；左洞加宽带处建议采用图3所示安装局部通风机。
图1 右洞加宽带联络横洞局部通风机安设位置示意图
图2 右洞二衬人行横洞局部通风机安设位置示意图
图3 左洞加宽带局部通风机安设位置示意图
参考文献：
⑴铁路瓦斯隧道技术规范，中华人民共和国铁道部，2002-07-01
⑵王省身编.矿井灾害防治理论与技术.中国矿业大学出版社.1986年11.6
⑶邓富民,徐玖平.项目质量管理.经济管理出版社，2007
