مخاطرات حفر تونل در زمین های حاوی گاز H2S ) مطالعه موردی تونل انتقال آب اسپر (

الموضوعات :

حسین میرمحرابی ¹ , محمد غفوری ² , غلامرضا لشکری پور ³ , جعفر حسن پور ⁴

1 - دانشجوی دکتری، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد.
2 - استاد، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم دانشگاه فردوسی مشهد *(مسئول مکاتبات).
3 - استاد، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم دانشگاه فردوسی مشهد.
4 - استادیار دانشکده علوم، دانشگاه تهران، مهندسین مشاور ساحل، تهران.

تاريخ الإرسال : 17 الثلاثاء , رجب, 1431 تاريخ التأكيد : 12 الأربعاء , ذو القعدة, 1431 تاريخ الإصدار : 30 الإثنين , صفر, 1436

الکلمات المفتاحية: زمین‌های گازدار, مخاطرات زمین‌شناسی, حفاری مکانیزه, سولفید هیدروژن,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: یکی از مهم ترین مخاطرات زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی در حفر تونل ها، مواجه شدن با برخی گازهای طبیعی مانند سولفید هیدروژن (H2S) در زمان حفاری می باشد. حل مخاطرات و چالش های مربوط به ورود این گاز به تونل ها بسیار دشوار و پرهزینه است. یکی از وظایف مهم در این شرایط، پیش بینی و برآورد میزان خطر گاز H2S در فضاهای زیرزمینی و تعیین روش مناسب جهت مقابله با مشکلات مهندسی و زیست محیطی آن است. تونل انتقال آب اسپر در سازندهای حاوی منابع هیدروکربوری حفاری شده و از نمونه هایی است که در طی احداث آن با نشت گاز H2S مواجه شده اند. دراین مقاله مخاطرات، ویژگی ها، قوانین ایمنی، منشا زمین شناسی و پیش بینی خطر گاز H2S و راهکارهای کاهش خطرات و مشکلات حفاری تونل، با توجه به تجربیات به دست آمده از تونل اسپر ارایه شده است. روش بررسی: برای بررسی منشا گاز H2S و انتخاب بهترین روش ها جهت مقابله با خطرات و مشکلات آن، علاوه بر بررسی تجارب موجود میزان غلظت این گاز در هوا به طور پیوسته در سه زمان شروع، وسط و پایان هر شیفت کاری اندازه گیری گردید. هم چنین نسبت به نمونه گیری از آب و هوای آلوده و ارسال آن به آزمایشگاه های مخصوص جهت آنالیز شیمیایی نمونه ها اقدام گردید. در همان موقع غلظت گاز مذکور به صورت هم زمان در آب و هوای تونل به صورت صحرایی اندازه گیری شد. یافته ها: تجربیات حاصل از این پروژه نشان داد که میزان گاز موجود در تونل شرایط غیر قابل قبولی را برای کارگران ایجاد نموده است. به منظور پیش بینی خطر گاز H2S در فضاهای زیرزمینی، می توان از شواهدی همانند چشمه های گوگردی، آثار مواد آلی در رخنمون های سنگی، شیل های آلی، تصاعد بوی گوگرد از سطح شکسته شده تازه سنگ و استشمام بوی گاز در زمان حفاری گمانه ها استفاده نمود. نتایج آنالیزهای صورت گرفته بیانگر اینست که گاز سولفید هیدروژن غالبا به همراه آب زیرزمینی وارد تونل می گردد و میزان قابل توجهی از آن در همان لحظات اولیه از آب آزاد می شود. منشا این گاز با توجه به بررسی ها مرتبط با تشکیلات نفتی منطقه است. نتیجه گیری: همواره مواجهه با این گاز را در محیط های زمین شناسی مرتبط با میدان های نفتی باید جدی گرفت. هم چنین با توجه به این که این گاز به صورت محلول در آب وارد تونل می شود و به محض ورود از آن آزاد می گردد برای کاهش خطرات و مشکلات حفاری، ناچار از روش های کنترل ورود آب زیرزمینی به داخل تونل، رقیق سازی غلظت گاز و آموزش کارکنان و تجهیزات کمکی استفاده گردید.

المصادر:

1. Proctor, R.J. & Monsees, J.E., 1985. Metro rail project design issues related to gassy ground. Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference, ASCE/AIME, NY, 1: 488-505.


2. Proctor, R.J., 2002. The San Fernando Tunnel explosion, California. Eng Geol, 67:1-3.


3. Lambert, TW., Goodwin, VM., Stefani, D. & Strosher, L., 2006. Hydrogen sulfide (H2S) and sour gas effects on the eye. A historical perspective. Sci Total Environ, 367:1-22.


4. Mukhopadhyay, A., Al-Haddad, A. & Al-Senafy, M., 2007. Occurrence of hydrogen sulfide in the ground water of Kuwait. Environ Geol, 52:1151-1161.


5. Naeemi, A.H., Essex, R.J. & Giberson, K.A., 2000. The effects of Hydrogen sulfide during underground construction, North American Tunneling, Balkema, Rotterdam.


6. Wenner, D. & Wannenmacher, H., 2009. Alborz Service Tunnel in Iran: TBM Tunnelling in Difficult Ground Conditions and its Solutions, 1st Regional and 8th Iranian Tunneling Conference.


7. مهندسین مشاور ساحل، 1385. مطالعات زمین شناسی مهندسی پروژه دشت ذهاب.
   
   
   1. Blunden, J. & Anaja, V., 2006. Characterizing ammonia & hydrogen sulfide emission from a swing waste treatment lagoon in north Carolina, North Carolina State University.
   
   
   2. Government of Alberta, Imployment and Immigration, 2009. CH029-Hydrogen Sulphide, Workplace Health and Safety Bulletin.
   
   
   3. Stirbys, A.F., Radwanski, Z.R., Proctor, R.J. & Escandon, R.F., 1999. Los Angeles metro rail project – geologic and geotechnical design and construction constraints. Eng Geol, 51: 203-224.
   
   
   4. Mirmehrabi, H., Hassanpour, J., Morsali, M. & Tarighazali, S., 2008. Experiences gained from gas and water inflow toward the tunnel, case study: Aspar anticline, Kermanshah, Iran, Proceedings of 5th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS); Nov. 24-26, 2008; Tehran, Iran.
   
   
   5. McPherson, M.J., 1993. Subsurface ventilation and environmental engineering, Chapman and Hall.
   
   
   6. مدنی، ح.، 1382. تونلسازی، جلد دوم: خدمات فنی. دانشگاه امیرکبیر.
   
   
   7. مهندسین مشاور ساحل، 1387. گزارش مخاطرات آب و گاز پروژه دشت ذهاب.