在四川盆地东北部连绵的丘陵之下，一场静默而至关重要的“排雷”行动已经持续了数年。但这不是军事行动，而是国家重大水利工程——亭子口灌区一期工程。

亭子口灌区一期工程是国务院确定的172项重大水利工程之一，也是四川“六横六纵”骨干水网的重要组成部分，工程主要由总干渠、东干渠、西干渠等组成，共计17条渠道，合计总长375.59千米，工程总投资154.7亿元。工程建成后，平均年供水量可达3.96亿立方米，对川东北干旱地区、革命老区以及山区经济社会发展起到重要基础支撑作用。届时，将解决川东北地区370多万亩农田灌溉和400多万人的饮水问题，从根本上改变川东北旱区的面貌。

亭子口灌区一期工程主要建设控制性主干渠等，工程于2022年9月正式开工，预计2027年完工。目前正抓紧建设中，隧洞正向着最后的贯通冲刺。

然而，工程需建设总长300多公里的输水隧洞，占渠道总长的76%以上。这些隧洞穿越的地层，并非寻常山石，而是地质历史上油气资源活跃的四川盆地边缘。岩层中封存着大量由古代有机质生成的浅层天然气，它们如同沉睡的幽灵，随着隧洞开挖、围岩应力改变而被瞬间激活，通过断层、裂隙等通道涌入作业空间。这与常见的煤矿瓦斯问题同源不同理，其分布更隐蔽、涌出规律更复杂，国内可借鉴的成熟经验几乎为零。

而与此同时，在工程建设期间，工程师们还要面对一场看不见的“战争”，正是那些深藏在岩层之中、随时可能被掘进机“戳破”的无数个“致命毒气球”：高浓度的甲烷、硫化氢等有害气体。这些看不见的威胁，是横亘在川东北“水脉”咽喉要道上的最大梦魇。

这些来自非接触油气富集区的气体，其赋存状态、运移规律和防控技术一直是隧道（洞）工程领域的重大难题，也是工程建设中最棘手的现实挑战。西南石油大学地球科学与技术学院苏培东教授团队与四川水发勘测设计研究有限公司设计人员组成联合攻坚团队，在工程建设中开展非接触油气富集区水工隧洞有害气体富集特征和防治治理研究，梳理已有的瓦斯隧洞资料，深化有害气体的类型、成因与赋存状态，为项目提供了有害气体防治技术支持。

2025年7月23日，当悬臂掘进机穿透最后一座高瓦斯隧洞的岩层，现场建设者们期盼已久的这一刻终于来临。在过去30个月的攻坚中，他们不仅与不稳定围岩斗争，更要时刻警惕着有害气体的突袭。

常规的煤矿瓦斯防治手段在这里面临“水土不服”，非煤系地层有害气体的成因、赋存条件和涌出模式更具独特性。需要对整个工程区域有害气体的“性格脾气”——它们的来源、储量、在何种条件下会以多大规模涌出——进行前所未有的精准“画像”。这项为整个工程绘制“毒气风险地图”的重任，落在了联合攻坚团队的肩上，也为两家单位的合作研究提供了全面升级的契机。

联合团队在苏培东教授的指导下对非煤系地层的有害气体进行了工程全周期的研究。在勘察设计阶段，他们深入分析区域地质构造与油气演化史，明确了有害气体的非煤有机成因，并首创性地建立了适用于水工隧洞小断面、长距离特点的浅层天然气储量计算模型和涌出量预测公式。这相当于在动工前，就测算出了岩层中隐藏的“毒气球”的大致数量和分布。

在施工图阶段，联合团队研发了一套“实时监测-动态预报-快速处置”的防控技术体系：实时监测——配备专职瓦检员和专业检测设备，对有毒有害气体进行持续监测，并严格执行“一炮三检制”和“三人连锁爆破制”；通风管理‌——通过强制通风降低气体浓度，确保氧气含量不低于20%，并防止瓦斯积聚；超前探测‌——利用地质超前预报技术预测前方气体分布，提前制定排放或注浆止气方案；‌防护与应急‌——在高风险区域采用防爆设备、个体自救器，并设置警示标志；一旦瓦斯浓度超标，立即停止施工并疏散人员。

他们构建了基于物联网的有害气体智慧监测网络，结合前期地质预报，实现了对掌子面前方风险的分级预警。针对探测到的高浓度气源型断裂带，联合团队研发了特殊的快速封闭材料与工艺，能像“创可贴”一样及时封堵气体涌出通道。同时，他们建立了专门针对长距离、小断面隧洞的通风动力与效果评价模型，确保任何作业面都能保持安全通风。

最后，基于物联网、大数据与人工智能技术，联合团队构建了隧洞浅层天然气智慧运营监测、报警与救援系统；根据含油气盆地浅层天然气赋存状态、运聚模式、富集规律、危害程度等级，研究施工阶段含油气盆地隧洞浅层天然气防控关键技术；研究利用已有的有机或无机等高分子材料，采用涂（刷）、喷、掺配等方式结合临时支护进行快速封闭，隔绝大部分浅层天然气，以保证施工安全。

亭子口灌区一期工程是一个用现代科技降服自然风险的典型范例。在亭子口灌区一期工程的课题研究中，他们将科学理论与工程实践相结合，建立科学合理的非接触油气富集区水工隧洞有害气体危险性评价及防控体系，取得了多项创新成果。包括：首次在国内开展浅层油气对地下工程危害研究，创新性地提出了针对工程建设的浅层天然气溢出机理、赋存条件、富集模式、储量大小和危害程度分级。

联合团队建立的隧道（洞）开挖影响范围内浅层天然气储量计算模式和洞室掌子面浅层天然气最大涌出量预测公式，对丰富和补充瓦斯隧道的分级评价标准，解释非煤系地层中瓦斯来源问题提供了很好的思路，这些理论成果已成功运用于多项铁路、高速公路等工程。

在亭子口灌区一期工程中，联合团队研究成果直接应用于工程实践，保证了隧洞施工安全，为工程顺利推进提供了技术支撑。随着一项项技术难关被攻克，一条条隧洞相继贯通，川东北大地“望水兴叹”的历史正在被改写。

2025年10月15日，亭子口灌区一期工程全线最后一条高瓦斯隧洞——云雾寨隧洞正式贯通。云雾寨隧洞全长2928米，设计输水流量6.65立方米/秒，该隧洞地质条件复杂：岩体破碎、稳定性差、高瓦斯风险突出、施工难度大、安全风险高。项目团队针对瓦斯隧洞特殊性，严格执行“一炮三检制”和“三人连锁爆破制”，采取超前地质预报等措施，织密施工“安全网”，筑牢风险“防火墙”。该隧洞的贯通不仅打通项目建设的“咽喉要道”，更点燃了全线大干的“攻坚引擎”，联合团队的技术成果在这其中发挥了重要作用，有效保障了施工安全。‌

联合攻关团队依托亭子口灌区一期工程开展的“非接触油气富集区水工隧洞有害气体危害评价与防控关键技术”研究，构建了完整的理论体系和技术方法。随着亭子口灌区一期工程隧洞即将全面贯通，联合团队多项创新成果也得到了实践检验。这些成果不仅保证了工程施工安全，也为我国隧道工程建设领域的有害气体防控提供了全新的技术支撑。（文/丁旭）

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