我国地域辽阔,75%左右的国土是山地或重丘,交通建设中通常会遇到瓦斯隧道。瓦斯隧道施工过程中除了常规隧道施工时具有的塌方、突水/突泥、岩爆等灾害外,还存在因瓦斯引起的瓦斯爆炸、人员中毒窒息、煤与瓦斯突出等特异性灾害,因此其施工过程有很大风险,国内外曾多次发生过因隧道施工管理不善而导致的重大瓦斯事故。因此,深入分析瓦斯隧道施工期瓦斯涌出的影响因素,辨识其施工工艺过程中存在的各种危险源,探讨施工过程中有效的安全评价和管理预警方法,对预防事故、确保安全生产具有十分重要的理论和现实意义。为此,本论文采用文献和现场调研、理论分析、仿真模拟计算等多种方法,对公路瓦斯隧道施工期安全问题从灾害发生的可能形式、安全保障关键技术、安全可靠性评价及安全监管组织设计等方面进行了比较深入的研究,获得了如下有意义成果。1)采用文献和现场调研,对国内外近十年瓦斯隧道建设及其施工期安全管理和评价现状进行文献综合述评,提出应从贴合实际、动态智能信息化、施工全生命周期、多灾种综合等方向对瓦斯隧道施工期安全评价和管理进行研究的发展方向。2)对公路瓦斯隧道全过程施工工艺进行了深入分析,探讨了其中可能发生的重大灾害形式及发生原因。从成煤过程中瓦斯生成量及煤层和围岩赋存瓦斯的条件入手,构建了考虑煤岩自身显微组成、煤化作用程度、煤层储气条件、区域地质构造和工程活动等多方面影响因素在内的隧道所穿越煤系地层瓦斯含量风险评价的多层多指标体系;对瓦斯隧道施工过程中因瓦斯普通(一般)涌出与特殊(异常)涌出两种形式导致的瓦斯爆炸、瓦斯窒息、煤(岩)与瓦斯突出等特异性瓦斯灾害及包括塌方、岩爆和突水突泥等在内的非瓦斯灾害等机理进行了深入分析;3)对瓦斯隧道施工期预测预报技术管理进行了研究。构建了瓦斯隧道超前地质预报技术体系,该体系包括地质条件宏观分析、地质调查和地质编录、综合地球物理勘探方法的实施、超前钻探和综合分析等五个具体的管理和实施步骤;提出在高瓦斯隧道施工期瓦斯监测应将人工监测和自动监测相结合,通过对两种监测方法的对比,建立了将瓦斯浓度划分为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%等四个危险等级进行监测预警的分级管理机制,并制定了相应的瓦斯监测管理制度;提出了利用瓦斯浓度监测曲线中异常起始点、瓦斯浓度变化转折点、瓦斯浓度峰值点等3个重要点位进行施工过程中瓦斯异常涌出识别的定性方法及以摆动量、偏离率和变动率等为评判指标定量预测施工过程瓦斯浓度异常的摆动模型方法。4)对高浓度瓦斯及煤与瓦斯突出等危险的管理和处置对策进行了研究。针对瓦斯隧道施工期风管式和巷道式两种通风方式进行比较,制定了相应的通风管理细则和通风质量管理评估标准;提出了适用于公路瓦斯隧道施工过程的“四位一体”综合防突措施;建立了以隧道埋深、地质构造、钻探时动力现象、瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出初速度、煤体结构类型等因素为煤瓦突出评价指标,以无突出危险、有突出威胁和有突出危险等作为三级别评价标准的瓦斯隧道施工期突出危险综合预测评价方法,并对其进行了实用性验证。5)对公路瓦斯隧道施工期危险性辨识技术进行了研究。将瓦斯隧道施工期危险源划分为固有危险源、触发危险源和本质危险源等三类。为了查清瓦斯隧道施工过程中存在的上述三类危险源,从瓦斯积聚、点火源和管理缺陷等3个方面对瓦斯事故危险源进行辨识,发现该三方面危险源数量分别为19、17和8种,它们均可在瓦斯隧道各施工工序出现,为了对它们进行有效管理,论文将lec法、fta法和支持向量机(svm)有机结合,提出了一种对隧道施工期重大危险源进行分类综合评价的新方法——lfs方法,该法实现了对危险源危险程度综合评价、危险源关键重要度值计算及危险源分类等三方面功能的统一。6)利用系统可靠性分析的go法,在matlab软件平台的simulink仿真包中对其进行仿真建模,实现了瓦斯隧道施工期瓦斯监控系统和通风系统的可靠性评价,分别获得了两安全关键系统的故障率浴盆曲线和可靠性分析曲线。由此据系统的时变工作过程,分别对该两类系统的早期故障期、偶尔故障期和损耗故障期进行了定量划分,并分析了系统早期故障期、偶然故障期和耗损故障期等三个阶段的起因及应采取的相应安全管理措施。7)对瓦斯隧道施工全过程风险进行了评价,确立了地层岩性、地质结构、煤层厚度、隧道埋深及水文地质条件等五类指标为影响瓦斯隧道施工期风险的关键主因素,由此将瓦斯隧道施工期风险划分为四个等级;然后,建立了瓦斯隧道施工期风险等级评价的fda法评价体系及其正规化评价流程,并采用23个瓦斯隧道先验风险样本对其进行学习和回判,获得了相应的风险判别函数;最后,对我国20个瓦斯隧道施工期风险等级进行了验证性评价,所得结果和实际相符,该方法可在同类复杂系统工程施工期风险评价中推广应用。8)采用fta法对公路瓦斯隧道施工期安全事故进行了全面分析,获得了事故发生的75种最小割集途径及预防事故的33种最小径集途径,由此提出了可实施动态安全监管的矩阵式组织结构模式,该模式包括勘查设计科、电气设备科、技术指导科、现场检查科、后勤救援科、现场检查科、后勤救援科、机动运输科等6类典型职能部门。对该6类职能部门归口管理的事故基本原因事件进行了配置,全面设置了其不同层次的安管岗位,制作了相应的职位说明书,厘定了相应岗位的安全职责。论文主要创新点如下:1)在matlab软件平台的simulink仿真包中利用go法对瓦斯隧道施工期瓦斯监控系统和通风系统进行仿真建模计算,实现了瓦斯隧道施工期的安全可靠性评价;获得了两安全关键系统的故障率浴盆曲线和可靠性分析曲线;给出了系统早期故障期、偶然故障期和耗损故障期三阶段的起因及相应安全管理措施。2)确立了地层岩性、地质结构、煤层厚度、隧道埋深及水文地质条件等五类指标为影响瓦斯隧道施工期风险的关键主因素;将瓦斯隧道施工期风险划分为四个等级,建立了瓦斯隧道施工期风险等级动态评价的FDA法评价体系及其正规化评价流程,并采用大量瓦斯隧道工程实例对其进行了实用性验证。3)采用FTA法对公路瓦斯隧道施工期安全事故进行分析,获得了事故发生的75种最小割集途径及预防事故的33种最小径集途径;提出了可实施动态安全监管的矩阵式组织结构模式;并对其职能部门归口管理的事故基本原因事件进行了配置,全面设置了不同层次的安全管理岗位,制作了相应的职位说明书,厘定了相应岗位的安全职责。论文所得研究成果在其依托工程中获得了有效验证,可在类似工程中推广应用。