長隧道掘進通風及防塵技術

謝軍峰

（山西運城路橋有限責任公司，山西 運城 044000）

長隧道掘進通風及防塵技術

謝軍峰

（山西運城路橋有限責任公司，山西 運城 044000）

隧道施工，尤其特長大隧道施工，搞好通風防塵是改善洞內施工環境，提高工作效率的一個重要措施，是采用無軌運輸方式，更要全力搞好。通風防塵主要解決兩方面問題，一是有毒氣體，主要來源于爆破炮煙和內燃機械廢氣；二是粉塵，主要來源于洞內開挖爆破和機械作業揚起的灰塵等。

隧道通風；防塵

1 項目概括

該隧道為特長隧道，采用左右分離，左洞長度2 184 m，右洞長度2 148 m，合計單洞長度4 332 m，折合雙洞長度2 166 m。采用單向坡，左線+0.65%，右線+0.6%。

2 通風方案

2.1 通風方式選擇

2.1.1 通風布置

以通風降塵凈毒為主，狠抓機械凈化，實施水幕降塵，減少污染。通風采用管道壓入式通風方式供風，風機距洞口20 m安設，風管口距工作面60 m左右。為減少通風管路對其他工序作業的影響，主洞通風管設置在左洞左側和右洞右側，輔助工作面的通風管設置在前進方向的左側。

2.1.2 洞口設施

在洞口處設置1臺軟質風管通風，掘進1000m后，洞口300m采用加強型風管。

2.1.3 洞內設施

為加快隧道內排煙速度，節約時間，在洞內根據施工情況安設風機，以吸出的方式進行輔助通風。

2.2 通風設計

2.2.1 設計依據

為了保證施工過程中隧道的工作人員獲得3 m3/min的新鮮空氣，維持隧道內的適宜溫度（15～20℃），并能在爆破后最長排煙時間不大于1 h，出碴時洞內通風良好。

2.2.2 計算依據

（1）隧道單頭掘進最大通風距離2 184 m。

（2）距離較長時通風計算斷面約91 m2。

（3）最多施工人數按80人計算。

（4）施工內燃機械：2臺裝載機，3臺自卸汽車(洞內)共計769 kW（2×155+3×153）計算。

（5）每循環開挖方量319 m3，需炸藥351 kg。

2.2.3 通風計算

（1）影響因素。隧道施工的通風計算因施工方法、隧道斷面、爆破器材、炸藥種類、施工設備不同而變化。按以下幾個方面計算并取其中最大值再考慮漏風因素進行調整，并加入備用系數，作為選擇風機的依據。

（2）按同時爆破炸藥量計算稀釋和排除炮煙所需風量：式中：A：同時爆破炸藥量，kg；

S：通風計算斷面積，m2；

L：最大通風距離，m。

代入已知量計算：

Q1=7.8×[A（S·L）2]1/3/t=7.8×[351×（91×2184）2]1/3/60=3123m3/min

式中：L散：爆破后炮煙的擴散長度，m；

非電起爆：L散=15+A（m）；其余符合意義同前。

代入已知量計算：

Q2=18×S×（A×L散/S）1/2/t=18×91×（351×366/91）1/2/60=1 025 m3/min

式中：Q混壓：壓入風量；

Q混吸：吸出風量；

L入口：壓入風口至工作面的距離，一般取25 m計算。

代入已知量計算：

Q混壓=7.8×(A×S2×L2入口/t)1/3=7.8×(351×912×252/60)1/3=2 431 m3/min

Q混吸=1.3Q混壓=1.3×2 431=3 160 m3/min

式中：k：風量備用系數（取 1.2）；

m：洞內同時工作最多人數；

q：洞內每人每分鐘所需的新鮮空氣量。

代入已知量計算：

Q3=k×m×q=1.2×80×3=288 m3/min

式中：V：洞內允許最小風速（取0.15 m/s）；

S：通風計算斷面積，m2。

代入已知量計算：

表1 1臺通風機的額定相關技術參數

Q4=60×V×S=60×0.15×105=945 m3/min

式中：K：洞內同時作業的內燃機每千瓦需風量，m3/kW；

Ni：洞內同時作業的內燃機總功率。

代入已知量計算：

Q5=K×ΣNi=3×769=2 307 m3/min

以上4方面計算得到的最大風量作為設計通風量。由計算得到的同時爆破炸藥量計算稀釋和排除炮煙所需風量為控制風量。

式中：Q：（1）～（5）計算結果的最大值；

p：漏風系數，本隧道為長大隧道，采用PVC塑料軟管，管徑為1.5 m，漏風系數按1.3考慮。

代入已知量計算：

Q供1=p×Qmax=p×Q混壓=1.3×2 431=3 160 m3/min;

Q供2=p×Qmax=p×Q混吸=1.3×3 160=4 108 m3/min。

2.2.4 通風設備選型

根據以上計算結果，該隧道采用混合式通風時，最大混壓風量為3 160 m3/min，最大混吸風量為4 108 m3/min，選用2SZ型隧道對旋式軸流風機。需風最大時選用2臺2SZ-2-125 A（2×115 kW）風機作為壓入式、1臺2SZ-2-110 B（2×37 kW）風機作為壓入式（每一洞內）。

2.2.5 通風方案實施

根據隧道施工情況及以上計算，結合施工經驗，分3階段進行通風：

（1）當掘進小于1 000 m時，在左、右洞洞口各配1臺軸流式風機進行壓入式通風，通風管用Φ1 500 WSFG通風軟管。

（2）隧道掘進超過1 000 m后，在1 000 m處再安裝1臺2×37 kW風機作吸出式通風。

（3）隧道掘進超過1 500 m后，再串聯1臺2×115 kW風機作壓入式通風。

3 防塵

水幕降塵就是在距掌子面約30 m處設水幕降塵器，點炮人員撤離時打開閥門，炮后30 min關閉。水幕降塵器工作原理是：水幕降塵器打開后，高壓水在高壓風的作用下噴出，其霧化程度高、射程遠，水霧將隧道斷面封閉，充分降塵。

Long Tunneling Operation Well Ventilated and Dust proof Technology

Xie Junfeng

The tunnel construction，the special skill big tunnel construction，does well ventilates dust proof is especially improves in the hole to construct the environment，raises the working efficiency an important measure，especially selects the flexible transport method,must do well with all one’s strength.Ventilates dust proof mainly solves two aspect problems，one kind is the noxious gas，important source in demolition artillery smoke and internal combustion mechanical waste gas；Another kind is the dust，the important source excavates the dust which in the hole the demolition and the mechanical work raise and soon.

tunnel ventilation；dust proof

U 453.5

A

1000-8136(2011)08-0073-02