徐家灣高瓦斯隧道施工用電與通風設計

摘要：本文通過理論與實踐的相結合，根據巴達鐵路站前I標徐家灣高瓦斯隧道施工情況和特點，采取的用電與通風方案，并在實踐中得到了充分肯定，具有較好的推廣價值。

關鍵詞：長大隧道 高瓦斯 施工用電與通風

1 工程概況

徐家灣隧進口里程D2K55+831，出口里程DK60+

483，中心里程DK58+157，隧道全長4652m，最大埋深248m，全隧位于為5.7‰的下坡。DK56+400～DK59+700為高瓦斯段，長3300m，其余地段為低瓦斯段。

徐家灣道圍巖分級為Ⅲ～Ⅴ級；圍巖襯砌類型，其中Ⅲ級圍巖3456m，占總長度的74.3%；Ⅳ級圍巖900m，占總長度的19.35%；Ⅴ級圍巖296m，占總長度的6.36%。

隧道施工采用新奧法兩端進洞方案施工。Ⅲ、Ⅳ、V級圍巖采用上下臺階開挖，濕噴工藝支護。人工風鉆打眼，3#煤礦炸藥、煤礦延時電雷管起爆，光面爆破，無軌運輸。出碴采用挖掘機和裝載機挖、裝，自卸汽車運輸。二次襯砌采用模板臺車襯砌，混凝土在洞外集中拌和，混凝土運輸車運輸，泵送入模。瓦斯檢測采用人工檢測和自動檢測相結合的檢測方式。

2 施工用電總體思路

本隧道采用雙路供電：單口采用兩臺變壓器，進口計劃采用兩個630KVA變壓器，出口計劃采用一臺630KVA變壓器和一臺500KVA變壓器。下面以出口為例進行說明和驗證。

500KV變壓器管1臺空壓機、一個單機JS60攪拌站、隧道照明、駐地照明、兩臺排風機；630KV變壓器管3臺空壓機、2臺壓入式風機、1臺地泵和1臺二襯臺車等。

本隧道供電按照在電纜接頭處采用防爆處理的配置，在使用過程中嚴格按照瓦斯濃度＜0.4%時，正常供電；瓦斯濃度≥0.4%且＜0.5%時，通過加強通風降低瓦斯濃度；瓦斯濃度≥0.5%時，停止施工供電，關閉機械，撤離人員，查找隱患，加強通風。

3 施工用電計算

3.1 變壓器容量計算

根據施工現場實際用電特點，按需要系數法計算用電負荷。

根據經驗值

需要系數KC選0.65。

機械效率η取0.9。

功率因數cosφ取0.85。

變壓器的總容量為：

S=KC×∑P/（η×cosφ）=0.65×773/（0.9×0.85） =656（KVA）

由于二襯施工時，風機不需滿荷運轉，且與開挖同步時不能進行濕噴作業，故變壓器容量選擇為630KVA合適的。

需要系數KC選0.65，機械效率η取0.9，功率因數cosφ為0.85。

變壓器的總容量為：

S=KC×∑P/（η×cosφ）=0.65×580/（0.9×0.85） =493（KVA）

故變壓器容量選為500KVA。

3.2 施工電線配置 本隧道施工用電采用三相五線制，動力線與照明線分開布設。隧道單口掘進2300m，洞口到洞內1800m的動力線采用185mm2，其它采用150 mm2；為保證電流損耗過大，特在洞口至洞內800m線路右側下錨段安裝一臺增壓器，在1800m的線路右側避車洞處再增加一臺增加器；照明線路采用16mm2。

3.3 隧道照明 成洞地段每20m安裝一個45W節能燈；二襯至掌子面之間所有開關均為防爆開關，電纜為防爆電纜，每20m安裝一個45W防爆燈；二襯臺車上兩端頂上各安裝2個45W的防爆燈和1個400W的大型防爆燈；開挖臺車上每層平臺頂端各安裝1個45W的小型防爆燈，頂平臺安裝4個400W的大型防爆燈對著掌子面照射，保證掌子面施工時光照充足，保障安全施工。

4 通風設計

正洞采用線路左側壓入式通風；線路右側安裝風機加速排風方案。

在隧道正洞單口安裝2臺SDF（c）-NO.11（2×110KW）型軸流風機通過φ1.5m雙抗風管（阻燃、抗靜電）將新鮮空氣送至正洞，當隧道掘進超過1500m時增加一個50 KW型軸流風機進行加速壓入新鮮空氣。由于本隧道為高瓦斯隧道，每個隧道口成立一個通風小組，每班3人，3個班組，24h連續值班，同時做好通風記錄，進行數據分析指導施工和及時上報通風記錄。

4.1 通風計算 隧道進出口通風計算

4.1.1 根據同一時間，洞內工作人員數計算 Q1=K.M.Qn；K——風量備用系數，采用1.2；M——同時在洞內工作人數（取60人）；Qn——每人工作人員所需新鮮空氣，取4m3/min，計算得：Q1=288

m3/min。

4.1.2 按照爆破作業確定風量

風管采用阻燃、抗靜電軟風管，直徑1.5m，百米損耗率p100=1%，則風管漏風系數p=■=1.21，施工按2300m計算。

A——掘進巷道的斷面面積，考慮到超挖情況，一般地段選擇70m2。

風流有效射程l＝4＝4＝33.46。

則＝11.15，查表得沿程系數K≈0.6。

G——同時爆破的炸藥量（kg），取150。

臨界長度L=12.5=12.5×＝439m。

ψ——淋水系數，取0.8。

b——炸藥爆炸時的有害氣體生成量，根據本隧道的情況取40。

t——通風時間（min），取30。

代入以上數據

Q2=1093m3/min。

4.1.3 按照獨頭坑道瓦斯涌出量計算所需風量：

Q3=QCH4×K÷（Bg－Bg0）=3.03×1.6÷（0.5%-0）=970m3/min。

QCH4——按瓦斯最大涌出量3.03m3/min。

K——瓦斯涌出的不均衡系數，取1.6。

Bg——工作面允許的瓦斯濃度，取0.5%。

Bg0——送入風流中的瓦斯濃度，取0。

4.1.4 根據風速要求計算風量

Q＝V×60×A＝0.5×60×70＝2100m3/min

4.1.5 風機風量計算：取以上風量的最大值2100m3/

min，則

正洞風機風量為Qm=PQ=1.21×2100=2541m3/min

4.2 風機及風管配置 根據風量計算要求正洞單口選用的型號為：2臺SDF（c）-NO.11（2×110KW）型軸流風機同時在1500m處增加一臺50KW軸流風機供風，可滿足隧道需求風量4919m3/min要求。

正洞通風管選用抗靜電阻燃風管，直徑為1.5m。為保證風管順直，根據現有模板臺車結構，在模板臺車上設置φ1500mm鋼筒，風管從鋼筒中通過。（如下圖）

5 通風用電注意事項

5.1 特殊工序執行嚴格的動火制度，瓦檢員全程監控，無專職瓦檢員監控不得實施作業。

5.2 隧道采用濕噴工藝，降低了隧道灰塵，改善了施工環境。

5.3 高瓦斯隧道采用瓦電閉鎖裝置。

5.4 二襯臺車、開挖臺車、防水板臺車上各配置有效滅火器不少于4個。

6 結束語

通過徐家灣高瓦斯隧道通風和用電方案的施工經驗，為類似工程施工提供了參考和借鑒，關鍵有以下幾個方面的內容：

6.1 加強通風，瓦斯自動監控系統與人工監控系統相結合能控制住濃度避免超限。

6.2 通過本隧道施工經驗，二襯至掌子面采用防爆電纜、防爆開關、防爆型照明燈，其它地段采用非防爆型；采用非防爆機械切實可行。

6.3 為保證長大隧道電流降低過多，采用185mm2鋁芯線每800m～1000m增加一臺三相增壓增流變壓器能保證電壓穩定滿足施工要求。

6.4 為加快隧道排煙降塵，每800m增加一臺22～30KW射流風機能保證隧道爆破后3h煙基本排完，灰塵大量降低，加快了施工進度。

參考文獻：

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