瓦斯隧道施工通風(fēng)技術(shù)運用與分析

■王一晗 ■中鐵二十四局集團(tuán)有限公司，上海 200071

1 工程概況

隧道按單洞分離式設(shè)計，左右線相距26-50m。隧道長度為:左線6123米;右線6115米，隧道凈寬10．25m，凈高5．0m。隧道出口共2540米主要穿越炭質(zhì)泥巖層，表現(xiàn)為瓦斯涌出。解決好施工通風(fēng)確保排放瓦斯通風(fēng)效果能夠防止瓦斯隧道施工過程中發(fā)生瓦斯爆炸或煤與瓦斯突出事故。

2 通風(fēng)方案選擇

2．1 通風(fēng)方式選擇

隧道通風(fēng)方式一般分為巷道式和管道式兩種，其中巷道式通風(fēng)需設(shè)置坑道，不利于工程成本，所以本隧道優(yōu)選管道式通風(fēng)方式。而管道式按送風(fēng)方式不同可分為壓入式、抽出式和混合式三種。壓入式通風(fēng)是將通風(fēng)機(jī)安設(shè)在洞口附近，通過通風(fēng)管將新鮮風(fēng)壓送到開挖工作面，并將污風(fēng)沿隧道排除洞外。其優(yōu)點是通風(fēng)機(jī)位置固定，風(fēng)筒有效射程長，缺點是排煙速度慢，通風(fēng)耗能多。抽出式通風(fēng)是將通風(fēng)機(jī)安設(shè)在開挖工作面污染源附近，通過通風(fēng)管將開挖工作面污風(fēng)排除洞外，優(yōu)點是排煙效率高，缺點是通風(fēng)機(jī)位置隨隧道掘進(jìn)不斷前移，施工不便。混合式通風(fēng)需設(shè)兩套風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒，一般只在長隧道、對通風(fēng)要求高等情況下使用［1］。

隧道單口掘進(jìn)長度3065m，根據(jù)施工進(jìn)度分階段采取壓入式和混合式通風(fēng)方案。

第一區(qū)段:單口掘進(jìn)長度≤1000m時采用壓入式通風(fēng)。如圖1所示，正洞設(shè)置通風(fēng)機(jī)，配風(fēng)管組成壓入式通風(fēng)系統(tǒng)。

圖1 第一區(qū)段通風(fēng)方案(撼進(jìn)長度≤1000m

第二區(qū)段:單口掘進(jìn)長度＞1000m時采用混合式通風(fēng)。如圖2所示，正洞和開挖工作面均設(shè)置風(fēng)機(jī)，配兩套風(fēng)管組成混合式通風(fēng)系統(tǒng)。

圖2 第二區(qū)段通風(fēng)方案(撼進(jìn)長度＞1000m)

2.2 隧道施工期間所需風(fēng)量計算

管道通風(fēng)所需風(fēng)量根據(jù)隧道內(nèi)同時工作最多人數(shù)、爆破作業(yè)瓦斯涌出量、最小風(fēng)速等分別進(jìn)行計算，并取其最大值作為設(shè)計風(fēng)量［2］(公式詳見各種文獻(xiàn))。計算得第一區(qū)段工作面所需風(fēng)量為2327m3/min，第二區(qū)段工作面所需風(fēng)量為1008m3/min，如表1。

表1 區(qū)段所需風(fēng)量表

區(qū)段 第一區(qū)段第二區(qū)段按爆破作業(yè)瓦斯涌出量計算需風(fēng)量(m3/min) 2327 437按最低風(fēng)速0．15m/s計算需風(fēng)量(m3/min) 990 990工作面最大所需風(fēng)量(m3/min) 2327 1008

2．3 通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量確定

風(fēng)機(jī)供風(fēng)量=管道漏風(fēng)系數(shù)×工作面最大所需風(fēng)量。風(fēng)機(jī)供風(fēng)量第一區(qū)段為 1．30×2327=3025m3/min，第二區(qū)段為 1．20 ×1008=1210m3/min。

2．4 風(fēng)壓計算

第一區(qū)段選擇φ1．5m風(fēng)管，第二區(qū)段選擇φ1．8m風(fēng)管(公式詳見各種文獻(xiàn))，風(fēng)壓計算結(jié)果如表2。

表2 風(fēng)壓計算結(jié)果表

2．5 通風(fēng)設(shè)備配置

選用兩臺SFD-1-NO．12．5型單速葉片可調(diào)式通風(fēng)機(jī)。第一區(qū)段將兩臺通風(fēng)機(jī)布置在洞口，配φ1．5m風(fēng)管組成壓入式通風(fēng)系統(tǒng);第二區(qū)段將兩臺通風(fēng)機(jī)分別布置在洞口和開挖面附近，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使洞內(nèi)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)能力大于洞口風(fēng)機(jī)20～30%，配φ1．8m風(fēng)管組成混合式通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)機(jī)參數(shù)見表3。

表3 通風(fēng)機(jī)參數(shù)表

2．6 后期維護(hù)

隧道采用不間斷24h通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)的啟動、變速、停止由監(jiān)控中心調(diào)試指揮，由專職的通風(fēng)機(jī)司機(jī)按規(guī)程要求操作。盡量減少通風(fēng)機(jī)停機(jī)次數(shù)，發(fā)揮連續(xù)運轉(zhuǎn)性能。日常和定期相結(jié)合地檢修維護(hù)通風(fēng)設(shè)施，定期測試洞內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)量、氣溫、氣壓、瓦斯?jié)舛鹊炔⒆鞒鲈敿?xì)記錄。通風(fēng)機(jī)房附近20m范圍內(nèi)不得有火源，通風(fēng)機(jī)前后不得停放閑置機(jī)具和堆積雜物。通風(fēng)機(jī)設(shè)置兩路電源并裝設(shè)風(fēng)電閉鎖裝置，必須安裝專用電表，安裝過載限壓等保護(hù)裝置，經(jīng)常檢查通風(fēng)機(jī)支架、風(fēng)管承重索。

3 總結(jié)

隧道施工現(xiàn)場實測隧道通風(fēng)狀況良好，通過遙控自動化瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)對隧道瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，開挖面爆破后瓦斯?jié)舛茸罡咧颠_(dá)到0．45%，爆破后，隧道通風(fēng)系統(tǒng)以最大風(fēng)速通風(fēng)排污，通風(fēng)1h后到下次鉆孔或爆破前，持續(xù)通風(fēng)下隧道瓦斯?jié)舛绕椒€(wěn)維持在0．05%以下，鉆孔后由于巖體面瓦斯溢出，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0．1%，小于隧道正常施工瓦斯?jié)舛茸畲笙拗?．3%，人工輔助監(jiān)測記錄隧道瓦斯?jié)舛任催_(dá)到0．5%，且隧道內(nèi)最低風(fēng)速大于1m/s［3］，整個隧道施工過程，通風(fēng)技術(shù)滿足安全生產(chǎn)要求，未發(fā)生瓦斯事故，可為今后類似瓦斯隧道工程的修建提供參考。

［1］王虎盛．瓦窯嶺瓦斯隧道施工通風(fēng)技術(shù)［J］．北方交通，2011，(1):50-51．

［2］TB10120-2002，鐵路瓦斯隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［3］TB10304-2009，鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程［S］．