長大瓦斯隧道施工通風(fēng)控制技術(shù)

郝超斌

摘 要：施工通風(fēng)直接影響長大瓦斯隧道的施工安全和質(zhì)量，是瓦斯隧道施工中必須解決的關(guān)鍵問題。結(jié)合瓦斯隧道實體工程，詳細(xì)闡述了瓦斯隧道的施工通風(fēng)技術(shù)，為解決瓦斯隧道施工通風(fēng)問題積累了技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：瓦斯隧道；施工；通風(fēng)

中圖分類號：U453.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0087-02

1 工程概況

隧道洞身DK101+736.97～DK103+911.99段2175.02m長位于半徑R=2000m的左偏曲線上，其余地段均位于直線上，全隧分布為5.4‰，5.1‰的上坡。隧區(qū)上覆地層為第四系全新棄填層（Q4ml2）、坡洪積層（Q4dl+pl）、坡殘積層（Q4dl+el）、崩坡積層（Q4dl+col）；基巖為侏羅系中下統(tǒng)自流井組（J1-2z），下統(tǒng)珍珠沖組（J1z）砂泥巖層；三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）砂巖，頁巖夾煤層；中統(tǒng)雷口坡組（T2l）白云巖夾泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r；下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）灰?guī)r、白云巖、巖溶角夾巖溶角礫巖地層，為瓦斯隧道，通風(fēng)為其施工的重點和難點。

2 施工通風(fēng)

根據(jù)確定的施工方案和工期安排以及施工順序情況采用長管路壓入式通風(fēng)形式，如圖1所示。

（1）風(fēng)量計算。按照隧道洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)、同時爆破的最多炸藥量、洞內(nèi)燃機械作業(yè)廢氣的稀釋及洞內(nèi)允許最小風(fēng)速四種情況分別計算，取其中最大的數(shù)值，再考慮漏風(fēng)因素進(jìn)行調(diào)整，并加備用系數(shù)后作為選擇風(fēng)機的依據(jù)。①按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算。工作面需要風(fēng)量Q1=kmq，式中：Q—所需風(fēng)量，m3/min；k—風(fēng)量備用系數(shù)；常取k=1.1～1.2；m—洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)；q—洞內(nèi)每人每分鐘需要的新鮮空氣量，瓦斯隧道取4m3/min。②按照同時爆破的最多炸藥量計算。工作面需要風(fēng)量Q2= （m3/min），式中：t—通風(fēng)時間（min）；G—同時爆破炸藥用量（kg）；S—隧道斷面積（m2）；L—掌子面滿足下一循環(huán)施工的長度（m）。③按內(nèi)燃機作業(yè)廢氣稀釋的需要計算。Q3=niAi，式中：ni—洞內(nèi)同時使用內(nèi)燃機作業(yè)的總KW數(shù)；Ai—洞內(nèi)同時使用內(nèi)燃機每KW所需的風(fēng)量，一般按照3m3/min計算。④按洞內(nèi)允許最小風(fēng)速計算。Q4=60VS，式中：V—洞內(nèi)允許最小風(fēng)速m/s，全斷面開挖時為0.15m/s，分部法開挖為0.25m/s；S—坑道斷面積（m2）。計算結(jié)果見表1。根據(jù)風(fēng)量的計算結(jié)果，隧道工作面所需風(fēng)量取其中最大的數(shù)值Q=2130m3/min。在用管道壓入式通風(fēng)中考慮漏風(fēng)因素，根據(jù)漏風(fēng)系數(shù)計算風(fēng)機風(fēng)量：Q太供=，式中：β-為常數(shù)；L-為通風(fēng)管道長度；Q-隧道工作面所需風(fēng)量，結(jié)果見表2。

（2）風(fēng)壓計算。①管道阻力系數(shù)。風(fēng)阻系數(shù)Rf=6.5aL/D5，摩阻系數(shù)，取軟管直徑D=1.5m。管道長度L=980m、1525m、1020m。②風(fēng)管直徑選擇。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，為減小全管路通風(fēng)阻力，減小風(fēng)管壓力，減少風(fēng)管接頭數(shù)量，風(fēng)管漏風(fēng)及管內(nèi)摩擦阻力，選用風(fēng)管直徑為1.5m的高強低阻止燃PVC增強維綸布拉鏈?zhǔn)杰浌?，?jié)段長度50～100m。③管道阻力損失。管道阻力損失Hf=RfQjQi/3600+HD+H其他，式中：Qj—通風(fēng)機供風(fēng)量，取設(shè)計風(fēng)量，m3/min；Qi—管道末端流出風(fēng)量，m3/min；HD—隧道內(nèi)阻力損失取50；H其他—其他阻力損失取60；風(fēng)機設(shè)計全壓H=Hf=RfQjQi/3600+110；計算結(jié)果見表3。

（3）風(fēng)機功率計算。風(fēng)機功率計算公式：W=QHK/60η；式中：Q—風(fēng)機供風(fēng)量；H—風(fēng)機工作風(fēng)壓；η—風(fēng)機工作效率，取80%，K—功率儲備系數(shù)，取1.05；計算結(jié)果見表4。通風(fēng)管分別采用φ1500的高強長纖維布基拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管。風(fēng)管節(jié)長100m，其漏風(fēng)系數(shù)小于0.02，平均百米靜壓損失不大于70Pa。本隧道進(jìn)口工區(qū)采用2臺SDF（c）-NO14軸流風(fēng)機，橫洞工區(qū)采用3臺SDF（c）-NO13軸流風(fēng)機，出口工區(qū)2臺SDF（c）-NO14軸流風(fēng)機，各有一臺為備用。

（4）通風(fēng)設(shè)備的選擇。根據(jù)上述風(fēng)量與風(fēng)壓計算結(jié)果，隧道施工通風(fēng)采用SDF（c）型隧道軸流風(fēng)機。風(fēng)機具體參數(shù)見表5。

（5）高壓供風(fēng)。高壓風(fēng)采用螺桿式空壓機電動空壓機組成的移動壓風(fēng)站集中供風(fēng)方式，移動壓風(fēng)站隨著正洞隧道的掘進(jìn)移動，空壓機的位置距開挖面的距離始終保持在1km范圍以內(nèi)。高壓風(fēng)采用電動空壓機組成壓風(fēng)站集中供風(fēng)方式為主。高壓風(fēng)管采用φ150mm無縫鋼管，進(jìn)洞后采用托架法安裝在邊墻上，沿全隧道水溝上50cm位置布置，高度以不影響仰拱及鋪底施工為宜。主管道每隔300m分裝閘閥和三通，以備出現(xiàn)涌水時作為排水管使用，管道前段距開挖面30m距離主風(fēng)管頭接分風(fēng)器，用高壓軟管接至各風(fēng)動工具。隧道為雙線隧道，正洞斷面比較大，每個作業(yè)面考慮安排15臺風(fēng)槍；橫洞斷面較小，每個作業(yè)面考慮安排10把風(fēng)槍，進(jìn)入正洞后，每個作業(yè)面考慮安排15把風(fēng)槍。每臺耗風(fēng)按3.5m3/min計，噴射混凝土濕噴機耗風(fēng)量按16m3/min計。根據(jù)計算所得總耗風(fēng)量，隧道進(jìn)口工區(qū)、橫洞工區(qū)和出口工區(qū)空壓機站均采用6臺20m3/min空壓機。

3 結(jié)語

瓦斯隧道除了通風(fēng)方案設(shè)計正確，風(fēng)機、風(fēng)管選擇合理外，關(guān)鍵要加強管路的安裝、維護(hù)與管理，在“防漏降阻上下功夫”，使全管路的平均百米漏風(fēng)率控制在1%以下；風(fēng)管安裝做到平順、挺直、緊扎、安穩(wěn)，風(fēng)管破損及時修補，以減少接頭、破損漏風(fēng)和降低局部阻力。采用上述方法，安全順利地完成了該瓦斯隧道的施工，表明采用的通風(fēng)技術(shù)是成功的，可供同類工程參考。

參考文獻(xiàn)

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