長距離隧道施工中的通風(fēng)設(shè)計(jì)研究

文/田力

1 工程概況

1.1 工程基本情況

蘭海高速公路重慶至遵義段的擴(kuò)容工程CZTJ-7合同段起點(diǎn)在桐梓縣的大河鎮(zhèn)開肩堡大橋橋尾，桐梓隧道的右洞為YK34+530～YK40+546，全長達(dá)到了6.016km；桐梓隧道的左洞是ZK34+508～ZK40+510，全長達(dá)到了6.002km；整體的排風(fēng)道長為178.88m，一斜井長為1626.88m，二斜井為1499m，排風(fēng)道長達(dá)到了117.25m。其中，ZK39+890～ZK40+090 階段，全長為200m，頂板埋深在469～518m 之間，YK39+970～YK40+210 階段，該階段的全長達(dá)到了240m，頂板的埋深在464～498m 之間，本段隧道穿過了高瓦斯地層，屬于高瓦斯工區(qū)，在開發(fā)過程中存在著一定的安全危險(xiǎn)性，很容易就會(huì)導(dǎo)致瓦斯出現(xiàn)爆炸的情況[1]。

在該研究區(qū)域的煤層過程中，其瓦斯的涌出量在1.37～7.17m3/min 左右，瓦斯的最大壓力甚至可以達(dá)到1.5MPa。首先，依據(jù)相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)桐梓隧道的左幅以及右幅屬于瓦斯的突出地區(qū)，桐梓隧道是一個(gè)瓦斯的突出隧道，在該隧道進(jìn)行施工過程中，其通風(fēng)的難點(diǎn)就在于長距離問題，尤其是斜井端的左洞的最常通風(fēng)距離甚至達(dá)到了3096m；其次，在該區(qū)域的瓦斯涌出量非常大，因此如何頂住瓦斯壓力大的問題，然后解決施工的通風(fēng)成了整個(gè)研究施工的重點(diǎn)內(nèi)容；最后，通風(fēng)管理是整個(gè)通風(fēng)施工的關(guān)鍵，同樣也是重點(diǎn)內(nèi)容，合理進(jìn)行通風(fēng)管理是非常重要的。如果想要安全且快速施工的話，我們就必須要從三方面著手，分別為通風(fēng)方案、通風(fēng)的設(shè)備以及通風(fēng)的管理，計(jì)算好風(fēng)量，并且選擇好通風(fēng)的方式，采取國內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備，利用新型的葉片風(fēng)機(jī)以及高效率的節(jié)能風(fēng)機(jī)和親密性比較好的螺旋風(fēng)管，再加上合格的通風(fēng)管理，就能夠有效地將漏風(fēng)率控制在50%以內(nèi)[2]。

1.2 通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在針對(duì)長距離隧道施工過程中，其通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是有著嚴(yán)格要求的。通風(fēng)過程當(dāng)中氧氣的含量不能夠小于20%；一氧化碳的最高允許濃度在30mg/m3；同時(shí)隧道當(dāng)中的包含的二氧化碳的含量絕對(duì)不能夠超過0.5%；隧道中的最高平均溫度不能夠超過28℃；隧道內(nèi)施工所產(chǎn)生的噪音的音量不能夠超過90bB；在施工過程中，隧道內(nèi)最小的排塵風(fēng)速不能夠小于0.5m/s，否則很容易導(dǎo)致洞內(nèi)的粉塵濃度超標(biāo)。

除此之外，通風(fēng)設(shè)計(jì)的參數(shù)取值也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在爆破后，掌子面20m 回風(fēng)流中瓦斯的濃度必須要小于0.5%；隧洞中的最小需風(fēng)量每人不能夠小于4mm3/min；隧洞當(dāng)中的最小的風(fēng)速不能夠小于0.25m/s；隧洞當(dāng)中的瓦斯?jié)舛缺仨氁∮?.5%。

2 對(duì)于隧道施工過程中進(jìn)行施工通風(fēng)的主要目的

首先，為施工工作人員提供足夠新鮮的空氣，以防工作人員在施工過程中出現(xiàn)缺氧的情況；其次，有效地通過新鮮的送風(fēng)來沖淡或者排除隧道中包含著的一些有害氣體以及施工當(dāng)中產(chǎn)生的煙塵，使其能夠降到國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)；再次，為了能夠有效地創(chuàng)造一個(gè)良好的勞動(dòng)氣候條件；最后，為了能夠更好地完成施工，使工人能夠加快施工速度，確保整個(gè)工程的施工質(zhì)量。

3 通風(fēng)方案以及通風(fēng)設(shè)備安裝

3.1 主洞口的進(jìn)口端通風(fēng)

從主洞口開始，往遵義方向進(jìn)行獨(dú)頭掘進(jìn)，采取的是壓入式通風(fēng)，左洞長度為3037m，右洞的通風(fēng)長度在3135m，在隧道的主動(dòng)口各設(shè)置一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，進(jìn)行壓入式通風(fēng)風(fēng)機(jī)和洞口之間的距離不能夠小于20m[3]。

3.2 斜井端通風(fēng)

在本次工程的斜井端通風(fēng)過程當(dāng)中，主要可以分成四個(gè)階段。

3.2.1 第一階段

在這個(gè)階段中，一井和二井需要采取獨(dú)頭掘進(jìn)的方式，斜井和主洞并不是連在一起的，一號(hào)斜井掘進(jìn)到風(fēng)道和右洞的交叉位置，二號(hào)斜井則是需要行進(jìn)到斜井和右洞的交叉位置上面，然后在交叉口采取三通連接分別送風(fēng)方法。在一井和二井的隧道口各放置一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，進(jìn)行壓入式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)跟洞口之間的距離不能夠小于20m。

3.2.2 第二階段

在二號(hào)斜井進(jìn)入了主洞口后，右洞向出口跟進(jìn)口兩個(gè)端分別進(jìn)行掘進(jìn)，把橫洞看作是施工的通道，工作人員需要通過這里進(jìn)入左洞完成施工。左洞分別需要向出口跟進(jìn)口兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行掘進(jìn)，向進(jìn)口端掘進(jìn)，需要行進(jìn)到一斜井和主洞交叉以及二斜井交叉的起點(diǎn)在ZK37+545 的位置上面，掘進(jìn)的長度為120m。在一斜井和主洞口交叉位置，通過主洞進(jìn)行反向剝皮施工，施工完畢之后，企業(yè)排風(fēng)道剩余部分為45.8m，到一斜井進(jìn)行貫通，使用壓入式通風(fēng)的方法。長度為左洞2117m，右洞2041m，在兩個(gè)洞口各設(shè)置兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，送入新鮮的空氣，一臺(tái)使用另外一臺(tái)備用，同樣，風(fēng)機(jī)距離洞口的距離不能夠小于20m。在二斜井和右洞交叉位置設(shè)置一臺(tái)防爆射流機(jī)，幫助引導(dǎo)洞內(nèi)的一些污風(fēng)的排放，利用二斜井作為回風(fēng)道，在這個(gè)施工階段，一斜井和主洞貫通以及六號(hào)車型橫洞正式形成。

3.2.3 第三階段

一號(hào)斜井跟左洞貫通以及5-1 橫洞形成后，左右洞掌子面向出口端進(jìn)行掘進(jìn)。施工到橫洞所有工序全部完成，開始進(jìn)入第三段的通風(fēng)，通風(fēng)時(shí)采取的是巷道式的通風(fēng)，右洞為1300m，左洞為1230m，把第二階段的風(fēng)機(jī)放到洞內(nèi)，然后對(duì)其進(jìn)行防爆改裝，風(fēng)機(jī)前面全部都要安設(shè)風(fēng)門，靠近掌子面車型橫道貫通后，需要及時(shí)在洪洞設(shè)置風(fēng)門，防止出現(xiàn)風(fēng)流短路的情況。左洞污風(fēng)靠近掌子面排出，一共設(shè)置四臺(tái)風(fēng)機(jī)，兩臺(tái)使用，另外兩臺(tái)備用。另外，依據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際施工情況，在施工過程中還需要在洪洞位置設(shè)置一臺(tái)功率射流風(fēng)機(jī)，幫助引導(dǎo)污風(fēng)排放，一斜井作為進(jìn)風(fēng)道，二斜井作為回風(fēng)道。

3.2.4 第四階段

主洞進(jìn)口端和斜井貫通左右掌子面向出口端掘進(jìn)，經(jīng)過瓦斯段，一直到最終的同段施工結(jié)束，也就是我們所說的第四個(gè)施工階段。在該施工階段中，整段都為高瓦斯的地區(qū)，一般來說為了保證安全性，采取的都是巷道式通風(fēng)，橫洞之前設(shè)置好四臺(tái)風(fēng)機(jī)，通風(fēng)長度為右洞1340m，左洞1245m。在施工時(shí)我們需要保持最前方的橫洞使用，后方橫洞需要及時(shí)進(jìn)行風(fēng)門封堵。在施工過程中，在橫洞設(shè)置一臺(tái)小功率的射流風(fēng)機(jī)，幫助引導(dǎo)污風(fēng)；在右洞施工過程中，二斜井和右洞交叉位置設(shè)置一臺(tái)防爆射流機(jī)，一共設(shè)置三臺(tái)防爆射流機(jī)，以便有效引導(dǎo)隧洞內(nèi)的污風(fēng)排放。

3.3 風(fēng)機(jī)安裝

在進(jìn)行風(fēng)機(jī)安裝的過程中，需要注意風(fēng)機(jī)必須要水平安裝，通過螺栓固定到支架上面，距離風(fēng)口5m 以內(nèi)不能夠有任何物體擋住進(jìn)口，而且洞口應(yīng)該置于洞門外20m 左右；如果是瓦斯工區(qū)的話，絕對(duì)不能夠小于50m，整個(gè)風(fēng)機(jī)使用鋼架來對(duì)其進(jìn)行固定，所連接的風(fēng)管必須要有單獨(dú)的支撐，不能把所有的重量都加在風(fēng)機(jī)上面。另外，電機(jī)控制柜需要放在干凈，無灰塵的地方。

3.4 風(fēng)管布置

在布置風(fēng)管的時(shí)候，必須要做到平穩(wěn)，也就是說在布置風(fēng)管時(shí)使其保持水平無起伏，進(jìn)行垂直布設(shè)，不能夠出現(xiàn)彎曲，風(fēng)筒不能夠出現(xiàn)扭曲的情況。在布設(shè)風(fēng)筒的時(shí)候，需要做到緩慢拐彎，盡量增大其曲律的半徑，不同直徑的風(fēng)筒需要進(jìn)行過渡，避免出現(xiàn)斷面的突然變化，減少膠皮風(fēng)筒漏風(fēng)的情況。除此之外，風(fēng)筒可能會(huì)在運(yùn)輸過程中被其他的一些工具劃破，一旦出現(xiàn)這樣的情況，需要及時(shí)粘貼。一些比較大的破口，可以先縫合，然后再粘補(bǔ)。

3.5 風(fēng)管修補(bǔ)措施

如果通風(fēng)管道外面只是存在著一點(diǎn)輕微破損的話，可以使用密封膠帶來對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)即可。如果通風(fēng)管道的內(nèi)表面出現(xiàn)了破損，那么也可以使用專門的修補(bǔ)膠來對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)。如果通風(fēng)管道的外表面的鋁箔層直接出現(xiàn)了破損，但是其保溫層沒有出現(xiàn)損壞的話，我們可以使用一個(gè)合格的鋁片來對(duì)其進(jìn)行替換。如果通風(fēng)管道的管壁破損已經(jīng)達(dá)到了保溫層，那么就需要將破損的地方切下來，開出搭口，選擇一個(gè)完好的板材，依據(jù)板材的尺寸切割好，然后留下接口，在四周涂上修補(bǔ)膠以及粘合膠，依據(jù)相關(guān)的工藝規(guī)范對(duì)其進(jìn)行密封。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要以桐梓隧道通風(fēng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)研究為例進(jìn)行了相關(guān)的探討以及通風(fēng)施工設(shè)計(jì)，能夠有效提升隧道內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，并且有利于加快整個(gè)工程的進(jìn)度，為工作人員創(chuàng)造一個(gè)更加良好的勞動(dòng)環(huán)境。