鉆爆法隧道施工中的粉塵治理

吳貴毅

(貴州省橋梁建設集團)

1 工程概況

某一工程隧道全長14 693 m，隧道正洞內軌頂面以上凈空面積為92 m2，全隧按錨噴構筑法設計，光面爆破，輔以超前地質預報、監控量測等信息化手段施工，全隧仰拱超前拱墻施作，拱墻一次襯砌。巖山隧道采用鉆爆法施工，施工面多，單口掘進長，施工粉塵量大，降塵效果直接關系到現場生產人員的身體健康，影響到施工安全和生產進度。

2 粉塵治理方案

結合類似工程通風經驗，根據本工程隧洞施工長度和施工特點，防塵治理采取如下通風方案:當主洞長度超過2 000 m時，安設局扇加強豎井排煙，同時安裝φ2m豎井輔助通風，往上游方向通風采用壓入式110 kW×2軸流變速風機;為提高支洞能見度，改善通風效果，采用90 kW×2軸流變速風機往支洞方向壓入式通風，在主支洞叉口部位輔助通風采用55 kW×2軸流變速風機吸出式。

本工程中通風防塵標準:隧洞內按體積氧氣含量不小于20%;每立方米空氣中的粉塵允許含量:游離二氧化硅的粉塵含10%以上的不得超過2 mg/m3，游離二氧化硅的粉塵濃度含10%以下不超過4 mg/m3;有害氣體濃度容許值:氮氧化物(NO2)濃度不超過5 mg/m3;一氧化碳最高容許濃度為30 mg/m3;二氧化碳按體積不得大于0.5%;坑道內氣溫不高于30℃，最低的排塵風速不小于0.15 m/s。

3 風量及風壓計算

根據本工程為鉆爆法施工，隧道內有較大氣體及粉塵污染的特點，要求驅散粉塵及有毒氣體，以及本部現有通風設備及設施，采用機械送風管道壓入式通風方案。采用大功率、高性能風機，Φ800風管，單條隧道內送風理論有效距離大于2KM，以確保遠距離通風的要求。同時使用一臺軸流式小功率風機進行盾體內輔助通風，以保證整個隧道內無通風盲點。

3.1 系統風量計算

工程隧道為鉆爆法施工，風量Q計算如下。

(1)按隧道內同時工作的最高人數計算

式中:3為每人每分鐘所需新鮮空氣量(立方米/人分鐘);k為風量備用系數，采用1.1～1.25;n為隧道內同時工作的最高人數。

(2)按滿足工作面最小風速計算

式中:Vmin為保證隧道內穩定風流量之最小風速，全斷面開挖時為0.15 m/s;Smax為開挖最大截斷面積(平方米)。

作為設計風量，上述風量取最大值，即工作面所需風量應大于 3.564 m3/s。

(3)考慮漏風因素

采風管材料用PVC增強塑纖布料，根據風管廠提供的技術指標，正常時百米漏風率可控制在2%以內。本方案漏風系數據通風距離考慮1 830 m計算

式中:L為通風距離;P100為百米漏風率，取2%。

綜上所述:單條隧道內風機風量應不小于。

3.2 系統風壓計算

在出風口保持有一定風速，作為風機的風壓計算依據，保證將所需風量送達工作面，克服沿途所有的阻力。從理論上講，在風管末端通風系統克服通風阻力后的風流具有一定的動壓，系統靜壓決定阻力克服，系統需供風壓則為動壓與靜壓之和，計算如下。

(1)動壓計算

式中:γ為空氣密度，1.2 kg/m3;ν為末端管口風速，(按工作面最小風速折算)

Q為工作面最小風量，取3.564 m3/s;s為風管末端截面積。

(2)靜壓計算

管道摩擦阻力

式中:λ為管道摩阻系數，0.032;為管道內平均風速，，Q 符號意義同上;d為風管直徑0.8 m。

局部阻力

故系統靜壓為

系統風壓為系統動壓與靜壓之和

綜上所述:單條隧道內風機風壓應不小于3865.7。

4 通風方案確定及具體措施

根據以上風機風量及風壓的相關計算，選擇本部已有的兩臺壓入軸流式風機輔以兩臺軸流式風機已足夠兩條隧道通風使用，風機主要參數如表1所示。

表1 主壓入軸流式通風機技術參數

表2 軸流式通風機技術參數

說明:所選用的通風機系列為高效節能對旋低噪聲多速隧道軸流通風機，性能表中的風量、壓力值均指風機進氣標準狀態下(溫度20℃、相對濕度50%、大氣壓力101 325 Pa、氣體密度1.2 kg/m3)之通風性能。

按照相關規定，隧道內工作人員新鮮空氣不得低于每人每小時30 m3，氧氣含量不得低于20%，相對濕度為65% ～80%之間，本方案所選用風機供風能夠滿足隧道內空氣量要求。通風系統安裝、布置見如下所示:

4.1 風機安裝

為了保證壓入較好的新鮮空氣，在洞外距洞口約20 m處安裝洞外風機。用漿砌片石砌筑1.5 m高的機座，使通風機運轉平穩，同時在上面用螺桿連接牢固通風機。在風機和配電柜上方搭蓋雨棚和護欄，防止他人觸電發生意外，防止通風機和配電柜雨淋受潮。洞內風機安裝洞內大功率風機安裝在K11+600回車道處，安裝方法同洞外風機。小型風機安裝在初期支護噴錨施工臺車上，它的主要優點是移動方便，臺車走它也自然跟著走，節約很多人力和時間，只需摘取或增掛風管，同時噴混凝土施工時也可開機排煙。

4.2 風管懸掛安裝

用鐵絲捆綁加固風管與風機連接處的軟風管。在進洞右側巖體或襯砌墻體上約離地面1.5 m高處懸掛大風管，小風管懸掛在大風管上方，掛設風管要平、直、順，以減少風管的局部阻力。風管懸吊要穩固，高度一致。作業時，先每隔5 m打眼，安裝錨桿，然后用緊線器張緊ф6鋼筋拉線，風管吊掛在拉線下。

5 鉆爆法隧道施工中的粉塵治理注意事項

5.1 風機安置

風機進風口處應高于地面約1 m，范圍五米之內不得堆放雜物，以免風機吸入造成損害及危險;風機控制柜應安放在干燥、無灰塵的地方，并按要求接線;風管應直線安裝，避免彎頭、折角、漏風現象;在使用多速隧道軸流通風機時，當需由高速檔轉入中、低速檔或由中速檔轉入低速檔時，必須在確認風機完全停止運轉后，方可進行檔速變換，否則將導致電機的損壞。

5.2 加強施工組織

建立健全管理制度，組織專門的通風工班，定期檢修和潤滑風機，派專人管理值守通風機，按規程要求操作風機。只有管道漏風率和摩阻系數小，才能確保單機送風效果好，距離長，因此狠抓“防漏降阻”工作。因此，要求設專職風管維修工，每班必須對全部風管進行檢查，及時調直調平不平、不順之處，及時處理風管破損漏風。采用快干膠水粘補輕微破損的管節，粘補后30 min不得送風;及時更換嚴重破損的管節，從而保證管道密封度，降低漏風系數。

5.3 加強設備維修

按照設備管理要求定期維修，進行強化保養。加強運輸設備的維修保養制度，特別是進氣和燃油系統，減少廢氣的排放量，堅持燃油沉淀過濾制度。

5.4 個體防護技術配合

呼吸道是粉塵進入人體的主要途徑，因此在施工過程中，為了阻擋空氣中含有的粉塵、微細顆粒進入人體，施工人員必須配戴防塵口罩。根據隧道施工的實際情況，防塵口罩合理選用。對于粉塵濃度極高的作業區，為了防止粉塵損傷角膜，還需配戴防塵護目鏡，并在耳道內放入棉花球互塞以免產生耳垢栓塞。

5.5 多種方法綜合運用

對施工產生的粉塵進行綜合治理，除采用以上機械通風，還可采取局部凈化的處理方法，例如濕式鑿巖、出碴灑水、沖洗巖幫、個人防護等，控制塵源所產生的粉塵擴散等措施，可大大改善工作面的環境質量。

6 結束語

工程通過主要通過采用機械通風的方法對鉆爆法隧道施工進行降塵綜合治理，社會效益顯著，降低了粉塵濃度和毒害氣體濃度，減少了對職工身心健康的傷害，對預防職業矽肺病具有十分重要的意義。凈化了洞內空氣，有利于環境保護。特別是對柴油機的二級凈化及摻高效柴油添加劑，降低了機械比排放指標，作用重大，為施工生產創造了良好的條件，縮短了作業循環時間，加快了工程進度。

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