長(zhǎng)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(zhǎng)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(wèn)題。結(jié)合瓦斯隧道實(shí)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(wèn)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(hào)：U453.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhǎng)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(yè)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(diǎn)和難點(diǎn)。

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(zhǎng)管路壓入式通風(fēng)形式，如圖1所示。

（1）風(fēng)量計(jì)算。按照隧道洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)、同時(shí)爆破的最多炸藥量、洞內(nèi)燃機(jī)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(jì)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(jī)的依據(jù)。①按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)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(shí)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(shí)爆破的最多炸藥量計(jì)算。工作面需要風(fēng)量Q2= （m3/min），式中：t—通風(fēng)時(shí)間（min）；G—同時(shí)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(zhǎng)度（m）。③按內(nèi)燃機(jī)作業(yè)廢氣稀釋的需要計(jì)算。Q3=niAi，式中：ni—洞內(nèi)同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)作業(yè)的總KW數(shù)；Ai—洞內(nèi)同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)每KW所需的風(fēng)量，一般按照3m3/min計(jì)算。④按洞內(nèi)允許最小風(fēng)速計(jì)算。Q4=60VS，式中：V—洞內(nèi)允許最小風(fēng)速m/s，全斷面開(kāi)挖時(shí)為0.15m/s，分部法開(kāi)挖為0.25m/s；S—坑道斷面積（m2）。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)風(fēng)量的計(jì)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(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量：Q太供=，式中：β-為常數(shù)；L-為通風(fēng)管道長(zhǎng)度；Q-隧道工作面所需風(fēng)量，結(jié)果見(jiàn)表2。

（2）風(fēng)壓計(jì)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(zhǎng)度L=980m、1525m、1020m。②風(fēng)管直徑選擇。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，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(qiáng)低阻止燃PVC增強(qiáng)維綸布拉鏈?zhǔn)杰浌埽?jié)段長(zhǎng)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(jī)供風(fēng)量，取設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)全壓H=Hf=RfQjQi/3600+110；計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

（3）風(fēng)機(jī)功率計(jì)算。風(fēng)機(jī)功率計(jì)算公式：W=QHK/60η；式中：Q—風(fēng)機(jī)供風(fēng)量；H—風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓；η—風(fēng)機(jī)工作效率，取80%，K—功率儲(chǔ)備系數(shù)，取1.05；計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。通風(fēng)管分別采用φ1500的高強(qiáng)長(zhǎng)纖維布基拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管。風(fēng)管節(jié)長(zhǎng)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(tái)SDF（c）-NO14軸流風(fēng)機(jī)，橫洞工區(qū)采用3臺(tái)SDF（c）-NO13軸流風(fēng)機(jī)，出口工區(qū)2臺(tái)SDF（c）-NO14軸流風(fēng)機(jī)，各有一臺(tái)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(jì)算結(jié)果，隧道施工通風(fēng)采用SDF（c）型隧道軸流風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)具體參數(shù)見(jiàn)表5。

（5）高壓供風(fēng)。高壓風(fēng)采用螺桿式空壓機(jī)電動(dòng)空壓機(jī)組成的移動(dòng)壓風(fēng)站集中供風(fēng)方式，移動(dòng)壓風(fēng)站隨著正洞隧道的掘進(jìn)移動(dòng)，空壓機(jī)的位置距開(kāi)挖面的距離始終保持在1km范圍以內(nèi)。高壓風(fēng)采用電動(dòng)空壓機(jī)組成壓風(fēng)站集中供風(fēng)方式為主。高壓風(fēng)管采用φ150mm無(wú)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(shí)作為排水管使用，管道前段距開(kāi)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(dòng)工具。隧道為雙線隧道，正洞斷面比較大，每個(gè)作業(yè)面考慮安排15臺(tái)風(fēng)槍；橫洞斷面較小，每個(gè)作業(yè)面考慮安排10把風(fēng)槍，進(jìn)入正洞后，每個(gè)作業(yè)面考慮安排15把風(fēng)槍。每臺(tái)耗風(fēng)按3.5m3/min計(jì)，噴射混凝土濕噴機(jī)耗風(fēng)量按16m3/min計(jì)。根據(jù)計(jì)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(jī)站均采用6臺(tái)20m3/min空壓機(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

瓦斯隧道除了通風(fēng)方案設(shè)計(jì)正確，風(fēng)機(jī)、風(fēng)管選擇合理外，關(guān)鍵要加強(qiáng)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(shí)修補(bǔ)，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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