長距離隧道施工中的通風設計研究

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容工程CZTJ-7合同段起點在桐梓縣的大河鎮開肩堡大橋橋尾，桐梓隧道的右洞為YK34+530～YK40+546，全長達到了6.016km；桐梓隧道的左洞是ZK34+508～ZK40+510，全長達到了6.002km；整體的排風道長為178.88m，一斜井長為1626.88m，二斜井為1499m，排風道長達到了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，在開發過程中存在著一定的安全危險性，很容易就會導致瓦斯出現爆炸的情況[1]。

在該研究區域的煤層過程中，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到1.5MPa。首先，依據相關資料可以發現桐梓隧道的左幅以及右幅屬于瓦斯的突出地區，桐梓隧道是一個瓦斯的突出隧道，在該隧道進行施工過程中，其通風的難點就在于長距離問題，尤其是斜井端的左洞的最常通風距離甚至達到了3096m；其次，在該區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成了整個研究施工的重點內容；最后，通風管理是整個通風施工的關鍵，同樣也是重點內容，合理進行通風管理是非常重要的。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，分別為通風方案、通風的設備以及通風的管理，計算好風量，并且選擇好通風的方式，采取國內先進的設備，利用新型的葉片風機以及高效率的節能風機和親密性比較好的螺旋風管，再加上合格的通風管理，就能夠有效地將漏風率控制在50%以內[2]。

1.2 通風設計標準

在針對長距離隧道施工過程中，其通風設計標準是有著嚴格要求的。通風過程當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；同時隧道當中的包含的二氧化碳的含量絕對不能夠超過0.5%；隧道中的最高平均溫度不能夠超過28℃；隧道內施工所產生的噪音的音量不能夠超過90bB；在施工過程中，隧道內最小的排塵風速不能夠小于0.5m/s，否則很容易導致洞內的粉塵濃度超標。

除此之外，通風設計的參數取值也有相關標準。在爆破后，掌子面20m 回風流中瓦斯的濃度必須要小于0.5%；隧洞中的最小需風量每人不能夠小于4mm3/min；隧洞當中的最小的風速不能夠小于0.25m/s；隧洞當中的瓦斯濃度必須要小于0.5%。

2 對于隧道施工過程中進行施工通風的主要目的

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缺氧的情況；其次，有效地通過新鮮的送風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中產生的煙塵，使其能夠降到國家標準以內；再次，為了能夠有效地創造一個良好的勞動氣候條件；最后，為了能夠更好地完成施工，使工人能夠加快施工速度，確保整個工程的施工質量。

3 通風方案以及通風設備安裝

3.1 主洞口的進口端通風

從主洞口開始，往遵義方向進行獨頭掘進，采取的是壓入式通風，左洞長度為3037m，右洞的通風長度在3135m，在隧道的主動口各設置一臺軸流風機，進行壓入式通風風機和洞口之間的距離不能夠小于20m[3]。

3.2 斜井端通風

在本次工程的斜井端通風過程當中，主要可以分成四個階段。

3.2.1 第一階段

在這個階段中，一井和二井需要采取獨頭掘進的方式，斜井和主洞并不是連在一起的，一號斜井掘進到風道和右洞的交叉位置，二號斜井則是需要行進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方法。在一井和二井的隧道口各放置一臺軸流風機，進行壓入式通風，風機跟洞口之間的距離不能夠小于20m。

3.2.2 第二階段

在二號斜井進入了主洞口后，右洞向出口跟進口兩個端分別進行掘進，把橫洞看作是施工的通道，工作人員需要通過這里進入左洞完成施工。左洞分別需要向出口跟進口兩個端點進行掘進，向進口端掘進，需要行進到一斜井和主洞交叉以及二斜井交叉的起點在ZK37+545 的位置上面，掘進的長度為120m。在一斜井和主洞口交叉位置，通過主洞進行反向剝皮施工，施工完畢之后，企業排風道剩余部分為45.8m，到一斜井進行貫通，使用壓入式通風的方法。長度為左洞2117m，右洞2041m，在兩個洞口各設置兩臺軸流風機，送入新鮮的空氣，一臺使用另外一臺備用，同樣，風機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置一臺防爆射流機，幫助引導洞內的一些污風的排放，利用二斜井作為回風道，在這個施工階段，一斜井和主洞貫通以及六號車型橫洞正式形成。

3.2.3 第三階段

一號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行掘進。施工到橫洞所有工序全部完成，開始進入第三段的通風，通風時采取的是巷道式的通風，右洞為1300m，左洞為1230m，把第二階段的風機放到洞內，然后對其進行防爆改裝，風機前面全部都要安設風門，靠近掌子面車型橫道貫通后，需要及時在洪洞設置風門，防止出現風流短路的情況。左洞污風靠近掌子面排出，一共設置四臺風機，兩臺使用，另外兩臺備用。另外，依據現場的實際施工情況，在施工過程中還需要在洪洞位置設置一臺功率射流風機，幫助引導污風排放，一斜井作為進風道，二斜井作為回風道。

3.2.4 第四階段

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

3.3 風機安裝

在進行風機安裝的過程中，需要注意風機必須要水平安裝，通過螺栓固定到支架上面，距離風口5m 以內不能夠有任何物體擋住進口，而且洞口應該置于洞門外20m 左右；如果是瓦斯工區的話，絕對不能夠小于50m，整個風機使用鋼架來對其進行固定，所連接的風管必須要有單獨的支撐，不能把所有的重量都加在風機上面。另外，電機控制柜需要放在干凈，無灰塵的地方。

3.4 風管布置

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

3.5 風管修補措施

如果通風管道外面只是存在著一點輕微破損的話，可以使用密封膠帶來對其進行修補即可。如果通風管道的內表面出現了破損，那么也可以使用專門的修補膠來對其進行修補。如果通風管道的外表面的鋁箔層直接出現了破損，但是其保溫層沒有出現損壞的話，我們可以使用一個合格的鋁片來對其進行替換。如果通風管道的管壁破損已經達到了保溫層，那么就需要將破損的地方切下來，開出搭口，選擇一個完好的板材，依據板材的尺寸切割好，然后留下接口，在四周涂上修補膠以及粘合膠，依據相關的工藝規范對其進行密封。

4 結語

綜上所述，本文主要以桐梓隧道通風專項設計研究為例進行了相關的探討以及通風施工設計，能夠有效提升隧道內的循環時間，并且有利于加快整個工程的進度，為工作人員創造一個更加良好的勞動環境。