长大隧道独头通风技术

长大隧道独头通风技术

摘 要：本文通过对大别山隧道施工通风技术的介绍，分析了长大隧道通风设计、设备选型、通风管理及效果检测，以此期望在隧道施工中应重视通风的管理工作，在机械化施工中，良好的通风是安全生产的前提，也是工程进度和施工质量的重要保证。

关键词：长大隧道；轴流风机；通风管；效果检测

1概述

大别山隧道地处大别山腹地湖北省麻城市境内，穿越大别山山脉孟匠岩主峰，隧道全长13256m ，是合武线上最长、控制工期的隧道。以大别山隧道中部分界，由我单位和中铁十七局共同负责组织施工，其中，我单位负责出口端6908米和1077米的2#斜井施工任务。

大别山隧道出口端分为出口和斜井两个工区组织施工，其中出口工区独头施工4182米，设计为5‰的上坡，隧道正常段衬砌后高9.25米，宽10.08米，为单心圆断面。采用钻爆法开挖，无轨运输的方式进行组织施工，在施工过程中，隧道内从掌子面往后最多有14个作业面和8台台架同时施工，洞内作业人员多达百人以上，并且有装载机、挖掘机、运碴汽车、运喷浆料汽车、运混凝土汽车等行走设备。因此，施工通风是改善洞内作业环境的主要措施和方法。

2通风的设计及计算

根据国内一部分已建成或在建隧道的施工通风情况来看，通风效果都不是太好，尤其是长距离隧道独头通风。因此，在开工之初，我们就将大别山隧道长距离独头通风作为施工的重点、难点来进行组织，与我集团公司科研所合作，专业设计，专业通风的方式进行协作，根据工程特点，采用压入式通风方式。 2.1通风量计算

施工通风所需风量按洞内同时工作的最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量和内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。 2.1.1主要计算参数

洞内同时工作最多人数N =150人考虑；

洞内允许最小风速V min =0.15m/s ；

洞内每人应供应新鲜风3m 3

/min ；

内燃机械设备作业供风量3m 3/（min ·KW ）；

风管平均百米漏风率为0.015，风管摩阻系数为0.02； 开挖断面面积A =117.6m 2

2.1.2风量计算结果

①按人数计算风量时所需要风量为Q=3 ×150=450 m 3/min (1)

②按最小风速计算风量时所需要风量为Q=V min ×A ×60=1058m 3/min (2)

③按开挖面爆破排烟所需风量计算采用下式：

()

3

2

018.7L F A t

Q ⋅=

(3)

式中：0Q

—爆破排烟所需风量，m 3/min ；t —通风时间，30min ；A —一次爆破炸药消耗量；F —开挖断面积；L —通风换气长度。

经计算所需风量为2400 m 3

/min 左右；

④按内燃机械作业所需风量计算时应满足供风量不小于3m 3

/（min ·KW ），并按下式计算：

(4)

式中：

1

Q —内燃机械作业所需风量，m 3/min ；

s

H

—装碴机械总功率，KW ；

s

α—装碴机

()q H H H Q E E D D s s ⋅⋅+⋅+⋅=ααα1

械的工作效率；D H —运输类汽车总功率，KW ； D α— 运输类汽车的工作效率；E H —其他类机械总功率，KW ； E α—其他类机械的工作效率；q —内燃机械单位功率供风量，m 3/（min ·KW ）。 经计算所需风量为4000 m 3/min 左右。

所以取最大值4000 m 3/min 作为控制风量。 2.2风阻的计算

通风阻力则因选择的风管直径和风机型号以及送风距离的不同会有很大差距，这里通过理论计算比较选择了直径1.7 m 的通风管， 其通风阻力表达式如下（Q f 为风机出口风量）：

当送风距离L =2000m 时，通风阻力H=2.06Q f 2，供风量为5000m 3/min ，风管出口风量为3700m 3/min ；

当送风距离L =3000m 时，通风阻力H=2.71Q f 2

，供风量为4700m 3

/min ，风管出口风量为3000m 3

/min ； 当送风距离L =4000m 时，通风阻力H=3.18Q f 2，供风量为4500m 3/min ，风管出口风量为2500m 3/min 。 计算结果可以看出，风机的总供风量4400 m 3

/min 大于隧道内燃机械作业所需风量4000 m 3

/min ；风管出口风量2300m 3

/min 大于掌子面所需风量2400m 3

/min ；风量均在控制范围以内。

3通风设备选择

根据上面的计算结果，轴流风机选择了SDF (C)-No12.5型通风机，风管选择了便于装卸和维修的PVC 拉链式软风管，直径Ф1700㎜。

各通风设备的性能参数和配置数量见《表1 主要通风设备参数表》：

表1 主要通风设备参数表

4 施工通风布置

第一阶段：在施工前期，出口工区的施工通风在隧道口布置一台SDF (C)-No12.5型轴流风机和一道通风管路向开挖工作面压入式送风。

第二阶段：当出口工区开挖至1000m 左右，施工通风在隧道口布置两台轴流风机均为SDF (C)-No12.5型和两道通风管路向开挖工作面压入式送风。

大别山隧道出口端最终通风布置图见《图1 大别山隧道出口通风布置图》

5 通风管理

5.1组织机构及职责

隧道通风通过重在管理，为了解决好大别山隧道通风，专门设通风负责人1名，下设四个班组：技术组、风管安拆组、风机司机班、风管修补班，职责分工见《表2主要人员及班组职责》：

表2 主要人员和班组职责

5.2通风技术管理

①风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安设钢性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，以减小管路沿程阻力和局部阻力，并且要加强日常维修和管理。

②专业技术人员经常对现场通风效果进行检测，根据检测结果及时进行阶段调整。

③必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，必须保证洞内气温不得高于28℃、一

）浓度在通风30 min后分别降到30mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工氧化碳（CO）和二氧化氮（NO

2

需要。

④风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好运转记录，上岗前必须进行专业培训，培训合格后方可上岗。

⑤电工必须定期检修风机，及时发现和解决故障，保证风机正常运转。

⑥加强日常通风检测，保证足够的风量和风压，并且要爱护通风管路，避免对通风管路的破坏，降低漏风率。

⑦洞口风机需要安设在距离洞口20m以外的上风向，避免发生污风循环；风管出风口距开挖工作面的距离不许超过30m。

⑧因为所选择的风管直径较大，必须保证隧道有足够的净空，避免发生过往车辆和机械刮破风管而影响施工。

⑧运输车辆的尾气排放口必须安设净化装置，以降低对隧道内施工环境的污染程度。

⑨因为隧道内采用的内燃设备较多、功率较大，所以排放的尾气量很大，隧道开挖产生的有害

气体和粉尘也较多。为了避免对施工人员和大气造成危害，对洞内排出的污风进行空气质量监测，