隧道巷道式射流通风技术

3-1-31 隧道巷道式射流通风技术1 前言1.1 巷道通风技术发展在隧道施工中，良好的洞内环境往往关系到隧道的安全施工、施工人员的身心健康，以及工程的施工进度。

施工通风是改善洞内作业环境的主要措施和方法，也是长大隧道工程进度的控制因素之一。

隧道施工通风分管道通风和巷道式通风两种。

管道通风有压入式、吸出式、混合式三种形式。

巷道式通风指有两个以上互相连通的隧洞，利用隧洞做风道的通风方式。

随着通风技术的发展，巷道式通风由矿山巷道通风发展到目前使用比较多的无风门巷道式射流通风，它是由公路隧道运营通风引入到隧道施工通风中来的，目前技术水平日渐成熟，并已达到一个较高的水平。

1.2 巷道式通风原理1.2.1 矿山巷道式通风原理当隧道施工设有辅助坑道（如平行导坑、横洞、斜井等）时，通常是借鉴矿井巷道通风的方法，利用辅助坑道来进行巷道通风，例如：一座设有平行导坑的隧道，在平导口设置风门，另需要施作风道、风机房、安装大功率主扇风机。

如图1-1所示。

在京广复线铁路大瑶山隧道，南昆铁路米花岭隧道，侯月线云台山隧道等长大隧道中均使用这种方法。

这种方法供风量比长距离风管供风的风量大，功率省。

与无风门射流巷道式通风比较，有风门巷道式通风存在以下弊病：①主扇风机功率大，能耗高；②风门漏风多，约15%—30%，降低了通风效率，浪费大；③需修建风机房、风道、风门等临时工程，增加成本；④风门干扰交通，使进料出渣运输受干扰，影响施工进度。

1.2.2 巷道式射流通风原理隧道通风的射流技术先用于公路隧道的运营通风中，在已建成的隧道中由多个射流风机组成供风系统，提供贯穿全隧的纵向风流，稀释运输和车辆排放的废气。

隧道施工通风工作者利用了射流风机的升压原理，将射流风机的正压力转化为侧压力，把风流引入另一巷道（隧道），1998年在华蓥山隧道做了射流风机替代轴流风机试验，取消了原矿山巷道通风的风机房、风道、风门。

只需安装一定数量的小直径射流风机，即可达到矿山巷道通风同样的效果。

如图1-2所示。

1.3 工艺特点隧道无风门射流巷道式施工通风方法，与传统的矿山巷道式通风比较有以下几方面优点：①采用多台射流风机代替轴流主风机，风管路少；②不需设置风门（洞口附近），风向反向简单，风量用开启射流风机台数控制；③没有风道局部阻力，风阻损失小，能耗低；④电器设备配套简单，工艺易操作；⑤通风量、通风阻力计算两种方法相同；⑥减少了风门漏风，通风效果更好。

无风机房、风道，降低土建成本。

1.4 适用范围设置辅助施工坑道或多巷道共同施工的隧道，例如：设有平行导坑的铁路隧道、上下行分离公路隧道、设多条单线通道纵横的地下大型人防工程等，均可采用本通风方式。

2 巷道式射流通风工艺隧道施工无风门射流式通风工艺流程见图2-1。

3 巷道式通风计算与风机选型及布置3.1 计算依据依据相关规范和标准进行风量计算。

计算主要考虑的因素和标准有：①巷道最低风速不低于0.25m/s、最大风速不大于6m/s；②掌子面工作的柴油机车辆需要的空气量不小于3m3/kw.min、地下开挖范围内每个作业人员不小于3m3/min；③CO含量不高于30ppm，一般控制在24pmm及以下；NO2含量不超过2.5ppm；H2S 不超过6.6ppm；④粉尘中SiO2含量不超过1mg/m3；⑤空气中适合人呼吸的O2控制在21%左右，要求不低于20%；⑥需风量计算跟施工方法相关。

当采用有轨运输时，控制风量为爆破时的炮烟稀释与工作面作业人员用风；当采用无轨运输时，通常为装运作业与工作面作业人员用风。

3.2 巷道式通风风量计算3.2.1 经验公式计算⑴射流通风量计算射流通风技术引入施工通风之中，计算方法与运营通风略有不同：N = （3-1）式中：N—射流风机台数；p c—通风阻力（Pa）；p c=（3-2）式中：—局部阻力系数，计算时可以忽略；λi—隧道内不同地段沿程摩擦阻力系数，隧道在喷护后可按0.10～0.2取值；（3-3）式中：δ—隧道壁粗糙度（mm）L i——隧道内不同洞段长度（m）；d i—隧道内不同洞段水力直径（m）；（3-4）式中：A r及C分别为隧道面积（m2）和周长（m）V i—隧道内所需满足的风速（m/s）；ρ—空气容重（kg/m3），取1.2。

p j—射流风机推力（Pa）。

p j=（3-5）式中：K—喷流系数取0.85；V j—射流风机出口风速（m/s）；φ——面积比；φ= (3-6) 式中：F j—射流风机的出口面积（m2）；F s—隧道横断面积（m2）。

—速度比。

(3-7) 式中：V S—隧道内风速（m/s）；⑵轴流风机通风量计算采用巷道式通风，掌子面通风距离不会大于1000m，一般小于800m，当大于这个距离时，风机必须前移，因为横向施工通道距离通常控制在500～600m，故此掌子面通风量不必计算，直接按经验选择风机即可。

一般选择2×55kw～2×135kw足够，且宜选择多速风机，即钻孔作业时开低档；爆破出碴时开高档；其它情况可开中档。

3.2.2 经验法确定射流通风所需台数，一般计算只能作为参考，通常按经验进行布置。

其所需风机数量与断面大小、通风要求、通风距离、工序安排相关。

巷道式通风可安排多工序平行作业，即进出风洞均可安排工序。

断面小于50m2及以下，进风洞可按1000～1200m布置一台；出风洞可按500～800m 布置一台，其洞内平均风速可达1.2～1.5m/s。

断面在50～150m2时，进风洞按500～800m布置一台；出风洞可按300～500m布置一台，其洞内风速可达1.0～1.2m/s。

当平均风速要求高于1.5m/s时，可以缩短射流风机间距，其实际间距通过现场试验确定。

风机数量按上述原则进行布置即可。

3.3 风机、风管选型3.3.1 风机选型选择风机原则上应该综合考虑：噪声低、风量大、风压大、电能消耗低、重量轻、成本相对低。

具体选择时主要应该考虑其风量、风压、节能以及可实现变速控制。

射流风机应该考虑其升压和最大风速等技术指标，原则选择出风口平均风速度不低于30m/s。

3.3.2 风管选型风管选择应该考虑经久耐用，管节要长且连接方便。

根据经验螺旋形风管比较符合风在风管的流动原理，可减少风阻、风流通畅。

风管一般长度20～40m，管节间用拉链连接较方便。

风管选择在修补时可以使用热风焊接的材料。

3.4 风机布置与安装3.4.1 射流风机布置⑴进风洞射流风机布置进风洞风机数量原则上相对于出风洞风机要少得多，风机数量必须考虑进风洞的长度和工作量。

当进风洞只是进风需要且在横向通道都全部封堵的情况下，则射流风机可在轴流风机后方布置1～2台即可；若进风洞长于3000m或有其它多工序作业时，则应该在其后方按1台/km增加风机。

风机一般布置在隧道（洞）的一侧，离地约2m高，当风机重量或体积较小时可布置在隧道（洞）的顶部。

注意在横向通道附近布置风机时，风机宜靠洞口方向布置且离横向通道中线一般在10～15m左右，具体合适位置应根据通道是否串风来调整1～2次即可满足。

⑵出风洞射流风机布置出风洞原则上按500～800m布置1台风机，当通风距离大于5000m时，宜500～600m布置一台，当洞身大于8000m时应该缩短至300～500m布置一台风机。

风机位置布置同进风洞。

⑶射流风机摆放注意事项①射流风机应安放在风机托架上，风机托架应结实牢固，距地面和侧壁的距离不小于0.5m。

②风机摆放应牢固不能晃动，方向应与巷道轴线基本平行，夹角应小于3º。

③应设专人看守，在值班工程师的指导下操作风机，无关人员不得随意启闭风机。

④定期对风机的机械部分和电气部分进行检修养护，一般以三个月为一个周期，特殊情况下可缩短周期。

3.4.2 轴流风机布置⑴风管弯头选择因位于掌子面第一个横通道后方的其中1台轴流风机要穿过横向通道，主风管要经过两道转弯后才能到达另一隧道（洞）的掌子面，为此必须通过弯管变向才能实现。

根据多个工程经验，当横向通道与正线夹角合适时可使用软弯管，否则一般使用硬弯管。

软弯管材料同风管材料，不过管壁稍厚，而硬风管只能用铁皮弯制。

但无论如何，弯管制作时一定要尽量考虑较大的弯管半径，这样有利于通风。

⑵风管到掌子面的最佳距离确定风管口到掌子面的最佳距离L必须满足设计要求。

一般10～15m2的巷道（如平导等）L=10～15m；30～50m2的巷道（单线铁路隧道等）L=20～30m；70～100m2的巷道（双线铁路隧道、公路隧道等）L=30～50m。

⑶轴流风机与风管的安装1) 轴流风机安装轴流风机安装在紧靠隧道（洞）掌子面的第一个横通道后方约80～100m位置，原则上左右隧道（洞）交替布置，但也可以在同一隧道（洞）内布置；若是单一的平行导坑，在正常情况下因其远超前正洞掌子面开挖，故轴流风机将一直设置在平导内且根据需要移动轴流风机的位置。

2) 风管安装风管宜从隧道（洞）顶通过，但为了安装方便通常置于一侧，其安装高度以便于维修方便及洞内车辆不至于碰到为原则，通常高于5m及以上位置。

风管安装用吊环钩挂在预先铺设好的铁丝上，铁丝铺设要平直牢固且与洞线平行。

3.4.3 巷道式射流通风平面布置实例参考图图3-1为独头通风距离8500m时的两条相互平行的某隧道巷道式通风布置图。

4 通风辅助系统4.1 通风供电系统射流风机功率较小的20～30kw，较大的75kw，一般在其附近100～600m左右必须有变压器供电，变压器容量必须根据照明与结合其它用电设备统一考虑，常配置315KVA、500KVA、630KVA几种。

4.2 风门设置巷道式射流通风不在主洞口附近设置风门，但所有横向通道必须设置风门，有时也根据进风巷道的工序安排需要，少量通道不封堵。

风门封堵采用工字钢或其它型钢结合使用木板或竹制材料进行封堵，并有足够的刚度要求。

风门要尽量封堵严密，对预留进人洞要设置活动小风门或门帘，以减少污浊空气混入新鲜空气中及减少漏风率。

4.3 检查与维护系统必须设置专人经常性对通风系统进行检查与维护，工作内容包括风机使用正常与否、风机摆放位置正确与否、风管漏风情况、控制柜、供电线路、变压器负荷、风机噪声检查、风速是否在正常范围等等。

5 风机运转控制5.1 轴流风机的分级供风控制一般都选用多级变频风机，当掌子面仅钻孔作业时，可开低速档；当爆破后出碴期间开高速档；在钻孔与掌子面后方喷护作业时可开中速档。

5.2 射流风机供风控制风机在爆破出碴期间可全部开启；仅钻孔作业时可关闭一半风机；钻孔过程中当其它工序同时作业时可少关。

总的原则要保证巷道的回风速度不低于规范的要求和需要的最小风量控制要求。

6 通风质量控制要点6.1 风机、风管的安装质量控制①压入通风机应摆设在新鲜风流中，四周无障碍物。