小断面单线铁路特长隧道施工通风技术研究
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小断面单线铁路特长隧道施工通风技术研究
摘要:本文以单线铁路准朔铁路六狼山特长隧道施工通风为例,介绍特长隧道施工分阶段通风研究过程、技术成果及取得的经济效果与社会效益,通过研究表明,单线铁路特长隧道施工通风技术采取相应的措施后,能为隧道施工阶段通风提高通风质量,提高工作效率,创造经济效益,为同类工程提供参考。
关键词:隧道;通风;阶段;效果;
中图分类号:u45 文献标识码:a 文章编号:
1 工程概况
准朔铁路线六狼山隧道位于峙峪车站和六狼山西车站之间,隧道通过该区最高山黑驼山边缘,黑驼山最高高程为2147m,隧道最大埋深为443m,设计单线隧道,起讫里程为改dk20+575~改dk35+750,全长15175m。其中,隧道进口至改dk23+928.18位于半径1200的右曲线上,从改dk23+928.18至改dk35+304.53隧道位于直线上,从改dk35+304.53至改dk35+650.88隧道位于半径1200的左曲线上,从改dk35+650.88至出口位于直线上。隧道内线路纵向设计坡度从进口至改dk35+450以14‰的坡度上坡,从改dk35+450至出口以9‰的坡度上坡。
六狼山隧道设5座斜井,斜井总长4650.89m。斜井均设于线路前进方向右侧,其中1#斜井、4#斜井作为运营期间紧急出口,其它斜井按临时工程设计。六狼山隧道1#斜井为双车道斜井,斜井设计情况见下图。
图1隧道任务划分图
2 通风工艺原理
2.1 通风量的计算
需风量的计算分别按运碴车辆功率需风量、排尘需风量、爆破气体排出需风量、工作人员需风量来计算,取最大值,一般来说的,单线隧道主要是运碴车辆功率需风量,也是其最大值。另外考虑其断面小,设有斜井,风管弯折及过二衬台车变径影响,将其计算需风量放大为1.5~2倍。
①运渣车辆功率,每kw配3m3/min风量,按实际所需车辆计算:q=p×n×w(m3/min)
②排尘需风量计算:q=v×s×l(m3/min)
③隧道一公斤炸药产生有害气体统计(l)
按一次爆破最大炸药用量验算:
工作面风量计算:
2.2 风管阻力的计算
按摩擦阻力和局部阻力计算。
根据通风阻力(摩擦阻力和局部阻力)引起的压力损失,选择适当功率的风机设备,以保证将所需新鲜空气送到工作面。压力损失可用下式表示:
风管是圆断面的,故r=
隧道总风压(h总)
h总=h摩总+h局总+h其他(dapa)
(1)管道摩擦阻力(h摩总)
h摩总= (dapa)
(2)局部阻力
局部性的压力损失,是由于影响风流的各种局部原因所引起的,如风道缩小、扩大、转弯等、局部阻力h局可用下式计算:
h局=(dapa)
(3)其他局部阻力(h其他)
隧道使用风管通风,可考虑其他局部阻力增加5%~10%
当坑道内停放斗车时,每辆局部阻力增加0.5%,如数量斗车同时停放在主风道内,每辆车之间距离不超过1m,可按1辆计算,如超过1m则逐辆增加。
3阶段性通风方法
通风阶段为分初期(第1阶段,一般为斜井部分及进出口直接施工正洞1000m范围之内)、中期(第2阶段,一般为斜井进正洞后800m 及进出口直接施工正洞1000~1500m范围之内)和后期(第3阶段,一般为斜井进正洞后800~2000m及进出口直接施工正洞1500~2000m 范围之内)3个阶段。
隧道洞口150m范围采取自然通风。
第1阶段:采取单机单管压入式通风,即能满足作业面供风需求。第2阶段:直接施工正洞采取在浅埋段开挖通风竖井;通过斜井施工正洞时,长斜井的情况,在斜井底部增加1套风机往外抽风,加
强斜井回风系统、短斜井的情况,在正洞内二衬台车前,增设1套风机、风管,压入式往远离掌子面送风,加强正洞回风系统。
第3阶段:通过斜井施工正洞,已贯通地段将风机移到正洞,设挡风帘,直接送风、采取在洞口增加1套风机、风管压入式通风。
通过各阶段措施调整,改善通风效果,加快施工进度。
4阶段性通风措施调整
4.1通风分阶段进行,阶段的划分根据隧道的设计及实际通风效果来进行判定。
第1阶段一般为斜井部分及进出口直接施工正洞1000m范围之内。第2阶段一般为斜井进正洞后800m及进出口直接施工正洞
1000~1500m范围之内。
第3阶段一般为斜井进正洞后800~2000m及进出口直接施工正洞1500~2000m范围之内。
4.2第1阶段通风:
直接使用单机单管压入式通风,不需要采取其他任何措施调整。一般根据通风计算,配置2×37kw或2×55kw风机1台,直径1.2m 或1.4m的塑料风管。
图2直接施工正洞通风平面布置图
图3 斜井通风平面布置图
4.3第2阶段通风:
直接施工正洞的进、出口地段,一般位于浅埋地段或埋深较浅,可以采用设置1~2个临时通风竖井,并安设抽风机往洞外抽风。通风
竖井直径为1.2m,另外在竖井内增加1×5kw的轴流风机往洞顶抽风,能更好的排风,加强回风系统。
图4竖井通风平面布置图
通过斜井施工正洞的通风措施:
斜井较短的情况下(1000m):在斜井底部,增设1台风机、风管往洞外抽风,加强斜井内的回风系统。风机配置为1×55kw风机1台,直径1.2m或1.4m的塑料风管沿斜井全长。
图6 斜井底部增加一套风机抽风平面布置图
4.4第3阶段通风:
通过斜井施工正洞时,隧道内没有工作面贯通,在洞口增加1套风机、风管分别压入式通风,增加通风量,冲销漏风过大的情况。增加的风机一般配置为2×75kw或2×55kw风机1台,直径1.4m或1.6m的塑料风管。
图7斜井洞口增加风机平面布置图
通过斜井施工正洞,部分工作面如已经贯通的情况下,可将风机从斜井口移到正洞内,增设挡风帘或墙,直线通风,减少斜井处风管弯折造成的风力损耗。
图8风机移到正洞设挡风帘平面布置图
5 气体检测
5.1隧道通风气体浓度的环卫标准:
氧气(o2)不低于20%;
二氧化碳(co2)不得超过0.5%;