高速铁路高瓦斯隧道施工通风技术
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2 2 2.25 3 G( AL临）.b 2.25 3 50 (30 291） 0.8 40 Q3 356m 3 / min 2 2 30 30 P 1.07
④按瓦斯涌出量计算：Q 瓦斯=30000/30=1000m3/min。 ⑤隧道进口按排除内燃机械废气计算风量：Q4=[0.65×1×40+0.45×2× 188+0.25×100)]×3=660 m3/min 通过 Q1、Q2、Q3、Q4、Q 瓦斯计算，最大需风量 Q 需=1000m³/min 6 供风计算： ○ a、摩擦阻力 H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5 式中：a—风管摩擦系数，取 0.00013； L——通风长度，取 650m； Q 供——通风机要求提供风量，取 32.18m3/s； g——重力加速度，取 9.8m/s2； d——风管直径，1.4m； H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5＝1063.4(pa) b、通风管出口风量： Q 出口=Q 机-Q 机×P100×L/100=1950-1950×0.01×650/100=1823.3m³/min 由以上结果可知: Q 出口=1823.3m³/min＞Q 需=1000m³/min，P 损=1063.4Pa＜P 全=4200pa， 即：通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失小于风机全压，故此种
2
验算通风最长距离为 1243 米， 如若满足其余均能满足。 通风设备选用轴流风机， 通风管使用直径 1.5m 的抗静电、阻燃的双抗风筒，平均百米漏风率不大于 1％， 考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率β＝ 1.0%，摩擦阻力系 数α=1.4×10－3kg/m³。 最大开挖断面面积：正洞 Amax =146/2=73 ㎡ 一次爆破最大用药量：正洞 Gmax=340kg 洞内最多作业人数：正洞 100 人 爆破后计划排烟时间：t=30min 掌子面需风量计算： ①按洞内允许最低风速计算：Q1=Vmin×Amax 式中：Vmin—保证洞内稳定风流之最小风速 0.5m/s Amax—开挖断面面积=146/2=73m2 Q1=0.5m/s×73m2×60s/min =2190m³/min 按回风巷最低风速计算：Q1=Vmin×Amax 式中：Vmin—保证洞内稳定风流之最小风速 1m/s Amax—开挖断面面积=30m2 Q1=1m/s×30m2×60s/min =1800m³/min ②按洞内最多作业人数计算：Q2=4MK 式中：M—洞内同时最多作业人数 K—风量备用系数 K=1.2 4—每人每分钟所需新鲜空气量(m³/人•分钟) Q2=4×100×1.2=480m³/min ③按排除炮烟计：
4、通风方案确定 七扇岩隧道进口和平导均采用独头压入式通风，当平导与正洞之间的横洞 贯通后采用巷道式通风，正洞采用 1 台 2×132KW 轴流风机送风，备用 1 台 2× 132KW 轴流风机，平导采用 1 台 2×55KW 轴流风机送风，备用１台 2×55KW 轴流 风机，主洞和导洞两台风机和风管均按并排水平布置。通风布置共分四个阶段： 4.1 第 1 阶段 前期在主洞和导洞间横洞未贯通前，只有正洞和平导两个开挖面，均采用 独头压入式通风，如图 2-1 所示:
式中：
—淋水系数，沿干燥岩层掘进的隧道取 0.8；
b — 炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取 b=40； K— 扩散系数 0.4； L 临 — 稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度(m)； P—最远距离风筒漏风系数。 ④按瓦斯涌出量计算： 瓦斯区段穿越煤层厚度为 0.2～2m，此处取 2m；V 级围岩开挖进尺为 0.6～ 0.8m，取 0.8m；隧道宽度取 14.48 米，煤的比重取 1.35t/m3,根据设计吨煤瓦斯 涌出量为 11.53m3/t,每次开挖循环通风时间为 30min，瓦斯限值取 0.5%。 每循环开挖煤量为 2×14.48×0.8×1.35=31.3t 瓦斯涌出量为 11.53×31.3=360.2m3 30min 内稀释瓦斯所需风量为 360.2/0.5%=72124m3 通风机每分钟提供风量为 Q 瓦斯=72124/30=2404m3/min。 ⑤隧道进口按排除内燃机械废气计算风量： Q4= TikNiMi
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最大开挖断面面积：平导 Amax =30 ㎡ 一次爆破最大用药量：平导 Gmax=50kg 洞内最多作业人数：平导 40 人 爆破后计划排烟时间：t=30min 掌子面需风量计算（根据主洞计算方式同理计算出需风量）： ①按回风巷最低风速计算： Q1=Vmin×Amax=0.5m/s×30m2×60s/min =900m³/min ②按洞内最多作业人数计算：Q2=4MK=4×40×1.2=160m³/min ③按排除炮烟计：
6
方式可满足洞内施工通风需要。 3.2 通风设备选配 表 3-1 七扇岩隧道通风设备配置表
工区 风机型号 轴流风机 进口 及平 导 SFDZ-III-NO.13 轴流风机 SFD-11 局部风扇 YBT62 425 800～3500 30 2 其中 1 台备用 1150～1950 900～4200 55×2 2 其中 1 台备用 风量（m³/min） 风压 Pa 1695～3300 930～5920 132×2 2 其中 1 台备用 功率（kw） 数量 备注
参评论文 隧道工程
高速铁路高瓦斯隧道施工通风技术
摘 要：施工通风是隧道施工的重要工序之一，特别是高瓦斯隧道安全施工的关键，合 理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的 重要保证。本文以成贵高速铁路七扇岩高瓦斯隧道为例，采用数据计算和经验参数相结合的 方法，详细介绍了其通风方案，ห้องสมุดไป่ตู้今后同类隧道工程施工具有一定借鉴意义。 关键词：通风 高瓦斯 计算 借鉴
P 1 (1 1%)
L 100
1 (1 1%)
1243 100
1.133
3
L临 12.5
GbK 12.5 340 40 0.4 362m AP 2 146 1.1332
2 2 2.25 3 G( AL临）.b 2.25 3 340 (146 362） 0.8 40 Q3 2153m 3 / min 2 2 30 30 P 1.133
≥30m 平导洞口里程：PDK406+044 备用风机 ≤5
道 通 横 2#
道 通 横 1#
成都
贵阳
备用风机 ≥30m
正洞明暗分界里程：PDK406+042
≤5
正洞进口及平导工区巷道式通风平面布置示意图（二）
图 2－2
4.3 第 3 阶段 在 2#横通道贯通后，将 1#横通道两端设置风门，正洞利用 2#横通道做巷 道通风，同时在掌子面增设局部风扇，防止局部瓦斯聚集，如下图所示:
七扇岩隧道正洞进口及平导工区瓦斯段平面布置示意图
平导洞口里程： PDK406+044 平导 PDK406+694
正洞明暗分界里程： PDK406+042
成都
贵阳
道 通 横 3#
道 通 横 1#
道 通 横 2#
瓦斯段开始里程： PDK406+045
正洞
瓦斯段结束里程： PDK406+710
图 1-1
1
7
≥30m 备用风机
平导洞口里程：PDK406+044
平导
≤5
成都
贵阳
备用风机 ≥30m
≤5
正洞
正洞明暗分界里程：PDK406+042
图2－1
图 2－1 4.2 第 2 阶段 平导超前开挖过 1#横通道，2#横通道未贯通前，两个开挖面利用洞口风机 采用压入式通风，正洞利用 1#横通道做巷道式通风，如图 2－2 所示:
2、通风设计标准 隧道在整个施工过程中，作业环境应符合国家有关规定，并应满足下列卫 生及安全标准的要求： 2.1 空气中氧气含量，按体积计不得小于 20%。 2.2 每立方米空气中粉尘容许浓度：含有 10%以上游离二氧化硅的粉尘不得 大于 2 ㎎；含有 10%以下游离二氧化硅的矿物粉尘不得大于 4 ㎎。 2.3 瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点 20m 内，回风流中瓦斯浓度必须小于 0.5%。开挖面瓦斯浓度大于 0.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。 2.4 空气中常见有害气体浓度应符合下列要求： ①一氧化碳容许浓度不得大于 30 ㎎/m3,在特殊情况下，施工人员必须进入 开挖工作面时，浓度可为 100 ㎎/m3,但工作时间不得大于 30min。 ②二氧化碳按体积计不得大于 0.5%。 ③氮氧化合物换算成二氧化氮浓度应在 5 ㎎/m3 以下。 2.5 隧道内气温不得高于 28℃。 2.6 隧道内噪声不得大于 90dB。 2.7 隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量， 每人应供应新鲜 空气 4m3/min，采用内燃机械作业时，供风量不应小于 3m3/（min·kW）。 2.8 瓦斯隧道施工防止瓦斯聚集的通风风速不宜小于 0.5m/s，回风巷的速 度不低于 1m/s。 3、通风方案设计 3.1 风量和风压计算 施工通风风量应分别按最低风速要求、洞内最大工作人数、排除炮烟、瓦 斯涌出量、稀释和排除内燃机械废气等因素计算，取风量、风压最大值。 3.1.1 进口风量及风压计算 七扇岩隧道进口及平导为高瓦斯工区，通风采用压入式、巷道式通风。现
1、工程概况 七扇岩隧道起讫里程为 D3K406+027～D3K408+575，全长 2548m。隧道最大 埋深约 300m，大部分埋深 100～220m 左右，纵坡设计为人字坡，坡度分界点桩 号为 D3K407+250，进口段坡度为 20‰的上坡，出口段坡度为 10.5‰的下坡。本 隧道设置“进口平导”，长 650 米，起讫桩号为 PDK406+044～PDK406+694，平 导 与 正 洞 间 设 3 个 横 通 道 ， 与 平 导 呈 约 40 ° 角 相 交 。 其 中 正 洞 进 口 段 D3K406+045～D3K406+710 段 665m 为高瓦斯段落， 平导 PDK406+044～PDK406+694 段 650m 为高瓦斯段落。
i 1 N
式中 Q4——所需风量，m3/min； k——功率通风计算系数，取 3.0m3/min·Kw； Ni——某类内燃设备总台数； Mi——各台柴油设备的额定功率 Kw； Ti——各台柴油机设备工作时柴油机利用率系数，装载机 0.65，汽车 0.45， 其它 0.25。
4
隧道内使用的主要内燃机械：挖机一台配合侧卸装载机一台，3 台 20 方汽 车同时在洞内，其它机械考虑 100kw。 Q4=[0.65×1×(76+135)+0.45×3×188+0.25×100)]×3=1248 m3/min 通过 Q1、Q2、Q3、Q4、Q 瓦斯计算，最大需风量 Q 需=2153m³/min ⑥供风计算： a、摩擦阻力 H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5 式中：a—风管摩擦系数，取 0.00013； L——通风长度，取 1243m； Q 供——通风机要求提供风量，取 32.18m3/s； g——重力加速度，取 9.8m/s2； d——风管直径，1.5m； H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5＝1403.69(pa) b、通风管出口风量： Q 出口=Q 机-Q 机×P100×L/100=3300-3300×0.01×1243/100=2889.81m³/min 由以上结果可知: Q 出口=2889.81m³/min＞Q 需=2153m³/min， P 损=1403Pa＜P 全=5920pa， 即： 通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失小于风机全压，故此种方式 可满足洞内施工通风需要。 3.1.2 平导风量及风压计算 七扇岩隧道平导受场地和隧道断面条件限制，拟采用一台 2×55KW 轴流风 机足以满足通风要求。650 米之前通风采用压入式。现验算通风最长距离为 650 米，如若满足其余均能满足。 通风管使用直径 1.4m 的抗静电、阻燃的双抗风筒，平均百米漏风率不大于 1％，考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率β＝1.0%，摩擦阻 力系数α=1.4×10－3kg/m³。
④按瓦斯涌出量计算：Q 瓦斯=30000/30=1000m3/min。 ⑤隧道进口按排除内燃机械废气计算风量：Q4=[0.65×1×40+0.45×2× 188+0.25×100)]×3=660 m3/min 通过 Q1、Q2、Q3、Q4、Q 瓦斯计算，最大需风量 Q 需=1000m³/min 6 供风计算： ○ a、摩擦阻力 H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5 式中：a—风管摩擦系数，取 0.00013； L——通风长度，取 650m； Q 供——通风机要求提供风量，取 32.18m3/s； g——重力加速度，取 9.8m/s2； d——风管直径，1.4m； H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5＝1063.4(pa) b、通风管出口风量： Q 出口=Q 机-Q 机×P100×L/100=1950-1950×0.01×650/100=1823.3m³/min 由以上结果可知: Q 出口=1823.3m³/min＞Q 需=1000m³/min，P 损=1063.4Pa＜P 全=4200pa， 即：通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失小于风机全压，故此种
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验算通风最长距离为 1243 米， 如若满足其余均能满足。 通风设备选用轴流风机， 通风管使用直径 1.5m 的抗静电、阻燃的双抗风筒，平均百米漏风率不大于 1％， 考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率β＝ 1.0%，摩擦阻力系 数α=1.4×10－3kg/m³。 最大开挖断面面积：正洞 Amax =146/2=73 ㎡ 一次爆破最大用药量：正洞 Gmax=340kg 洞内最多作业人数：正洞 100 人 爆破后计划排烟时间：t=30min 掌子面需风量计算： ①按洞内允许最低风速计算：Q1=Vmin×Amax 式中：Vmin—保证洞内稳定风流之最小风速 0.5m/s Amax—开挖断面面积=146/2=73m2 Q1=0.5m/s×73m2×60s/min =2190m³/min 按回风巷最低风速计算：Q1=Vmin×Amax 式中：Vmin—保证洞内稳定风流之最小风速 1m/s Amax—开挖断面面积=30m2 Q1=1m/s×30m2×60s/min =1800m³/min ②按洞内最多作业人数计算：Q2=4MK 式中：M—洞内同时最多作业人数 K—风量备用系数 K=1.2 4—每人每分钟所需新鲜空气量(m³/人•分钟) Q2=4×100×1.2=480m³/min ③按排除炮烟计：
4、通风方案确定 七扇岩隧道进口和平导均采用独头压入式通风，当平导与正洞之间的横洞 贯通后采用巷道式通风，正洞采用 1 台 2×132KW 轴流风机送风，备用 1 台 2× 132KW 轴流风机，平导采用 1 台 2×55KW 轴流风机送风，备用１台 2×55KW 轴流 风机，主洞和导洞两台风机和风管均按并排水平布置。通风布置共分四个阶段： 4.1 第 1 阶段 前期在主洞和导洞间横洞未贯通前，只有正洞和平导两个开挖面，均采用 独头压入式通风，如图 2-1 所示:
式中：
—淋水系数，沿干燥岩层掘进的隧道取 0.8；
b — 炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取 b=40； K— 扩散系数 0.4； L 临 — 稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度(m)； P—最远距离风筒漏风系数。 ④按瓦斯涌出量计算： 瓦斯区段穿越煤层厚度为 0.2～2m，此处取 2m；V 级围岩开挖进尺为 0.6～ 0.8m，取 0.8m；隧道宽度取 14.48 米，煤的比重取 1.35t/m3,根据设计吨煤瓦斯 涌出量为 11.53m3/t,每次开挖循环通风时间为 30min，瓦斯限值取 0.5%。 每循环开挖煤量为 2×14.48×0.8×1.35=31.3t 瓦斯涌出量为 11.53×31.3=360.2m3 30min 内稀释瓦斯所需风量为 360.2/0.5%=72124m3 通风机每分钟提供风量为 Q 瓦斯=72124/30=2404m3/min。 ⑤隧道进口按排除内燃机械废气计算风量： Q4= TikNiMi
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最大开挖断面面积：平导 Amax =30 ㎡ 一次爆破最大用药量：平导 Gmax=50kg 洞内最多作业人数：平导 40 人 爆破后计划排烟时间：t=30min 掌子面需风量计算（根据主洞计算方式同理计算出需风量）： ①按回风巷最低风速计算： Q1=Vmin×Amax=0.5m/s×30m2×60s/min =900m³/min ②按洞内最多作业人数计算：Q2=4MK=4×40×1.2=160m³/min ③按排除炮烟计：
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方式可满足洞内施工通风需要。 3.2 通风设备选配 表 3-1 七扇岩隧道通风设备配置表
工区 风机型号 轴流风机 进口 及平 导 SFDZ-III-NO.13 轴流风机 SFD-11 局部风扇 YBT62 425 800～3500 30 2 其中 1 台备用 1150～1950 900～4200 55×2 2 其中 1 台备用 风量（m³/min） 风压 Pa 1695～3300 930～5920 132×2 2 其中 1 台备用 功率（kw） 数量 备注
参评论文 隧道工程
高速铁路高瓦斯隧道施工通风技术
摘 要：施工通风是隧道施工的重要工序之一，特别是高瓦斯隧道安全施工的关键，合 理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的 重要保证。本文以成贵高速铁路七扇岩高瓦斯隧道为例，采用数据计算和经验参数相结合的 方法，详细介绍了其通风方案，ห้องสมุดไป่ตู้今后同类隧道工程施工具有一定借鉴意义。 关键词：通风 高瓦斯 计算 借鉴
P 1 (1 1%)
L 100
1 (1 1%)
1243 100
1.133
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L临 12.5
GbK 12.5 340 40 0.4 362m AP 2 146 1.1332
2 2 2.25 3 G( AL临）.b 2.25 3 340 (146 362） 0.8 40 Q3 2153m 3 / min 2 2 30 30 P 1.133
≥30m 平导洞口里程：PDK406+044 备用风机 ≤5
道 通 横 2#
道 通 横 1#
成都
贵阳
备用风机 ≥30m
正洞明暗分界里程：PDK406+042
≤5
正洞进口及平导工区巷道式通风平面布置示意图（二）
图 2－2
4.3 第 3 阶段 在 2#横通道贯通后，将 1#横通道两端设置风门，正洞利用 2#横通道做巷 道通风，同时在掌子面增设局部风扇，防止局部瓦斯聚集，如下图所示:
七扇岩隧道正洞进口及平导工区瓦斯段平面布置示意图
平导洞口里程： PDK406+044 平导 PDK406+694
正洞明暗分界里程： PDK406+042
成都
贵阳
道 通 横 3#
道 通 横 1#
道 通 横 2#
瓦斯段开始里程： PDK406+045
正洞
瓦斯段结束里程： PDK406+710
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≥30m 备用风机
平导洞口里程：PDK406+044
平导
≤5
成都
贵阳
备用风机 ≥30m
≤5
正洞
正洞明暗分界里程：PDK406+042
图2－1
图 2－1 4.2 第 2 阶段 平导超前开挖过 1#横通道，2#横通道未贯通前，两个开挖面利用洞口风机 采用压入式通风，正洞利用 1#横通道做巷道式通风，如图 2－2 所示:
2、通风设计标准 隧道在整个施工过程中，作业环境应符合国家有关规定，并应满足下列卫 生及安全标准的要求： 2.1 空气中氧气含量，按体积计不得小于 20%。 2.2 每立方米空气中粉尘容许浓度：含有 10%以上游离二氧化硅的粉尘不得 大于 2 ㎎；含有 10%以下游离二氧化硅的矿物粉尘不得大于 4 ㎎。 2.3 瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点 20m 内，回风流中瓦斯浓度必须小于 0.5%。开挖面瓦斯浓度大于 0.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。 2.4 空气中常见有害气体浓度应符合下列要求： ①一氧化碳容许浓度不得大于 30 ㎎/m3,在特殊情况下，施工人员必须进入 开挖工作面时，浓度可为 100 ㎎/m3,但工作时间不得大于 30min。 ②二氧化碳按体积计不得大于 0.5%。 ③氮氧化合物换算成二氧化氮浓度应在 5 ㎎/m3 以下。 2.5 隧道内气温不得高于 28℃。 2.6 隧道内噪声不得大于 90dB。 2.7 隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量， 每人应供应新鲜 空气 4m3/min，采用内燃机械作业时，供风量不应小于 3m3/（min·kW）。 2.8 瓦斯隧道施工防止瓦斯聚集的通风风速不宜小于 0.5m/s，回风巷的速 度不低于 1m/s。 3、通风方案设计 3.1 风量和风压计算 施工通风风量应分别按最低风速要求、洞内最大工作人数、排除炮烟、瓦 斯涌出量、稀释和排除内燃机械废气等因素计算，取风量、风压最大值。 3.1.1 进口风量及风压计算 七扇岩隧道进口及平导为高瓦斯工区，通风采用压入式、巷道式通风。现
1、工程概况 七扇岩隧道起讫里程为 D3K406+027～D3K408+575，全长 2548m。隧道最大 埋深约 300m，大部分埋深 100～220m 左右，纵坡设计为人字坡，坡度分界点桩 号为 D3K407+250，进口段坡度为 20‰的上坡，出口段坡度为 10.5‰的下坡。本 隧道设置“进口平导”，长 650 米，起讫桩号为 PDK406+044～PDK406+694，平 导 与 正 洞 间 设 3 个 横 通 道 ， 与 平 导 呈 约 40 ° 角 相 交 。 其 中 正 洞 进 口 段 D3K406+045～D3K406+710 段 665m 为高瓦斯段落， 平导 PDK406+044～PDK406+694 段 650m 为高瓦斯段落。
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式中 Q4——所需风量，m3/min； k——功率通风计算系数，取 3.0m3/min·Kw； Ni——某类内燃设备总台数； Mi——各台柴油设备的额定功率 Kw； Ti——各台柴油机设备工作时柴油机利用率系数，装载机 0.65，汽车 0.45， 其它 0.25。
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隧道内使用的主要内燃机械：挖机一台配合侧卸装载机一台，3 台 20 方汽 车同时在洞内，其它机械考虑 100kw。 Q4=[0.65×1×(76+135)+0.45×3×188+0.25×100)]×3=1248 m3/min 通过 Q1、Q2、Q3、Q4、Q 瓦斯计算，最大需风量 Q 需=2153m³/min ⑥供风计算： a、摩擦阻力 H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5 式中：a—风管摩擦系数，取 0.00013； L——通风长度，取 1243m； Q 供——通风机要求提供风量，取 32.18m3/s； g——重力加速度，取 9.8m/s2； d——风管直径，1.5m； H 擦＝6.5aLQ 供 2g/d5＝1403.69(pa) b、通风管出口风量： Q 出口=Q 机-Q 机×P100×L/100=3300-3300×0.01×1243/100=2889.81m³/min 由以上结果可知: Q 出口=2889.81m³/min＞Q 需=2153m³/min， P 损=1403Pa＜P 全=5920pa， 即： 通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失小于风机全压，故此种方式 可满足洞内施工通风需要。 3.1.2 平导风量及风压计算 七扇岩隧道平导受场地和隧道断面条件限制，拟采用一台 2×55KW 轴流风 机足以满足通风要求。650 米之前通风采用压入式。现验算通风最长距离为 650 米，如若满足其余均能满足。 通风管使用直径 1.4m 的抗静电、阻燃的双抗风筒，平均百米漏风率不大于 1％，考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率β＝1.0%，摩擦阻 力系数α=1.4×10－3kg/m³。