长大隧道独头通风技术

1、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

2、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

3、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；洞内允许最小风速匕广0.15口八；洞内每人应供应新鲜风3m3/min；内燃机械设备作业供风量3m3/ (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=117.6m22.1.2风量计算结果 TOC o 1-5 h z 按人数计算风量时所需要风量为Q=3 X 150=

4、450 m3/min(1)按最小风速计算风量时所需要风量为Q=Vmin X AX 60=1058m3/min(2)按开挖面爆破排烟所需风量计算采用下式：0 ， A )(3)式中：0 爆破排烟所需风量，m3/min； t一通风时间，30min ； A 一一次爆破炸药消耗量；F 一开挖断面积；L 一通风换气长度。经计算所需风量为2400 m3/min左右；按内燃机械作业所需风量计算时应满足供风量不小于3m3/ (min - KW)，并按下式计算：Q =(H a + H -a + H -a ) q(4)式中： 1一内燃机械作业所需风量，m3/min； Hs 一装碴机械总功率，KW； a s 一装碴机

5、械的工作效率；H d 一运输类汽车总功率，KW；以 运输类汽车的工作效率；H e 其他类机械 总功率，KW； * e 其他类机械的工作效率；q 一内燃机械单位功率供风量，m3/ （minKW）。经计算所需风量为4000 m3/min左右。所以取最大值4000 m3/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（Qf为风机出口风量）：当送风距离L=2000m时，通风阻力H=2.06Qf2，供风量为5000m3/min，风管出口风量为3700m3/min； 当送风距离

6、L=3000m时，通风阻力H=2.71Qf2,供风量为4700m3/min，风管出口风量为3000m3/min； 当送风距离L=4000m时，通风阻力H=3.18Qf2，供风量为4500m3/min，风管出口风量为2500m3/min。 计算结果可以看出，风机的总供风量4400 m3/min大于隧道内燃机械作业所需风量4000 m3/min； 风管出口风量2300m3/min大于掌子面所需风量2400m3/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1700哑。各通风设备

7、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名称型号技术参数数量速度 (r/min)风压（Pa）风量(m3/min)功率(KW)SDF(C)-No12.5高速1378535515502912110X22台中速62矿24451052196834X2低速3551375840147516X2拉链式软风管PVC0 1700 mm平均百米漏风率0.015,摩阻系数0.02,每节长度20m/ 节或10m/节（20m/节占75%以上）。出口区配置10000m。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

8、挖工作面压入式送风。（C）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DK221+500DK225+682DK221+500出大别山隧道出口4182m2挖武汉i合口大别山隧道出口4182m2挖武汉i合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序 号人员或小组人数职责

9、1负责人1全面负责施工通风技术和人员管理，落实通风方案并组织实施，协调 与其他工种之间的关系2技术组2协助项目负责人工作，解决方案实施过程中的细化与修改、过渡方案 的设计以及通风效果的检测与评价等。3风管安拆组15负责风机、风管的安装和拆卸，管路的维护和修理，协助技术人员完 成通风监测任务4风机司机班3负责风机值班、风机运行状况记录工作以及风机的日常维护5风管修补班2在洞外专职修补损坏的风管5.2通风技术管理风管安装必须平、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。专业技术人员经常对现场通风效果进行检测，根据检测结

10、果及时进行阶段调整。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28C、一 氧化碳（CO）和二氧化氮（NO浓度在通风30min后分别降到30mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工 而女。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。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。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。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。因为所选择的风管直径

11、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。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。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，如果发现不符合排放标准，及时采取有效的处理措施，以满足环境保护的要求。6通风效果的检测及评价6.1隧道内作业环境标准空气中氧气含量，按体积不得小于20%。隧道内允许最小风速V . =0.15m/s。隧道内气温不得高于28C，隧道内噪音不得大于90dB。粉尘容许浓度，每立方米空气中含有

12、10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方 米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。爆破30min后，有害气体二氧化氮体积不得大于5mg/m3，一氧化碳不超过30mg/m3，瓦斯浓度 不得超过0.5% 1.0%。6.2有害气体主要检测对象、检测仪器及频率对于无轨运输隧道，出碴等行驶的机动车辆，其排放的尾气中气态的C0、氮氧化物是主要的有 害成分。目前，对隧道空气污染的治理方法是以稀释有害成分浓度为目的的通风换气法。大别山隧道WHSD-2标段对风速、风量、CO浓度、NO2浓度等各项指标都有严格要求，定期对风 速、风量、CO浓度、NO2浓度进行检测，以上述四项指标

13、为基准，决定各项施工工序的合理性，如果 某项指标超标，立即上报安全环保部，理顺环境保护与隧道施工的关系，重视其环境危害，积极主动 采取合理措施，使其危害降到最低限度。有害气体检测方法见表3主要检测对象、仪器参数和检 测频率。表3主要检测对象、仪器参数和检测频率检测对象检测仪器型号厂家原理检测频率要求CO (ppm)便携式CO仪impulse pro英国ZELLWEGER公司电化学传 感器一炮一检响炮后30分钟以内达到国家标准NO2(ppm)便携式NO2仪Impulse pro英国ZELLWEGER公司电化学传 感器一炮一检响炮后30分钟以内达到国家标准风速 (m/s)热球式风速仪QDF-3 型

14、北京 环境保护仪器 厂热感应一天一检大于最小风速V =0.15m/s通风量(m3/min)由风速和断面积计算求得大于隧道内燃机排放废 气所需风量CH 4(ppm)大别山隧道WHSD-2标段为非瓦斯隧道，未出现过瓦斯涌出。6.3效果评价2006年12月1日，大别山隧道开挖至DK222+840时，累计开挖长度2842米时，我们对隧道有 害气体进行了检测，空气质量在通风15分钟时达到国家标准，比国家要求的30分钟提前了 15分钟， NO2浓度最高值为0.2ppm，远远低于国家标准5mg/m3。检测结果见表4 DK222+840有害气体检测 数据和图2 DK222+840 CO浓度曲线图。表4 DK222+840有害气体检测数据时间（min）风速(m/s)CO(ppm)NO (ppm)断面积（m2）通风量(m3/min)50.6680.3117.64320100.6410.3117.6432015 0.6 25200.613253040500.6 70.6315 0.6 25200.613253040500.6 70.630.510.200.20.20.20.10.10117.6 4320117.64320117.6 4320117.6432