隧道斜井通风方案

山西中南部铁路通道ZNTJ-6标南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案中国中铁隧道集团二○一○年十二月南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案一、南吕梁山隧道1、2号斜井情况简介南吕梁山隧道1号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正洞交与DK304+300,斜井长2510m,综合坡率为-11.1%。1号斜井承当正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK301+285～DK306+775,长5490m;其中V级围岩97m、IV级围岩805m、Ⅲ级围岩600m、I级围岩3988m,各级围岩所占比例分别为：1.77%、14.66%、10.93%、72.64%。南吕梁山隧道2号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正洞交与DK309+150,斜井长2730m,综合坡率为-11.4%。2号斜井承当正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK306+775～DK310+800,长4025m;其中V级围岩1080m、IV级围岩1345m、Ⅲ级围岩1600m,各级围岩所占比例分别为：26.83%、33.42%、39.75%。二、通风方案选择及说明：兰渝西秦岭隧道罗家理斜井通风有成功经历可循，原方案1、2号斜井均采用接力式通风，后方案2号斜井改为隔离巷道式施工通风方案。具体修改原因为：1、后续斜井施工过程中2号斜井因为处于河道风口处，相较于1#通风，2#井通风相对困难，通风量需求大，主要表现为排烟困难，炮烟、车辆尾气、灰尘集中于进洞200-500m之间。根据洞内排烟需求，只能加大通风量、延长通风时间，直接导致通风本钱增加。下面是8月通风到11月份1#、2#通风耗电统计：月份斜井891号斜井用电〔度〕2号斜井用电〔度〕所以2号斜井存在新鲜空气易送入，而污风不宜排出的情况，采用隔离巷道2、2号斜井线路设置有2处较大的曲线拐弯，对接力式通风风损比拟大。3、对于污风不宜排出问题，拟在2号斜井井底设置通风竖井，有效解决4、能够通过2个近似斜井，直观比拟两种通风方案，采集相关数据，为附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案附件1-2：盖雅独头通风方案附件2：南吕梁山隧道2#斜井隔离巷道式通风方案附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案中隧集团晋中南铁路六分部的能耗指标；4、相关的标准、标准、指南、规那么等；隧道施工通风的目的是供应洞内充足的新鲜空气，并冲淡、排除有害气在隧道施工过程中，因为钻爆、装运、喷砼产生有害气体和粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道内作业环境受到污染，必须采用机械通风的方法向洞内供应新鲜空气，以稀释有害气体降低粉尘浓度，隧道内施工作业环境要到达以下卫生标准：隧道中氧气含量按体积计不得小于20%,温度不宜高于28℃。粉尘允许浓度，含10%以上游离二氧化硅的粉尘，每m3空气中不得大于2mg;。含游离二氧化硅在10%以下时，每m3空气中不得大于4mg。一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3,在特殊情况下施工人员必须进入工作面时可为100mg/m3,但工作时间不得超过30min。二氧化碳，按体积计不得大于0.5%。氮氧化物〔换算成NO2〕为5mg/m3以下。隧道内噪声不宜超过90dB。科学配置通风设施,风机型号，功率与风管直径必须配套，到达低风阻，理论计算隧道内需风量，风量以满足国家标准为原那么，到达既满足现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，取其中最大工程单位数量说明断面积单个掌子面一次爆破炸药量单个掌子面洞内最多作业人道工序总和考虑装碴车功率出碴车功率0通风时间最低风速风管直径m议采用20m/节风管百米漏风率%正洞最长通风m式中：q作业面每一作业人员的通风量，取3m3/min;n——作业面同时作业的最多人数，取30人。k——风量备用系数，取1.25。风算按数30算按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓式中：A-掘进断面面积，全断面开挖55m2;t通风时间，30min;G——同一时间起爆总药量，按钻眼4m,进尺3m计算，火工品单耗量1.1~1.3,这里暂取1.2;那么G≈200kg;φ——淋水系数，取0.8;b炸药爆炸后有害气体生成量，计算取40L/kg;P通风管漏风系数，取P=1.02;L——通风长度〔22950m〕或临界长度〔L'〕,临界长度用公式L'=GbKIAP2=815m。〔式中K为紊流系数，取0.65〕。取L=min{L,L'}=75m。那么，按上式计算可得Q2=246.39m3/min按稀释内燃机废气计算需风量式中：H—内燃机械总功，进入正洞单个作业面按1台装载机〔单机功率162Kw〕,1台挖机〔单机功率110Kw〕,3台大车〔单机功率340马力，乘0.74转换为功率)考虑。n-综合考虑负荷率、机械利用率，取值0.3～0.4。这里取0.35。按最低风速计算需风量式中：Q.一最低风速需风量，m3/min;v—最小允许风速，取0.15m/s;S—隧道断面积,55m2。经计算正洞每个掌子面需风量Q4=107min那么，通风机要求提供风量：Q供=nKQmax式中，K高原修正系数，取K=1; Q供=1.15×1×1185.5=1304.05〔m3/min〕隧道总风压h总=h摩总+h摩局+h其它h摩总=6.5×aLQ面Q供/D5 D——风管直径〔m〕,斜井取2.0m,正洞按1.5m;α——风管摩擦阻力系数〔N-S2/m2〕,α=pX/8,其中p为空气密度〔p=1.176kg/m3〕,入为达西系数〔λ=0.015〕;那么α=0.0022那么，第一阶段：斜井口至井底风廊段h摩总=804(pa)第二阶段：井底风廊至开挖面h摩总=1175(pa);h摩局局部性的压力损失〔Pa〕,如风道缩小、转弯等。通风管采取同直径连接，沿洞身侧壁布置，此局部压力损失能够忽略不计。h其它——其它因素增加阻力〔Pa〕,根据施工安排综合考虑12.5%。经计算得出，隧道总风压为：第一阶段：斜井通风h总1=904.5〔Pa〕,按独头压入式通风设计,风机、通风管按井底需求第二阶段：正洞开挖期间通风h总2=1322〔Pa〕按同时向3个掌子面通风设计，单个掌子面需风量为1185.5方，斜井通风机供风量为：1185.5x3=3556.5m3通风管道及设备选型通风机型号的选择按以下三个条件：①通风机产生的风量不能不小于理论计算风量；②通风机直径与选取通风管直径不能差异差异太大；③风机全在净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失的原那么，按同时向3个作业面送风考虑。南吕梁山1#斜井及正洞通风将按两步接力的形式施工采用混合式方式。在斜井段采用2台2×182KW轴流风机向井底风囊供风，正洞4个工作面进口方向2个面布设2台2×110KW轴流风机、2#井方向布设2台2×75轴流风机，并在三叉口位置设置2台37KW射流风机向斜井方向抽出污风，以提高污浊空气的向外流动，斜井井身段风管选用直径2米的通风软管，正洞段选用直径1.5米的通风软管按最长通风距离进口方向3000米计算。名称型号功率〔KW〕风机62台中速6155轴流风机002台中速49低速7轴流风机〔552台中速5低速5轴流风机高速551台中速5低速5拉链风管平均百米漏风率0.02,摩阻系数0.02每节长度20m/节或10m/节。SLF系列2台1、计算方法：通风机按照每500米增加一级功率计算，开机时间均按照每茬炮2小时〔出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时〕通风计算开挖每循环1.5米计算，共计1687个循环。电费0.8元/度。所需设备及材料：通风机1台，型号：185x2KW风管：2m直径，2530m电费消耗：〔30×2+60×2+185+185+60+185x2〕x1687/4x2x0.8=661340元3、正洞通风阶段：此时井口通风机16小时运转，洞内根据条件通风，按同时向3个掌子面送风计算。所需设备及材料：通风机2台，型号：185x2KW通风机4台，型号：110x2KW总功率：1620KW设备投入：250000×2+115000×4=960000(185x2+185x2+(185+60)x2+185x2x2+185x2x2+45x2x3+110x3+(110+17)x3+110x2x3)x2x1500x0.8=30199200元总计：31820540元由专业技术人员进展通风技术及工、机、料的管理，风管吊装必须做到平直、顺，并拉紧吊稳，防止褶皱，以减小管路沿程阻力和局部阻力，在与为减少阻力，当外径不同的风机与风管连接时，应以大小头铁皮管节过渡，过渡节长度以3~5m为宜。风机应设专人值班，根据具体情况开关风机和调节风机的风量，以到达通风的每个阶段均应进展一次系统的测试，测试内容包括气象条件、管路风量和风压、作业区段的有害气体和粉尘浓度以及风机安设位置对各断面加强日常通风检测，保证充足的风量和风压，并且要保护通风管路，防洞口风机需要安设在距离洞口30m以外的上风向，防止发生污风循环；风管出风口距开挖工作面的距离不许超过45m。因为所选择的风管直径较大，必须保证隧道有充足的净空，防止发生过采用无轨运输时，运输车辆的尾气排放口必须安设净化装置，以降低对采用水幕降尘器降尘、湿式凿岩，出碴前用水淋湿全部石碴等措施降低附件1-2：盖雅压入式通风方案30860540x30%=9258162元附件2南吕梁山隧道2#斜井隔离巷道式施工通风方案中隧集团晋中南铁路六分部1.行业事实：独头压入〔含接力〕式通风对于长度近5km的施工通风距离不可行，业界尚无成功案例，可见资讯为约3.5km且后期通风效果并不理想；独头混合式通风理论上是可行的，但是因为局部循环风、3次接力〔本隧道〕导致的多处电力配置可能需要12螺旋式上升一样，以轻型管道和轴流式通风机为根基的施工通风模式也有其阶段性阈值仍然像茫茫黑夜中盲然航海的一叶扁舟；(2)根据近20余年隧道通风的实践和经历可初步认为常规隧道施工通风长度能力的主要限制点，首先在于轴流式通风机的能力，虽然约10年来制造行业进展了大量的探索，但根本处于改良日本轴流式通风机的阶段；其次在于轻型正压通风管的的各种限制，自上世纪90年代初仿制日本拉链式通风管以来，业界仅仅主攻连接方式、材质、悬挂方式的改良，从而导致独头压入长度的瓶颈；其三在于没有轻型、经济的负压通风管面世，致使隧道工程师不便将通风机较为自由地安装于期待的位置；(3)上述三方面限制之中任何一方面的突破都会使隧道施工通风产生进步，于是我们想到借助巷道式通风的思路，只要在施工运输的通道中隔离出一个满足我们需求的巷道去替代负压通风管就能够产生一个飞跃；(4)中铁隧道的杭州分公司在甬台温凤凰山隧道的砖砌巷道不能称为成功，积累了很多珍贵的经历，但在关角隧道的初步实践已经显现出成功的曙光，一处借鉴关角隧道在渝利铁路长洪岭斜井的再度实践已经初步显示过程成果；所以隔离巷道式通风应该、也必然是隧道施工通风独头长度飞跃的一块基石，但从经济性方面而言可能比拟适宜于非大断面隧道。3.概念：隔离巷道式通风就是用不透风的隔板将施工通道或隧道上部隔离形成通风巷4.经济性预测：根据业界同仁的实践、编制者的经历、对方案与费用之间的直感初步认为，隔离巷道式通风虽然设施费用较高但在效果、总体经济性、可达施工长度方面均具备明显优势。上述判断的根底在于对通风机能耗在隧道施工通风总体费用方面所占的比例根据南吕梁山2#斜井及正洞设计、施工组织模式的资源配置、下述的计算等情况，拟将施工通风分为4个阶段，各阶段示意如下：斜井长2730mⅡV-VV抽入，方案在斜井井底设置通风竖井一座：竖井直径1500mm,深约345m。通风竖井能够大大加快污风排出，减少洞内射流风机的安装或运行时间，必要时在通四、通风计算工作面最小允许风速V≥0.15m/s;巷道内最大允许风速V≤15m/s;通风管内允许最大风速V≤24m/s;计算；参数：340马力〔功率250KW,排气量20L/min〕出碴车6台砼罐车〔功率213KW,排气量20L/min〕1台，ZL50C内燃装载机(功率162KW)2台，PC200挖掘机(功率170KW)1台1.5T农用车(功率17KW)2台，工作人员20人，斜井断面面积48m2。式中β内燃机产生的有害气体,按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10-3K——允许浓度(0.01%)N每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3min参数：340马力〔功率250KW,排气量20L/min〕出碴车6台，ZL50C内燃装载机(功率162KW)1台，PC200挖掘机(功率170KW)1台1.5T农用车(功率17KW)3台，工作人员35人正洞开挖断面面积按53m2。Q=V/K(m3/min)+N×M,其中v=ZpP式中β内燃机产生的有害气体,按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10-3K——允许浓度(0.01%)N每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3/min;按照2个工作面同时出碴和另外2个工作面分别处于初期支护工作阶段进展组合〔以2台干式喷射机作业，单台风量需求为900m3/min〕,正洞施工所需最大风量为7374m3分别按巷道内最大允许风速为15m/s和24m/s检算，所需巷道面积分别为8.3m2和5.2m2,以巷道摩阻和漏风率合计影响度20%计算所需巷道面积分别9.96m2和6.24m五、通风设备与材料选型名称型号速度风压〔Pa〕功率高速5中速高速0中速0备选主扇风速33m/s,风量2364m3/min,功率37KW风速30.9m/s风量3727.6m3/min,功率55KW软风管或10m,过风面积2.5m2。软风管或100m,过风面积3.1m2。射流风机选用37-55kw规格即可，需安装5台，每个掌子面1台，三岔口1台。按上述通风管漏风率和斜井、正洞最大通风距离分别为1500m、1700m检算所需通风管直径分别为1860mm、1720mm,即所需通风管直径为1800mm。六、考前须知2.斜井初支构造拟安装隔板高程上下约1m范围须保证初支的密实、平顺，以便于隔板密封；并在此部位预留横梁安设接口或预埋件，以策应隔板横梁安设；4.转入第四阶段须满足正洞各个工作面开挖均到达100m及其以上，且穿插口处完成七、经济性比拟达的通风效果。通风机按照每500米增加一级功率计算，开机时间渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时〕通风计算，开挖每天3个循环计算。电费0.8元/度。风管布180元/米，彩钢瓦35元/m2,C型钢架按28元/m。2、中隔板骨架采用C型钢。根据每阶段通风是做的不同，本钱测算如下：第一阶段：斜井开挖小于1500,本阶段主要采用常规通风,所需设备及材料为：220KW通风机一台，风管布1500米。材料费：风管：1500×180=270000电费：(16x2+34x2+110×2)x0.8x2x535/3=91306元第二阶段：斜井开挖至井底，通风机下井至1500位置，巷道敷设1500米。材料费：彩钢瓦：6x35x1500=315000钢架：1000x6x28=168000电费：(16x2+34x2)x0.8x2x357/2=2