长隧道施工过程中洞内有害气体及粉尘的检测与防治技术

长隧道施工过程中洞内有害气体及粉尘

的检测与防治技术

第一章研究总报告

1.1概述

1.1.1任务来源

XX至XX高速公路XX隧道设计为双线分离式隧道，左线全长2891m,

右线全长2927m,亘口施工1400m以上。由于隧道开挖时地层中会释放

出CO、CCh、NO2、CH4等有害气体；加之施工过程由于爆破开挖、喷

射硅施工及装渣无轨运输车辆废气排放，洞内会产生大量的粉尘和有害

气体，排除或降低有害气体及粉尘浓度，改善劳动条件，保障施工作业

人员的身体健康，是安全生产的需要，是职业劳动保障中检测控制的重

要内容之一。为了掌握和推广应用“隧道洞内有害气体及粉尘浓度的检测

方法和防治技术”，公司06年确立了《单口1000米以上公路隧道内有害

气体防治与检测技术》科研课题，同年经局批准立项，编号06A11,由

三公司罗定项目部实施完成。

1.L2研究依据

(1)国内类似隧道工程的成功经验；

(2)《煤矿安全规程》、《隧道工程试验殓测技术》、《铁路隧道施工技

术安全规则》、《公路隧道施工规范》等；

(3)《作业场所空气中粉尘浓度测定方法》(GB5748-85)及常规甫害

气体测定方法；

(4)xx隧道的设计资料。

1.1.3工程概况

XX至XX高速公路位于XX省东部，起点位于XX市XX县的XX

(K025+200〜K050十000),终点位于xx省xx市的十八里铺(K324十000〜

K334+730),全长231.06km(不含宁夏段)。路线走向与既有国遒G312

公路基本平行，并将其作为辅道。本合同段为XX至XX高速公路土建工

程LD6合同段，起点里程为K128+700,终点里程为K136+298.442,路

线全长7.598km；xx隧道是全标段的控制工程，也是全线的重点工程之

一。隧道设计为双线分离式，左线全长2891m,右线全长2927m,进出

口4个工作面同时施工。由三公司罗定项目部负责进口左线隧道施工

1445.5m,其中LK129+645〜LK130+040段线路纵坡为2.097%,

LK130+040〜LK131+090.5段线路纵坡为1.87%；右线隧道施工1463.5m,

纵坡均为1.87%。根据围岩类别不同，开挖断面为84.4〜109.32肝，成

洞后净高7.032m,净宽10.86mo

1.1.4技术的先进性或技术难点

(1)选用先进的检测仪器，对不同工序的有害气体及粉尘含量分别进

行检测和分析，并得出结论；

(2)根据检测结果，检算施工中所需的通风量，确定施工中采取的通

风方式和风机配置；

(3)制定防治措施，最大限度地降低有害气体和粉尘在施工中的危害

程度。

1.2研究的目的、方法、手段及工作流程

121研究的目的、方法、手段

(1)作为隧道施工的管理人员和技术人员，必须对隧道施工过程中洞

内可能发生的各种冷害气体、性质、来源、发生量以及国家对这些有害

气体的控制标准有比较明确的认识，对其含量、超标情况要及时掌握；

(2)借助选进的仪器对洞内有害气体含量进行检测；并根据检测结果

制定相应预防措施；

(3)检算稀释这些有害气体所需的通风量，并根据通风量选择最合适

的通风方法、风管直径、风机功率，以改善洞内施工环境，确保施工人

员身心健康，提高生产效率。

(4)为以后类似工程施工积累经验。

1.2.2工作流程

编制检测计划一检测仪器选型一分时段、分工序检测一检测数据分

析f采取防治措施一总结经验。

1.3课题研究的关键技术

(1)对不同工序施工时地层释放的有害气体和粉尘进行检测，并时实

监控其浓度变化；

(2)施工过程中通风量、通风方式和风机配置；

(3)制定防治措施，排除或降低有害气体及粉尘浓度。

1.4取得的成果及技术创新点

公路隧道在采用常规施工方法的前提下，通过对有害气体及粉尘浓

度检测，掌握了公路隧道单头施工不同深度时，各施工工序有害气体和

粉尘的实际含量情况，对照检验标准查找原因，采取超前探测、排放、

通风、防护等综合欠理的方法，有效地将有害气体和粉尘含量减小到最

低程度，保证了施工人员的身心健康，工程的顺利进行。

本课题通过对施工组织设计中配备的通风设备进行严格的对比计

算，对通风时间、通风量加以严格制度管理，该成果技术也可用于不超

过2000米的隧道施工，并为以后类似工程施工提供经验借鉴。

1.5研究的过程及课题组成员并致谢

该科研课题于2006年6月份开始实施，至2007年12月完成，历时

18个月。自开展科研攻关以来，项目部高度重视，并成立了科研小组，

根据课题研究的主要内容及技术创新点，结合施工实际，经过辛勤努力，

圆满完成了科研任务，取得了预期效果。

2.2.3检测的目的

(1)作为隧道施二的管理人员和技术人员，必须对隧道施工过程中洞

内可能发生的各种有害气体、性质、来源、发生量以及国家对这些有害

气体的控制标准有比较明确的认识，对其含量、超标情况要及时掌握。

(2)借助选进的仪器对洞内有害气体含量进行检测；并根据检测结果

制定相应预防措施。

(3)计算稀释这些有害气体所需的通风量，并根据通风量选择最合适

的通风方法、风管直径、风机功率，以改善洞内施工环境，确保施工人

员身心健康，提高生产效率。

(4)检验技术措施效果，正确指导隧道施工，为以后类似工程施工积

累经验。

2.2.4检测的依据及执行标准

xx隧道有害气体的检测以《煤矿安全规程》、《隧道工程试验检测技

术》、《铁路隧道施工技术安全规则》、《公路隧道施工规范》为主要依据,

并根据其具体规定对有害气体进行检测、控制，按照GB5748-85《作业

场所空气中粉尘浓度测定方法》及常规有害气体测定方法执行。其控制

标准见表2-1。

有害气体极限浓度标准表2-1

序号有害气体名称单位极限值

瓦斯总回风道风流中浓度小于0.75；工作面浓度不大于1.5

1(CH4)%

2一氧化碳(CO)mg/m330

3温度℃28

2(每立方米空气中，含有10%以上游离二氧化硅的粉尘必

4粉尘mg

须在2mg以下)

2.2.5检测仪器的配置

针对xx隧道施二中有害气体检测需要，经实用性经济技术比较，确

保检测准确的前提下，选用了三种5台有害气体检测仪器，其产地、型

号、用途、主要技术指标、特点及使用方法见表2-2。

有害气体检测仪器统计表表2・2

序

仪器产地、型号、数量

号主要技术指标特点受用方法

名称用途（台）

1.测量范围：（0—5.0）%;

2.测量精度：（0〜1.0）%，允许

可固定悬挂，固定在学子

煤炭科学研误差±0.1%:（1.0〜5.0）%，允许

也可移动测面，回风区或

瓦斯检究总院重庆误差±10%真值；

试；连续检测，瓦斯可能聚

1测报警分院；测13.报警点：（0.5〜2.0）%范围内

携带方便，具集区；由检测

仪任意设定；

CH4有声光报警功人员进洞随

AZJ-20004.催化元件使用寿命：一年以

能身携带

上；

5.外形尺寸：98x57x28mm

1.测量范围：（0-1000）X10-操作、携带方

6.便，使用寿命

可在学子面，

2.基本测量误差：0-100xl（r长，性能稳定，

回风区或在

煤炭科学研6今2+2.0%真值；具有间歇式声

一氧化密闭、风电闭

究总院重庆（100-500）x106a9%真值；光报警功能，

2碳检测1锁等环境空

分院;测CO（500〜1000）x10-6＜10.0%真值；为矿用本质安

报警仪气检测；由检

CTH6003.报警点：（10〜250）%连续可全型仪器，可

测人员进洞

调；在具有瓦斯、

4.泉样方式:扩散式随身携带

粉尘爆炸危险

5.外形尺寸：127x65x25mm的场所使用

煤炭科学研双气泵采样，

究总院重庆数显计时，具将仪器放置

分院；定点有气流稳定、或悬挂在被

1.采样流量：3.8L/min;

监测粉尘作负载能力大、监测的粉尘

呼吸性2.采样流量误差：＜2.5%

业环境中一工作时间长、环境中，采样

3粉尘采13.采样流量稳定性：＜5%

个工班或更操作方便的特口迎向风流

样器4.采样准确度：＜10%

长时间内的点，适合在具方向，并保持

5.外形尺寸:310x125x125mm

呼吸性粉尘有瓦斯、粉尘仪器始终处

平均浓度爆炸危险的场于水平状态

AZF-01所使用

将天平置于

稳定的工作

1.称量范围：0〜200g;在使用前进行台上，避免震

h.海精密科2.重复性误差：0.0002g:校准操作：具动、阳光照射

电子天学仪器有限3.稳定时间：＜s;有点数功能；和气流；使用

41

平公司4.自校磋码量值：200g与微机连接后前观察气泡

FA2004N5.外型尺寸：324x217x335mm；数据可连续输是否居中，用

6.实际标尺分度值：0.1mg出底角螺旋使

气泡居中；检

测粉尘重量

测量洞内温

干湿温河北红星仪使用简单，携度；由检测人

51测量范围：-25〜50c

度计表厂带方便员进洞随身

携带

图1:有害气体检测仪器图2：瓦斯气体检测

图3：粉尘检测图4：一氧化碳检测

226检测的方法、频率

在确定主要检测项目后，结合设计图纸及规范要求，科研小组编制

了详细的检测计划，即：在隧道施工100〜500米范围内，每15〜20天

检测一次；在隧道施工500〜800米范围内，每10〜15天检测一次；在

隧道施工800-1000米范围内，每6〜8天检测一次；在隧道施工1000

米以上时，每3〜5天检测一次；检测按照掘进、出喳运输、喷浆、二衬

不同工序进行检测，并对检测数据分别进行归纳分析。另外，在衬砌台

车距洞口距离超过200m后，针对衬砌台车处烟尘聚集且短时间内难以排

出现象，单独进行检测分析。

2.2.7检测数据整理及分析

2.2.7.1在0〜500m范围内，主要为IV级、V级、V加强围岩，开挖断

面100.3〜109.32m2,每循环进尺2.3〜3.3m。开挖超过100米时，开始对

各施工工序进行检测，检测频率15〜20天。在500米范围检测结束后，

CH4含量为0（即：0〜5（）0米范围内地层中不含瓦斯），粉尘及CO检测

数据分析整理后如图5、6所示：

0〜50（施检测数据分析

0〜500nl检测数据分析

5

G2

G口堀进

二20■出破

&口喷浆

8■规定值

15

5

0

100150200250300350100450500

距洞口距热(m)

图6：0〜50()mC0含量柱状图

从上图可以看出：在隧道掘进。〜500米范围内，掘进过程中，CO

平均含量为8.4mg/m3,粉尘平均含量为0.59mg,洞内平均温度为15.6℃；

出喳运输过程中，CO平均含量为21.6mg/m3,粉尘平均含量为L6mg,

洞内平均温度为16.3C；喷浆施工中，CO平均含量为15.3mg/m3,粉尘

平均含量为3.4mg,洞内平均温度为15.4C；通常二衬舲施工和其他工

序交叉进行，故该工序不单独进行检测。

检测时，科研小组对不同工序、不同掘进深度的通风时间进行了统

计，在掘进100〜300米时，掘进时不需通风，各项检测指标均在允许范

围之内；爆破后通风30min检测，各项指标即可达到要求；出硅运输过

程及喷浆施工中一直保持通风，时间1〜2h。掘进300〜500米时，检测

指标在允许范围之内，在初始掘进时根据洞内情况通风10〜30min,以减

少水汽；爆破通风30min后开始出磴运输，检测各项指标，粉尘及CO

偶然超标，洞内一直保持通风，时间2〜4h；喷浆施工中，在喷浆区域

粉尘超标，其他指标在允许范围，洞内一直保持通风。在采取加强通风、

洒水降尘、减小喷射硅回弹量等措施后，科研小组重点对超标较严重的

出磴作业中CO含量和喷浆施工中粉尘含量分别进行了检测，和采取措

施前相比，粉尘和CO含量均有所下降。粉尘及CO检测数据分析整理后

3

如图7、8所示：粉尘平均含量为1.72mg,CO平均含量为16.8mg/mo

措施后粉生检测数据

措施后CO检测数据

35

30

懵B■M

/2O

旨

■出破

函

的r■规定值

15r

8

—Il

10

5n

0

15020025030035C400450500

距洞口距离（m）

图8：0〜500m措施后C0含晟柱状图

2.2.7.2在500〜800m范围内，主要为IV级、V级围岩，开挖断面

100.3〜106.94m2,每循环进尺2.6〜3.2m。在此范围内对各施工工序检测,

检测频率10〜15天。该范围检测结束后，CK含量为0（即：800米范围

内地层中不含瓦斯），粉尘及CO检测数据分析整理后如图9、图10所示:

500-800m检测数据分析

距洞口距离加）

图9：500~800m粉尘含量柱状图

500〜800m检测数据分析

45

40

管

、口掘进

08■■一口

)1■出髓

明25喷浆

如■■■■U

820n■规定旗

15nun

0

530560I590I620M650680710l740770800

距洞口距离(m)

图10:500~800mC0含量柱状图

从上图可以看出：在此范围内，掘进过程中，CO平均含量为17.7

mg/m3,粉尘平均含量为1.46mg,洞内平均温度为17.6℃；出磴运输过

程中，CO平均含量为30.4mg/n?,粉尘平均含量为2.72mg,洞内平均温

度为17.9C；喷浆施工中，CO平均含量为16.4mg/n?,粉尘平均含量为

4.16mg,洞内平均温度为17.TC；二衬硅施工和其他工序交叉进行，该

工序不单独进行检测。

检测时，科研小组采取同样方法进行统计，开挖5()()〜8()()米范围，

开始掘进时需通风30〜60min,检测指标均在允许范围之内；爆破通风

40〜60min后开始出喳运输，检测各项指标，粉尘、CO存在超标现象，

洞内一直保持通风，时间4〜6h：喷浆施工中，在喷浆区域粉尘超标，

其他指标在允许范围，洞内一直保持通风c在采取加强通风、改变通风

方式、洒水降尘、减小喷射舲回弹量等措施后，科研小组重点对超标严

重的出喳、喷浆施工中粉尘含量及出磴作业中C0含量进行了检测，和采

取措施前相比，粉尘和C0含量均有所下降。粉尘及CO检测数据分析整

理后如图11、12所示：出硅运输过程中，C0平均含量为25.8噌/裙，粉

尘平均含量为L76mg；喷浆施工中，粉尘平均含量为L91mg。

措施后粉尘检测数据

11：500〜800nl措施后粉尘含量柱状图

措施后co检测数据

2.273在800〜1000m范围内，主要为IV级围岩，开挖断面100.3IR

每循环进尺2.8〜3.2m。在此范围内对各施工工序检测，检测频率6〜8

天。该范围检测结束后，CH4含量为0（即：1000米范围内地层中不含瓦

斯）,粉尘及CO检测数据分析整理后如图13、图14所示:

800~1000m检测数据分析

距洞口距离加）

图13：800-1000m粉尘含量柱状图

8的〜1000m枪测数掂分析

45

40

35

30

J25

益20

15

10

5

n

图14：800~1000mC0含量柱状图

从上图中可以看出：在此范围内，掘进过程中，CO平均含量20mg/m3,

粉尘平均含量为1.53mg,洞内平均温度为19.5℃；出硅运输过程中，CO

平均含量为34.5mg/n?,粉尘平均含量为2.74mg,洞内平均温度为19.8℃；

喷浆施工中，CO平均含量为18.4mg/n?,粉尘平均含量为4.26mg,洞内

平均温度为19.2℃；二衬硅施工和其他工序交叉进行，该工序不单独进

行检测。

检测时，科研小组采取同样方法进行统计，开挖800〜1000米范围,

开始掘进时需通风3()〜6()min,粉尘及CO有超标现象，其余指标在允许

范围之内；爆破通风60min后开始出硝运输，检测各项指标，粉尘及CO

超标，洞内一直保持通风，时间6〜8h；喷浆施工中，在喷浆区域粉尘

超标，其他指标在允许范围，洞内一直保持通风。在采取加强通风、改

变通风方式、洒水降尘、减小喷射役回弹量等措施后，科研小组重点对

超标严重的出喳、喷浆施工中粉尘含量及出磴作业中C0含量进行了检测,

和采取措施前比较指标下降幅度较大，措施效果明显，粉尘及CO检测

数据分析整理后如图15、16所示：出喳运输过程中，C0平均含量为

27.6mg/m3,粉尘平均含量为L87mg；喷浆施工中，粉尘平均含量为

1.96mgo

措施后粉尘检测数据

(

舒

G)口出硫

邻■喷浆

书

登■规定值

1.65

1.6

1.55

8208408608809009209409609801000

距洞口距离®

图15：800〜1000m措施后粉尘含量柱状图

措施后co检测数据

31

30

9

2

8

2

(2

富

27

L口出磕

H2

・规定俵

的6

8

2

5

2

4

23

22

8208408608809009209409609801000

距洞口距离(m)

图16：800〜1000m措施后C0含量柱状图

227.4开挖深度超过1（）00米时，主要为m级围岩，开挖断面84.4痛，每

循环进尺2.7〜3.1m。在此范围内对各施工工序检测，检测频率3〜5天。

该范围检测结束后，CE含量为（）（即：地层中不含瓦斯），粉尘及CO

检测数据分析整理后如图17、图18所示：

1000m以匕检测数据分析

8

7

5

G

5口掘进

1■出破

41

的口喧浆

钥3

姿・规定值

2

1

0

图17：1000m以上粉尘含量柱状图

1000m以上检测数据分析

—

旨60口掘进

)50■出破

一40

口喷菜

钠30

020■规定值

0

0

距洞口距离(m)

图18：1000m以上CO含量柱状图

从上图可以看出：在1000〜1460m范围内，掘进过程中，C0平均含

量为39.9mg/m3,粉尘平均含量为2.26mg,洞内平均温度为19.4℃；出

磴运输过程中，C0平均含量为52.7mg/m3,粉尘平均含量为2.52mg,洞

内平均温度为19.9C；喷浆施工中，C0平均含量为31.8mg/m3,粉尘平

均含量为5.12mg,洞内平均温度为18.9℃：二衬龄施工和其他工序交叉

进行，该工序不单独进行检测。

检测时，科研小组采取同样方法进行统计，开挖超过1000米，掘进

过程一直保持通风，检测指标粉尘及CO存在超标现象，其余指标在允许

范围之内；爆破通风1〜2h后开始出喳运输，检测各项指标，粉尘及C0

超标严重，洞内一直保持通风，时间8h以上；喷浆施工中，在喷浆区域

粉尘超标，其他指标在允许范围，洞内一直保持通风。在采取改变通风

方式、加强通风管理、洒水降尘、减少喷射硅回弹量等措施后，和采取

措施前比较各项指标均大幅降低，爆破后通风时间缩短到50〜90min,出

喳通风时间也缩短到5〜6h,措施效果明显。粉尘及CO检测数据分析整

理后如图19、20所示：掘进过程中，C0平均含量为25.4mg/m3,粉尘平

均含量为1.7mg,洞内平均温度为18.8(；出喳运输过程中，C0平均含

量为28.5mg/m3,粉尘平均含量为1.85mg,洞内平均温度为19.1℃；喷

浆施工中，CO平均含量为24.7mg/m3,粉尘平均含量为1.98mg,洞内平

均温度为18.5℃o

措施后粉尘检测数据

G

5

台

依

守

年

图19：1000m以上措施后粉尘含量柱状图

图20：1000m以上措施后CO含量柱状图

2.2.7.5在衬砌台车距洞口距离超过200m后，针对衬砌台车处烟尘聚集且

短时间内难以排出现象，单独进行检测分析，粉尘及CO含量检测数据

分析整理后如图21、图22所示:

衬砌台车处检测数据分析

2

.I5

粉尘含量实测值采取措施后粉尘含量实测值■粉尘含量规定值

图21：衬砌台车处粉尘含量柱状图

衬砌台车处co分析

7O

6O

O

35

曾O

)4

«|

8皿O

3

O

2

O

1

O

■co含量实测值采取措施后CO含量实测值・co含量规定值

图22：衬砌台车处CO含量柱状图

从上图可以看出：台车距洞口200〜450nl时，由于衬砌台车阻挡，

风流在该处形成短道回流现象(即：风流受到阻挡，在此处易产生负压,

形成风流回流现象)，烟尘在此处大量聚集，检测数据显示C0超标严重,

最大值达到72mg/nf；粉尘含量基本达到要求，最大值达到2.2mg,平均

为1.7mg；在台车距洞口距离超过450m后，采取局部通风、洒水等措施

后，检测数据显示C0、粉尘含量均达到要求，C0最大值为30mg/m3,平

均值23.6mg/n?；粉尘含量最大值为2mg,平均为1.5mgo和台车距洞口

距离未超过450m采取措施前比较，台车距洞口距离超过450m采取措施后

各项指标均大幅降低，措施效果明显。

2.3通风量检算及采取的对应措施

2.3.1风量检算

2.3.1.1相关数据

采用钻爆法施工，长管路压入式通风系统时：

隧道断面S=58.04m2(按IV级围岩上断面计算)；

循环进尺△L=3.0m(按IV级围岩上断面计算)；

一次爆破炸药用量A=l.3x4LxS=226.356kg;

通风时间t=45min；

风管直径D=1.2m。

参照秦岭特长铁路隧道的试验成果，风管平均百米漏风率p取1.3%,

管道内摩阻系数入取().0136。

2.3.1・2漏风系数确定

2.3.1.2.1日本青函隧道漏风系数公式为：Pi=l/l(1-p)

KL

2.3.1.2.2秦岭特长铁路隧道施工通风漏风系数公式为：P2=e,其中

K=OcD-L5,式中c为反映风管安装质量状态的系数，称为接头紧密系数，

管路安装质量较好时，00.0()779。

不同通风长度下按照不同公式计算的漏风系数比较见表2-3、图23。

不同通风长度下漏风系数计算表2-3

L/1(X}KL

通风长度（m）Pi=l/[(1—p)]P2=e

3()01.()4()1.024

5001.0681.041

8001.1101.067

10001.1401.084

11001.1551.093

12001.1701.102

13001.1851.110

14001.2011.119

15001.2171.129

16001.2331.138

18001.2661.156

20001.2991.175

通风长度L/m

图23：不同通风长度下漏风系数比较

231.2.3通过分析比较表2-3和图15的数据，可得出以下结论：

（1）通风距离小于1000m,采用两个公式所计算的漏风系数较为接

近，随着通风距离增加，Pl、P2差值逐渐增大。

（2）在公式1日，百米漏风率p为常数，漏风系数只与管长有关,

当管长L<1000m时，计算结果与实际较为接近；当管长LAOOOm时，［3

值与管长、风量、管径、风压及管道安装情况等多种因素有关，故采用

公式1计算的结果与实际不符。

（3）公式2是在秦岭隧道施工过程中通过大量模型试验资料整理分

析得出的，式中K值综合考虑了流动阻力、风管的安装质量、管径等因

素，从公式2可看出，当C、QL为定值时，P值将随着管径D的增大

而减小，这是由于随着管径的增大，风管中紊流摩阻能较快减小的缘故。

（4）通过以上分析比较，公式2考虑的因素比较周全，结果与实际

较为接近，故漏风系数按公式2计算。

23.1.3爆破需风量计算公式的确定

在隧道施工通风量计算中，需计算排出炮烟所需的风量和排出粉尘

所需风量，按施工时最多人数计算风量，按最低允许风速计算风量及按

稀释和排除内燃机废气计算风量，取其中最大值作为最终需风量进行通

风系统的设计。采用综合过程法的两个公式进行计算比较（综合过程法

是指烟尘的排出既有主风流的运移作用，又有风流紊流扩散的作用，是

两者的综合过程，计算公式参考交逋部《公路》期刊2007年第6期《乌

鞘岭特长铁路隧道施工通风计算要点》）：

2.3.1.3.1公式1：Q尸子师了，式中L为炮烟抛出带长度，

Li=15+A/5=60m；

2.3.1.3.2公式2：（32=竿产学底，式中L2为隧道长度或临界长

度，当隧道长度小于等于临界长度时取隧道长度，当隧道长度大于临界

长度时取临界长度。L临界=12.5x绡=12.5x226356x4°：°.67二驾（其中

SP258.04xP-P2

K为紊流系数，与洞口距工作面长度及风洞直径有关，取0.67；b为炸药

爆炸时有害气体生成量，岩层中b取40；▼为淋水系数，洞内潮湿时取

0.6)o

2.3.1.3.3采用以上公式计算不同区段排除烟尘需风量结果见表2.4：

不同区段排除烟尘需风量计算表2・4

通风长度(m)漏风系数P临界长度L(m)需风量Qi(nrVmin)需风量Qz(niVmin)

3001.0241246.45242.7581.22

50()1.0411206.07242.7808.11

800L0671148.01242.71087.44

10001.0841112.29242.71248.64

11001.0931094.05242.71318.46

12001.1021076.25242.71297.01

13001.1101060.79242.71278.38

14001.1191043.80242.71257.90

15001.1291025.39242.71235.72

16001.1381009.23242.71216.25

18001.156978.05242.71178.67

20001.175946.67242.71140.85

2.3.1.3.4通过公式1、公式2计算结果比较，Qi与隧道长度无关，

需风量不随通风长度变化，既在通风时间一定的情况下，风量为定值，

不能满足施工要求，且与实际情况不相符。Q2随着隧道长度的增加而变

大，在隧道长度不超过1500米时，结果与实际基本相符，风量可以满足

洞内施工需要，故选择公式2作为xx隧道排除烟尘需风量的计算公式。

在隧道长度超过1500米后，需风量随着长度增加而逐渐减小，但在

2000米以内，减小幅度不大，故该公式也可用于隧道长度不超过2000米

时风量计算。

2.3.1.3.5xx隧道所处地区海拔为1400米，大气压强为830MPa,不

属高海拔地区，大气压对气体体积影响不大，故不考虑炸药爆炸时产生

的炮烟的体积膨胀量，所计算的风量可不作修正。

2.3.2采取的对应措施

通过查阅国内长大隧道施工通风资料，确定采用能耗较低、维修管

理方便的软风管管路压入式为主的通风方案。根据所计算的需风量，并

结合检测结果，通风系统的布置分三个阶段组织实施，如图24所示：

_600m_

（Q）单机单管压入式

600至1000m

（to）压入式与吸出混合式

图24：施工风机配置图

第一阶段：。〜600m,在洞口安装1台国产的SDDY—1NO.11A型隧

道轴流通风机（如图25所示：设计

风量为866~1200m3/min,电机功

率2x55KW,全压3700〜5400Pa）,

配直径1.2m软风管进行单机单管

压入式通风。新鲜空气自洞外经风

机风管进入开挖面，污浊空气沿洞

身排出洞外。

第二阶段：开挖超过600m后，由于衬砌台车阻挡（此时台车距洞口

450〜500m）,风流在该处形成短道回流现象，烟尘在此处大量聚集，检

测数据显示CO超标严重，且短时间内难以排出。采取在衬砌台车架空

处安装一台国产的DJ—1NO6.7A型矿用主扇射流风机（如图26所示：

设计风量为340〜780m3/min,电机功率30KW,全压1380〜3550Pa）,

形成局部通风以解决这一问题，检测结果表明该措施效果明显。

图26：衬砌台车处风机配置图图27：1000m以上洞内风机配置图

第三阶段：施工超过1000m后，检测数据表明除温度和瓦斯未超标

外，各工序施工时CO、粉尘均存在超标现象，短时间内烟尘难以排出。

采取将射流风机固定，进、出风口分别与主风管相连接，将主风管内新

鲜空气经风机、主风管送入开挖面，污浊空气沿洞身排出洞外（如图27

所示）。采取此通风方式后，检测数据也表明效果较为理想，通风时间缩

短为5〜6小时。

2.4有害气体及粉尘的综合防治措施

2.4.1有害气体的防治

对隧道内有害气体的防治主要采取综合治理措施，其主要方法有超

前探测、排放、通风、防护等方法。并建立完善防治管理制度，严禁后

序作业对通风管道拆卸，严格通风时间，教育职工提高防护意识，遵守

操作规程和施工工艺方面的该进。

2.4.L1超前探测、排放

采用ZY—150型钻机进行超前钻探，了解地层构造、含气状况；在

每个开挖循环作业钻孔前，利用爆破钻孔对开挖面前方3〜5米范围进行

探测；采用检测仪器对有害气体进行判断。

超前钻孔布置在拱顶、拱腰和起拱线位置(如图28所示)，利用超

前探水孔，采用5米超前钻探工艺，不中断隧道正常掘进。

_———用一一—一

图28：超前探孔孔位布置图

2.4.1.2通风

通风是降低有害气体浓度、防止有害气体聚集的最有效手段。通风

可以不断向洞内送入新鲜空气，增加空气流动排出有害气体和降低粉尘

浓度，改善洞内施工环境，确保洞内施工安全和人员身体健康。

xx隧道根据围岩类别不同，开挖断面为84.4〜109.32nf,洞身通风

长度1500米以内，需风量较大，施工通风的调整布置、合理匹配、防

漏降阻是通风中的技术关键。采取的主要措施如下：

(1)组织专门的通风工班，建立健全管理制度，加强通风的日常管理,

勤检查、常维护，保证风机正常运转。实践表明，管道式通风的好坏与

管理工作水平密切相关。

(2)保证风管接头严密，避免车刮炮崩，防止漏风或尽量减少漏风。

计算和实践表明，防止漏风是充分发挥机械通风效果的关键。管道漏风

主要是由于风管破损所引起的，可采用增加