斜井阻车装置(隧道施工通风方案)

Posted 2023-05-28

篇首语：沉舟侧畔千帆进，病树前头万木春。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了斜井阻车装置(隧道施工通风方案)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

斜井阻车装置(隧道施工通风方案)

1、工程概况

大相岭特长公路隧道位于四川省雅安市荥经县与汉源县交界处的大相岭，是雅泸高速公路重难点控制性工程，隧道左线全长为9962米，右线全长为10007米，隧道出口部分左线长5116米，右线长5130米，属于特长公路隧道，为双洞单向行车，设计行车速度为80km/h，隧道主洞净宽10.25m，净高5.0m，每间隔350 m左右设置人行通道或车行通道。隧道采用钻爆法施工，隧道最大断面107m2 ，上坡道坡度为5‰，独头掘进，挖掘机和装载机同时装碴，无轨运输出碴。施工通风需解决的问题：一是毒害气体，主要来源于爆破炮烟，无轨运输车辆柴油机废气；二是粉尘，主要来源于岩尘、炮烟、水泥尘、烟尘等。施工通风方案前期采用压人式通风，后期采用巷道式通风。

2、大相岭隧道施工通风方案的计算说明

2.1、隧道施工环境标准

根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准。粉尘浓度：国务院颁布的《关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定》中规定，每立方空气含有10％以上游离二氧化硅的粉尘为2 mg；含游离二氧化硅在10％以下时，不含有害物质的矿性和动植物性的粉尘为10mg；含游离二氧化硅在10％以下的水混粉尘为6mg。氮氧化合物(换算成NO2)浓度：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定，氮氧化合物不得超过0.00025％，质量浓度不得超过5mg/m3 。

洞内空气成分(按体积计)：我国矿山安全规程及《铁路隧道施工技术规范》规定，凡有人工作的地点，氧气(02)的含量不低于20％,二氧化碳(CO2)的含量不得大于0.5％。

洞内风量要求：每人每分钟供应新鲜空气不应少于3m3，柴油设备千瓦／分钟需要新鲜空气不小于3m3。

2.2、通风设计原则

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配，降低施工通风的成本。

2.3、设计参数

开挖断面面积(Ⅲ级围岩)：A=95m2；衬砌后断面面积80m2；一次爆破用药量G=220kg(Ⅲ级围岩循环进尺3m)；

洞内最多作业人数：按每工作面平均70人；

爆破后通风排烟时间：t=30min；

通风管：采用1.8m软管；

管道百米漏风率：β=1％；

最大通风长度：L=2500m。

2.4 风量计算

总通风量从三个方面考虑，具体为按桶内允许最低风速计算得Q1;按排除爆破炮烟计算得Q2;按洞内最多工作人员数和设备计算得Q3;通过计算，取其中最大值。

2.4.1 按最小风速计算风量(每个工作面)

根据《铁路隧道施工技术规范》(JBJ204—86)规定，全断面开挖洞内最小风速为0.15m/s.

Q1= V×S ×min =0.15×95×60=855m3/min

2.4.2 按稀释爆破炮烟计算风量

(1)

式中:G为每循环装炸药量,220kg;b为炸药爆炸时的有害气体生成量，岩层中爆破取40；A为隧道断面面积，95m2;L0为炮烟抛掷区长度，L0=15+G/5=15+220/5=49 m; t为通风时问,30min。

经计算

=1311.5m3/min

2.4.3 按稀释内燃机车废气计算风量

根据隧规规定，内燃机械作业时1 kW供风量取3m3／min，内燃机总功率为197×1（挖掘机）+235×1(装载机)+225×7(运输车)=2007kW(其中各台柴油机设备工作时柴油机利用率系数，装载机、运碴汽车、内燃机车均取0.65)。

洞内作业人员每洞70人，每人供风量3m3/min，风量备用系数取1.2。

Q3=3×2007×0.65+70×3×1.2=4165.65 m3/min

根据计算，总通风量取其中的最大值4165.65m3/min，

考虑巷道式通风沿隧道损失和混凝土运输车影响，取1.4倍系数，则风机提供的风量应为：

Q机 =Q 3×1.4=4165.65×1.4=5831.91m3/min=5832 m3/min

洞内风速：5832÷60÷80=1.22m/s(已衬砌段)

2.4.4 开挖工作面通风量计算

开挖面通风是由射流通风机送新鲜空气到离开挖面最近的车行通道，再由轴流通风机通过通风管送到开挖面，通风距离是从车行通道到开挖面，最大距离700m，需要的风量如上计算，最低风速需用风量为855m3/min，爆破排烟需1311.5m/min，按稀释内燃机车废气计算风量，取掌子面同时工作的挖掘机1台，装载机1台，运碴汽车2台，内燃机功率取197×1（挖掘机）+235×1(装载机)+225×2(运输车)=882kW，考虑功率利用系数0.65，则所需风量为1719.9m3/min。为隧道工作面所需新鲜风量。供风长度按2000米计，考虑风管漏风，则风机提供的风量应分别为：

Q机=Q需/（1-β）L/100=1719.9/（1-0.01）2000/100=2102.8m3/min。

2.5风压的计算

隧道内通风阻力计算：

1）摩擦阻力P阻=6.5×α×L× (Q/60)2 /d5

其中α——风阻系数，取0.0025

L——隧道通风长度，2000米(2000米之前采用压入式通风)

d——配用风管直径，Φ1.8米计算.

考虑漏风和坡度影响，则

P阻=1.1×6.5×0.0025×2000×（1719.9/60）2/1.85=1554.59Pa

根据计算风机应提供的风量2102.8m3/min和风压1554.59Pa及坡度并结合我们生产通风机性能参数选型。

风机：选择SDF(B)-№12.5，功率110 kw×2，配用风管Φ1.8米。

2.6 射流风机型号选择

射流风机的风量与风机的风量满足稀释柴油机废弃所需的风量和隧道风流的速度影响，射流风机所需的风量为：Q机= V×S×k 式中：V为隧道回风风速m/s；S隧道成型断面积m2，k为沿程损失。则Q机=0.3×80×1.2=28.8m3/s。根据计算的风量，选择射流风机型号：SSF№10/30KW，基本性能参数：风量：29.7m3/s，风速：35.9m/s，推力：1160N，功率：30KW。

2.7 通风布置

对于特长公路隧道，其通风方案的优劣不仅关系到隧道的施工进度，还直接影响作业人员的身体健康，是控制程施工经济成本的关键所在。由于隧道开挖打眼、爆破、出渣、喷锚等各工序污染的程度不同，通风量和通风难度随着隧洞的延伸而逐步加大，特别是上坡方向的隧道向外排出污染空气时，难度就更加明显。通风量的设计应是动态的。因此，通风方案应按照《公路隧道通风照明设计规范》合理设计，并分阶段性进行实施。

第一阶段为压人式通风：采用两台SDF(B)-№12.5轴流式通风机位于洞口向隧道开挖面直接送风，通风效果随距离的增加逐步降低，压入式通风距离一般可达到1500～1800m。若换了更大功率的轴流通风机，则可加长通风距离，如图1所示。

图1：大相岭隧道第一阶段施工通风示意图

第二阶段实施巷道式通风，在主洞与斜井贯通之前，施工通风示意图如图2所示。

实施巷道式通风后，必须对前三条人行横洞和前两条车行横洞进行封闭,具体施工方案如下：

1）在右线K61+855里程（距洞口1925米）处布置2台三级调配式风机（功率110Kw×2）作压入式通风，用软管通过横通道分别接至离两洞掌子面30∽50米处，向掌子面压入新鲜空气。

2）右洞掌子面与横通道之间的废气通过车行横洞向左洞排出，并在第三个车行横洞右侧安装一台30KW射流风机，用于挡住污浊空气通过车行横洞进入右洞，起挡风的作用。该射流风机随左、右线通风巷道的改变而移动。

3）由于左洞作为出碴洞，在左洞从洞口开始每隔500∽800m安装1台30KW射流风机，向外排污风，射流风机之间的距离根据洞内排烟效果进行调整。

具体布置见图2

图2：大相岭隧道第二阶段施工通风示意图

第三阶段，如图3所示，当主洞与斜井贯通后，可利用斜井排风，这时将车行横洞和人行通道及其他三个交叉口封闭，只留左线一个排风道交叉口进行排烟，为了加快斜井排除污风，在斜井井底布置一台射流风机排风，以克服通风阻力。

图3：大相岭隧道第二阶段施工通风示意图

3、通风方案使用效果

经过大相岭隧道的实践与应用，该通风设计方案满足了洞内作业的通风要求。该方案有如下优点：

(1)创造洞内良好的通风环境；

(2)洞内作业环境满足施工人员的作业要求，呼吸顺畅，洞内温度为25—28℃，湿度为80％～90％：

(3)洞内能见度适宜，出渣运输车辆和交叉作业工序从未受到洞内空气效果的影响，也未发生过安全事故；

4、巷道式通风与全程压入式通风的比较

根据所需风量，全程压入式通风5130m需要400kW以上轴流风机或采用200 kW 以上轴流通风机接力，单洞风管需用5100m，通风负荷和维护工作量极大。采用巷道式通风后，根据通风距离和效果可逐步增加负荷，但最大单洞负荷不超过200kW。单洞通风管最长1900m，大大减少了一次性投入，也大大减少了通风维护工作量，运营成本明显降低。