浅谈丹景山高瓦斯隧道通风方案

摘要：从通风方式的选择，风量风压的计算，通风设备的配备等方面介绍丹景山高瓦斯隧道通风施工，并对高瓦斯隧道通风系统的合理性、可靠性和抗灾能力进行分析。

关键词：高瓦斯隧道通风方案通风设备分析

中图分类号：TK284.8 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: from the ventilation scheme selection, calculation of wind pressure, ventilation equipment are introduced in the aspects of construction ventilation Dan Jingshan Hill high gas tunnel, and analyze the high gas tunnel ventilation system rationality, reliability and resilience.

1工程概况

成都第二绕城高速公路丹景山2#隧道(左线全长3371m,右线全长3404m),项目位于简阳市丹景乡陈八村、成都市双流县永兴镇明水村境内,穿越龙泉山的南段丹景山,设计为高瓦斯隧道。公路等级:六车道高速公路。

2通风方式选择

丹景山2#隧道为高瓦斯超长双线隧道，左洞全长3371m，右洞全长3404m，进出口两端同时施工。为确保通风可靠，施工期间隧道通风可以分三个阶段考虑，选择两种通风方式，即压入式及巷道式。

第一阶段：为了保证各个掌子面有足够的风量，在瓦斯涌出正常，通风风量能将瓦斯稀释在规定的浓度以下的前提下，在进口1#车行横道、出口4#车行横道贯通左右洞之前，隧道采用压入式通风方式。在进口和出口左右洞口外适当位置安设局部通风机，分别向各个掌子面供风；同时，简阳端1#人行横道、成都端5#人行横道贯通后，为了确保隧道风流流向稳定，隧道左右洞内每隔一段距离增设一台射流风机用以引导风流方向和吹散局部地段积聚瓦斯，同时在1#及5#人行横道处安设射流风机。如图1（a）所示。

第二阶段：在简阳端1#车行横道、成都端4#车行横道贯通左右洞之后，至隧道单洞贯通（根据施工组织设计及左右洞的施工进度，右洞首先贯通）之前，隧道采用巷道式通风。在简阳端和成都端左（右）洞口做密闭墙，并安设主要通风机；在最近的车行横道中间设备调节风门，防止风流短路；并将局部通风机移至右（左）洞内适当位置的新鲜风流中，分别向各个掌子面供风；同时前面的所有道贯通的车行横道及人行横道均进行密闭。

图1 丹景山2#隧道施工过程中三个阶段通风示意图

巷道式通风时，通风路线为：新鲜空气右洞局部通风机右洞及左洞掌子面左洞主要通风机地面。如图1（b）所示。

第三阶段：当右洞贯通后，左洞尚未贯通时，通风系统需做如下的调整：只保留简阳端（或成都端）的主要通风机；在2#车行横道和3#车行横道中设调节风门，在简阳端（成都端）右洞中设调节风门，其它所有道贯通的车行横道及人行横道均要进行密闭；在成都端左洞的新鲜风流中安设局部通风机向成都端左洞掌子面供风；在成都端右洞的新鲜风流中安设局部通风机向简阳端左洞掌子面供风；简阳端右洞内的通风则依靠洞中的调节风门调节适当风量进行养护。

此时，通风路线为：新鲜空气成都端左洞局部通风机成都端左洞掌子面3#车行横道右洞2#车行横道简阳端左洞主要通风机地面。

新鲜空气成都端右洞局部通风机简阳端左洞掌子面简阳端左洞主要通风机地面。如图1（c）所示。

左右两洞均贯通后，撤除所有的通风设施，在隧道中每隔一段距离安设射流风机用以引导风流方向和吹散积聚瓦斯，则施工通风结束，隧道运营中的通风按初步设计中的运营通风要求执行。

3隧道需风量的计算

3.1 隧道施工通风的相关标准

1、坑道中氧气含量按体积计不应小于20%。

2、坑道内气温不宜高于30℃。

3、有害气体浓度

①一氧化碳(CO)一般情况下不大于30mg/m3，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。

②二氧化碳（CO2）体积浓度不得大于0.5%。

③氮氧化物（NO2）在5～8mg以下。

④甲烷（CH4）体积浓度不得大于0.5%；

4、粉尘浓度

含10%以上游离二氧化硅的粉尘，每立方米空气中不得大于2mg；10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘，每立方米不得大于4mg。

5、噪声不宜大于90dB。

隧道施工通风应能满足洞内各项作业所需要的最大风量。风量按每人每分钟供应新鲜空气4m3计算，采用内燃机械作业时，1kW供风量不宜大于3m3/min。风速在开挖时不应小于0.15m/s，坑道内不应小于0.25m/s，但均不应大于6m/s。

瓦斯地段供风，应将新鲜空气送至开挖面，将开挖面附近及其回风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下。

3.2 需风量计算

根据上面的要求，隧道施工过程中第一、二阶段，有4个掌子面同时施工；第三阶段有2个掌子面同时施工。本节计算得出的风量即为其中任一掌子面的需风量。

1、按最多作业人数计算

式中：—隧道内同时工作的最多人数，

—上台阶钻爆工序最多人数，=16人；

—下台阶钻爆、出渣、初支时最多人数，=12人；

—仰拱填充时最多人数，=22人；

—拱墙钢筋施工时最多人数，=6人；

—拱墙防水层施工时最多人数，=5人；

—拱墙衬砌施工时最多人数，=11人；

—检查及后勤辅助同时施工时最多人数，=20人；

—每人每分钟需风量，4m3/min；

2、按最大炸药消耗量计算

式中：—开挖工作面一次爆破的最多炸药量，150kg；

—隧道上台阶开挖工作面一次开挖面积，62.74m2；

—最大排烟距离，800m；

—排除隧道内炮烟所需时间，取30min。

3、按洞内同时工作内燃机设备计算

=4.5×（154+110+2×162）×0.7=1852.2 m3/min

式中：—内燃机每kW所需风量，4.5m3/min

—装载机功率，154kW；

—挖掘机功率，110kW；

—自卸车功率，2×162kW；

—内燃机同时工作系数，取0.7。

4、按瓦斯涌出量计算

根据经验预计隧道在开挖过程中，瓦斯涌出量可能达到5m3/min，待相关参数确定后，再重新计算。

式中：—瓦斯涌出不均衡系数，取1.5～2.0。

—预计隧道瓦斯涌出量，5.0m3/min；

—隧道内最高允许瓦斯浓度，%；

—进风流中瓦斯浓度，%；

5、需风量

根据以上计算，隧道任一掌子面需风量为

Q需 =max(Qa,Qb,Qc,Qd)= max(368,1879.7,1852.2,1800)