南吕梁山隧道施工通风方案技术总结

南吕梁山隧道施工通风方案技术总结南吕梁山隧道位于山西省临汾市境内，隧道进口端位于蒲县境内，出口端位于临汾市尧都区与洪洞县交界处，设计为双洞单线隧道。隧道设计为双洞单线铁路隧道，线间距30m，左线全长23443m，右线全长23473.5m。我公司承建进口段工程，左线进口里程DK298+175，右线进口里程为DK298+145,进口工区施工分界里程DK301+307，左线长3.132km，右线长3.162km。隧道进口端洞口段各设置3个风机段，每个风机段长75m；隧道每间隔500m左右设置联络横通道；单侧60m设置一处小避车洞，左右侧交错布置。施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一，下面是我公司对施工过程中的通风设计方案进行的技术总结。1施工通风设计标准根据铁道部2002年3月发布的《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定，隧道施工作业环境应达到以下标准：1、隧道中氧气含量按体积百分含量计不得小于20%。2、粉尘最高容许浓度，每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；每立方米空气中含有10%以下游离二氧化硅的粉尘浓度为4mg。3、有害气体最高允许浓度：（1）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，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min；（2）二氧化碳，按体积百分含量计不得大于0.5%；（3）氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下；（4）隧道内瓦斯浓度低于0.5%。4、瓦斯隧道回风区风速不得低于1m/s。5、隧道内气温不得大于28℃。6、隧道内噪声不得大于90dB。依据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）规定，瓦斯隧道需风量计算必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中最大值；按瓦斯计算通风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各点瓦斯浓度稀释到0.5%以下；对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5%以下，平行导坑仅作巷道式通风的回风道时，其瓦斯浓度应小于0.75%。根据《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定，隧道施工通风的风速，在全断面开挖时不应小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s。2施工通风设计原则1、瓦斯隧道各开挖工作面采用独立通风，各开挖工作面之间不存在串联风流。2、除用作回风的横通道外，其他不用的横通道应及时封闭。留作运输用的横通道应设两道风门，防止风流短路。3、采用防静电、阻燃型风管，隧道内采用防爆型通风机，并有一套同等性能的备用通风机。4、在隧道断面净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失。5、风量计算时应考虑瓦斯涌出不均衡系数。3施工通风设计3.1需风量计算隧道施工作业面所需通风量应根据隧道内同时工作的最多人数所需要的通风量，一次起爆炸药量所产生的有害气体降低到允许浓度所需要的通风量，隧道内同时作业的内燃机械产生的有害气体稀释到允许浓度所需要的通风量，并取其中的最大值作为隧道施工作业面的需风量，最后按排除瓦斯及排尘最低风速进行验算。1、需风量计算参数根据隧道内施工组织方案确定了风量计算的参数，见表1-1。表1-1风量计算参数项目正洞单位断面积53m2一次爆破炸药量160kg洞内最多作业人数50人内燃机械设备装载机150×1kW自卸汽车250×1kW通风时间30min最低风速0.15m/s2、风量计算结果（1）按洞内同时作业最多人数计算，正洞开挖面需风量为150m3/min；（2）按开挖面爆破排烟计算需风量为：正洞开挖面排烟需风量为517.6m3/min；（3）按稀释内燃机废气计算需风量为：正洞开挖面需风量为1200m3/min；（4）按最低风速计算需风量为：正洞开挖面最小风量为477m3/min；根据以上计算结果：取按内燃机械作业计算需风量为控制风量，正洞开挖面需风量为1200m3/min。3.2第一阶段施工通风设计220kw轴流风机1.8m软风管左线右线开挖面开挖面图1-1第一阶段通风示意图第一阶段为正洞开挖至第5#横通到6#横通道之间（目前掌子面所在位置），竖井还未贯通前，系统示意图如图1-1所示。左线和右线通风距离为1200m左右，是第一阶段通风最困难时期。选用型号为AVH160.110.4.10的变频风机，Φ1800mm双抗阻燃风管，百米漏风率取0.015，风管摩阻系数取0.02进行计算，经计算风管总风阻为510Pa。风机出口计算风量为1440m3/min，目前通风满足施工需求。3.3第二阶段施工通风设计随着开挖面的前移，洞口风机位置不变，利用5#横通中的竖井排风，在5#竖井顶部安装主扇。新风分两部分，一部分通过洞口风机、风管送到左、右线掌子面；另一部分从洞口引进新风，稀释洞内污染物后通过竖井排出。洞内除离掌子面最近的横通道不封闭外，其它通道都封闭，5#横通靠近右侧封闭，系统通风布置示意图如图1-2所示，竖井剖面图如图1-3所示。该阶段在右线新风区布置两台37kW防爆射流风机。洞口轴流风机的最长通风距离为3500m，选用型号为AVH160.110.4.10的变频风机，风管为Φ1800mm的双抗阻燃风管，百米漏风率取0.015，风管摩阻系数取0.02进行计算，经计算左线风管总风阻为1540.6Pa，右线风管总风阻为1547.3Pa。左线洞口风机出口计算风量为2060m3/min，右线洞口风机出口计算风量为2070m3/min，根据所选风机、风管参数校验，本施工通风方案可以满足第二阶段施工通风需求。经计算，排风主扇所需排风量为4360m3/min，需要提供的风压为180Pa。1.8m软风管220kw变频轴流风机竖井风门220kw变频轴流风机55kw防爆射流风机图1-2第二阶段通风示意图1.8m软风管1.8m软风管风门竖井排风主扇防护网右线左线图1-3竖井剖面图3.4揭媒施工通风方案瓦斯隧道施工中的揭煤，即石门从最小岩柱起，揭开煤层，煤门掘进，石门全断面进入顶（底）板岩石2m止的整个过程，石门揭煤突出危险性比掘进工作面严重。经预测揭煤有突出危险时，揭煤前必须编制揭煤通风方案，揭煤时严格按通风方案实施，确保安全。揭煤通风方案是石门揭煤的加强通风措施，在相对较短的揭煤过程中实施，是揭煤的安全保障，需要进行专门的设计。1.8m软风管220kw变频轴流风机竖井风门220kw变频轴流风机煤层图1-4揭煤通风示意图根据南吕梁山隧道施工组织设计，在本隧道施工期间，若有一个掌子面在揭煤施工，则另一边隧道停止所有施工，并封闭隧道内所有横通道，使两个隧道都是独立通风系统，互不串风，如图1-4，左线在揭煤施工时，右线停止所有施工，并撤出所有人员，左线加大送风量到掌子面，污风从竖井排出。若右线施工时，封闭竖井所在横通道的左侧，即竖井只排右线的风。左线回风从洞口排出。3.5施工通风设备选型根据上面的计算结果，轴流风机选择型号为AVH160.110.4.10的变频风机，风管选择抗静电阻燃型风管，直径为Ф1800mm。各通风设备的性能参数和配置数量见表1-2：表1-2通风设备性能参数和配置数量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）轴流风机AVH160.110.4.1014803950～4502220～3300110×2使用2台,备用1台排风主扇FBCDZM0189803354～882412～5364132×2使用1台,备用1台拉链式软风管PVCФ1800mm平均百米漏风率0.015，摩阻系数0.02，20m/节（防爆型）按隧道开挖进尺及时供给防爆射流风机SSF-№10出口风速33.8m/s3台(其中1台为备用)隧道瓦斯驱散器10台4施工通风管理1、由于本隧道为高瓦斯隧道，在局部容易引起瓦斯集聚的地方必须布设高压风管，稀释局部集聚的瓦斯，风速不得小于1m/s。2、由专业队伍进行现场施工通风管理和实施，风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安设刚性弯头，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工作。3、必须配有专业技术人员对现场通风效果和瓦斯涌出状况进行检测，测定大气参数、风速、风量、瓦斯、一氧化碳、硫化氢等参数，根据检测结果及时调整通风机的运行状态。风管式通风检测：用1.5m比托管、精密数字气压计以五环10点法测试管道全压和静压，用1.5m比托管、DGM-9型补偿式微压计测试通风管内风流的速压，并通过速压计算风量。大气参数测量：用数字式温度计测试管道内、外气温，用空盒气压表、干湿球温度计测试巷道内各点气压的湿度值。隧道内炮烟及有害气体含量测试：用P-5型数字粉尘计自动记录各测点烟尘每分钟浓度值。TX2000测隧道内一氧化碳、氮氧化物浓度。用O2测试仪、H2S测试仪、SO2测试仪测隧道内氧气、硫化氢、二氧化硫的浓度。通风检测设备见表1-3。表1-3通风检测设备序号名称型号单位数量备注1比托管1.5m个22压力计U型个23补偿式微压计DGM-9个14风速仪KA22台25温度计数字式个26气压表空盒式个27干湿球温度计个28粉尘计P-5型数字式套29CO检测仪TX2000台210NOX测试仪TX2000台211O2测试仪TX2000台212CO2测试仪CEA-700台213SO2测试仪TX2000台214H2S测试仪TX2000台24、必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，必须保证洞内瓦斯浓度不超过0.5%，气温不得高于28℃、一氧化碳（CO）和二氧化氮（NO2）浓度在通风30min后分别降到30mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工需要。5、风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好风机运转记录。上岗前必须进行专业培训，培训合格后方可上岗。6、对施工的要求：（1）为了保证通风机能够正常启动和运转，必须为通风机提供合适的供电设备，按规定要配备双回路电源。（2）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。（3）洞口风机需要安设在距离洞口30m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超过5m。（4）因为所选择的风管直径较大，必须保证隧道断面有足够的净空，避免过往车辆和机械刮破风管而影响施工。（5）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，以降低对隧道内施工环境的污染程度。