小斷面單線鐵路特長隧道施工通風(fēng)技術(shù)研究

1、<p>　　小斷面單線鐵路特長隧道施工通風(fēng)技術(shù)研究</p><p>　　摘要：本文以單線鐵路準(zhǔn)朔鐵路六狼山特長隧道施工通風(fēng)為例，介紹特長隧道施工分階段通風(fēng)研究過程、技術(shù)成果及取得的經(jīng)濟(jì)效果與社會(huì)效益，通過研究表明，單線鐵路特長隧道施工通風(fēng)技術(shù)采取相應(yīng)的措施后，能為隧道施工階段通風(fēng)提高通風(fēng)質(zhì)量，提高工作效率，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，為同類工程提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道；通

2、風(fēng)；階段；效果； </p><p>　　中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　準(zhǔn)朔鐵路線六狼山隧道位于峙峪車站和六狼山西車站之間，隧道通過該區(qū)最高山黑駝山邊緣，黑駝山最高高程為2147m，隧道最大埋深為443m，設(shè)計(jì)單線隧道，起訖里程為改DK20+575～改DK

3、35+750，全長15175m。其中，隧道進(jìn)口至改DK23+928.18位于半徑1200的右曲線上，從改DK23+928.18至改DK35+304.53隧道位于直線上，從改DK35+304.53至改DK35+650.88隧道位于半徑1200的左曲線上，從改DK35+650.88至出口位于直線上。隧道內(nèi)線路縱向設(shè)計(jì)坡度從進(jìn)口至改DK35+450以14‰的坡度上坡，從改DK35+450至出口以9‰的坡度上坡。 </p><

4、;p>　　六狼山隧道設(shè)5座斜井，斜井總長4650.89m。斜井均設(shè)于線路前進(jìn)方向右側(cè)，其中1#斜井、4#斜井作為運(yùn)營期間緊急出口，其它斜井按臨時(shí)工程設(shè)計(jì)。六狼山隧道1#斜井為雙車道斜井，斜井設(shè)計(jì)情況見下圖。 </p><p>　　圖1隧道任務(wù)劃分圖 </p><p><b>　　2 通風(fēng)工藝原理 </b></p><p>　　2.1 通風(fēng)

5、量的計(jì)算 </p><p>　　需風(fēng)量的計(jì)算分別按運(yùn)碴車輛功率需風(fēng)量、排塵需風(fēng)量、爆破氣體排出需風(fēng)量、工作人員需風(fēng)量來計(jì)算，取最大值，一般來說的，單線隧道主要是運(yùn)碴車輛功率需風(fēng)量，也是其最大值。另外考慮其斷面小，設(shè)有斜井，風(fēng)管彎折及過二襯臺(tái)車變徑影響，將其計(jì)算需風(fēng)量放大為1.5~2倍。 </p><p>　?、龠\(yùn)渣車輛功率，每kw配3m3/min風(fēng)量，按實(shí)際所需車輛計(jì)算： </p&g

6、t;<p>　　Q=P×N×W（m3/min） </p><p>　?、谂艍m需風(fēng)量計(jì)算:Q=V×S×L（m3/min） </p><p>　?、鬯淼酪还镎ㄋ幃a(chǎn)生有害氣體統(tǒng)計(jì)（L） </p><p>　　按一次爆破最大炸藥用量驗(yàn)算: </p><p><b>　　工作面風(fēng)量計(jì)算：

7、 </b></p><p>　　2.2 風(fēng)管阻力的計(jì)算 </p><p>　　按摩擦阻力和局部阻力計(jì)算。 </p><p>　　根據(jù)通風(fēng)阻力（摩擦阻力和局部阻力）引起的壓力損失，選擇適當(dāng)功率的風(fēng)機(jī)設(shè)備，以保證將所需新鮮空氣送到工作面。壓力損失可用下式表示： </p><p>　　風(fēng)管是圓斷面的，故R= </p>&l

8、t;p>　　隧道總風(fēng)壓（h總） </p><p>　　h總=h摩總+h局總+h其他（daPa） </p><p>　　（1）管道摩擦阻力（h摩總） </p><p>　　h摩總= （daPa） </p><p><b>　?。?）局部阻力 </b></p><p>　　局部性的壓力損失，是由

9、于影響風(fēng)流的各種局部原因所引起的，如風(fēng)道縮小、擴(kuò)大、轉(zhuǎn)彎等、局部阻力h局可用下式計(jì)算： </p><p>　　h局=（daPa） </p><p>　　（3）其他局部阻力（h其他） </p><p>　　隧道使用風(fēng)管通風(fēng)，可考慮其他局部阻力增加5%～10% </p><p>　　當(dāng)坑道內(nèi)停放斗車時(shí)，每輛局部阻力增加0.5%，如數(shù)量斗車同時(shí)停放

10、在主風(fēng)道內(nèi)，每輛車之間距離不超過1m,可按1輛計(jì)算，如超過1m則逐輛增加。 </p><p><b>　　3階段性通風(fēng)方法 </b></p><p>　　通風(fēng)階段為分初期（第1階段，一般為斜井部分及進(jìn)出口直接施工正洞1000m范圍之內(nèi)）、中期（第2階段，一般為斜井進(jìn)正洞后800m及進(jìn)出口直接施工正洞1000~1500m范圍之內(nèi)）和后期（第3階段，一般為斜井進(jìn)正洞后80

11、0~2000m及進(jìn)出口直接施工正洞1500~2000m范圍之內(nèi)）3個(gè)階段。 </p><p>　　隧道洞口150m范圍采取自然通風(fēng)。 </p><p>　　第1階段：采取單機(jī)單管壓入式通風(fēng)，即能滿足作業(yè)面供風(fēng)需求。 </p><p>　　第2階段：直接施工正洞采取在淺埋段開挖通風(fēng)豎井；通過斜井施工正洞時(shí)，長斜井的情況，在斜井底部增加1套風(fēng)機(jī)往外抽風(fēng)，加強(qiáng)斜井回風(fēng)系統(tǒng)

12、、短斜井的情況，在正洞內(nèi)二襯臺(tái)車前，增設(shè)1套風(fēng)機(jī)、風(fēng)管，壓入式往遠(yuǎn)離掌子面送風(fēng)，加強(qiáng)正洞回風(fēng)系統(tǒng)。 </p><p>　　第3階段：通過斜井施工正洞，已貫通地段將風(fēng)機(jī)移到正洞，設(shè)擋風(fēng)簾，直接送風(fēng)、采取在洞口增加1套風(fēng)機(jī)、風(fēng)管壓入式通風(fēng)。 </p><p>　　通過各階段措施調(diào)整，改善通風(fēng)效果，加快施工進(jìn)度。 </p><p>　　4階段性通風(fēng)措施調(diào)整 </p&

13、gt;<p>　　4.1通風(fēng)分階段進(jìn)行，階段的劃分根據(jù)隧道的設(shè)計(jì)及實(shí)際通風(fēng)效果來進(jìn)行判定。 </p><p>　　第1階段一般為斜井部分及進(jìn)出口直接施工正洞1000m范圍之內(nèi)。 </p><p>　　第2階段一般為斜井進(jìn)正洞后800m及進(jìn)出口直接施工正洞1000~1500m范圍之內(nèi)。 </p><p>　　第3階段一般為斜井進(jìn)正洞后800~2000m及

14、進(jìn)出口直接施工正洞1500~2000m范圍之內(nèi)。 </p><p>　　4.2第1階段通風(fēng)： </p><p>　　直接使用單機(jī)單管壓入式通風(fēng)，不需要采取其他任何措施調(diào)整。一般根據(jù)通風(fēng)計(jì)算，配置2×37kw或2×55kw風(fēng)機(jī)1臺(tái)， 直徑1.2m或1.4m的塑料風(fēng)管。 </p><p>　　圖2直接施工正洞通風(fēng)平面布置圖 </p>&

15、lt;p>　　圖3 斜井通風(fēng)平面布置圖 </p><p>　　4.3第2階段通風(fēng)： </p><p>　　直接施工正洞的進(jìn)、出口地段，一般位于淺埋地段或埋深較淺，可以采用設(shè)置1~2個(gè)臨時(shí)通風(fēng)豎井，并安設(shè)抽風(fēng)機(jī)往洞外抽風(fēng)。通風(fēng)豎井直徑為1.2m，另外在豎井內(nèi)增加1×5kw的軸流風(fēng)機(jī)往洞頂抽風(fēng)，能更好的排風(fēng)，加強(qiáng)回風(fēng)系統(tǒng)。 </p><p>　　圖4豎井

16、通風(fēng)平面布置圖 </p><p>　　通過斜井施工正洞的通風(fēng)措施： </p><p>　　斜井較短的情況下（<1000m）：在正洞內(nèi)二襯臺(tái)車前，增設(shè)1臺(tái)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管，壓入式往遠(yuǎn)離掌子面方向送風(fēng)，加強(qiáng)正洞內(nèi)的回風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)配置為1×55kw風(fēng)機(jī)1臺(tái)， 直徑1.2m或1.4m的塑料風(fēng)管50m長。 </p><p>　　圖5二襯臺(tái)車處增加風(fēng)機(jī)往外回風(fēng)平面布置

17、圖 </p><p>　　斜井較長得情況下（>1000m）：在斜井底部，增設(shè)1臺(tái)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管往洞外抽風(fēng)，加強(qiáng)斜井內(nèi)的回風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)配置為1×55kw風(fēng)機(jī)1臺(tái)， 直徑1.2m或1.4m的塑料風(fēng)管沿斜井全長。 </p><p>　　圖6 斜井底部增加一套風(fēng)機(jī)抽風(fēng)平面布置圖 </p><p>　　4.4第3階段通風(fēng)： </p><p>

18、;　　通過斜井施工正洞時(shí)，隧道內(nèi)沒有工作面貫通，在洞口增加1套風(fēng)機(jī)、風(fēng)管分別壓入式通風(fēng)，增加通風(fēng)量，沖銷漏風(fēng)過大的情況。增加的風(fēng)機(jī)一般配置為2×75kw或2×55kw風(fēng)機(jī)1臺(tái)， 直徑1.4m或1.6m的塑料風(fēng)管。 </p><p>　　圖7斜井洞口增加風(fēng)機(jī)平面布置圖 </p><p>　　通過斜井施工正洞，部分工作面如已經(jīng)貫通的情況下，可將風(fēng)機(jī)從斜井口移到正洞內(nèi)，增設(shè)擋

19、風(fēng)簾或墻，直線通風(fēng)，減少斜井處風(fēng)管彎折造成的風(fēng)力損耗。 </p><p>　　圖8風(fēng)機(jī)移到正洞設(shè)擋風(fēng)簾平面布置圖 </p><p><b>　　5 氣體檢測 </b></p><p>　　5.1隧道通風(fēng)氣體濃度的環(huán)衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)： </p><p>　　氧氣（O2）不低于20%； </p><p>　　二

20、氧化碳（CO2）不得超過0.5%； </p><p>　　一氧化碳（CO）不得超過30 mg/m3； </p><p>　　二氧化氮（NO2）不得超過5 mg/m3； </p><p>　　瓦斯（CH4）濃度進(jìn)風(fēng)流中不得超過1%，總回風(fēng)道或一翼回風(fēng)道風(fēng)流中，不得超過0.75%。 </p><p>　　洞內(nèi)供風(fēng)量：按每人每分鐘供給新鮮空氣3m3

21、/min。 </p><p>　　風(fēng)速要求：全斷面（包括斜井）開挖時(shí)應(yīng)不小于0.15m/s，坑道內(nèi)不小于0.25m/s，均不應(yīng)大于6m/s。 </p><p>　　5.2氣體檢測方法 </p><p>　　檢測儀器可以采用CD4氣體檢測儀。安排專人進(jìn)行定期檢測。檢測高度設(shè)在隧道拱部，檢測時(shí)間分鉆眼中、裝藥時(shí)、爆破后30分鐘、出碴中，檢測位置距離掌子面20m、二襯臺(tái)車

22、處、正斜相交處、斜井距洞口100m處，通風(fēng)措施調(diào)整后，各洞口要分別在陰雨天與晴天對氣體進(jìn)行檢測對比分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。 </p><p><b>　　6 取得的效果 </b></p><p>　　六狼山隧道于2008年5月30日開工，前期通風(fēng)狀況一直良好，2010年8月，1#斜井大里程施工到1000m、3#斜井大里程施工800m、4#斜井小里程施工到600m（第2階段后期

23、）、5#斜井小里程施工到600m時(shí)，均遇到嚴(yán)重通風(fēng)問題，主要表現(xiàn)如下幾個(gè)方面： </p><p>　　1、通風(fēng)時(shí)間長達(dá)1個(gè)小時(shí)左右； </p><p>　　2、正洞粉塵大，能見度低至5m不到； </p><p>　　3、斜井洞內(nèi)粉塵無法排出，特別是遇到陰雨天氣，能見度更低。 </p><p>　　通過通風(fēng)措施調(diào)整：在進(jìn)出口增加通風(fēng)豎井、1#斜

24、井將風(fēng)機(jī)移到正洞，并設(shè)擋風(fēng)簾、3#斜井在正洞的二襯臺(tái)車附近增加1臺(tái)風(fēng)機(jī)，接30m風(fēng)管往遠(yuǎn)離掌子面送風(fēng)，加強(qiáng)回風(fēng)系統(tǒng)、4#斜井在洞口增加1套風(fēng)機(jī)風(fēng)管，同時(shí)往洞內(nèi)送風(fēng)，加大供風(fēng)量，沖銷漏風(fēng)、5#斜井在斜井底部增加1套風(fēng)機(jī)風(fēng)管，往洞外抽風(fēng)，加強(qiáng)回風(fēng)系統(tǒng)。隧道洞內(nèi)通風(fēng)得到明顯改善，工序間通風(fēng)時(shí)間減少，加快了施工進(jìn)度。 </p><p>　　單機(jī)單管壓入式通風(fēng)方式是最經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式，費(fèi)用分別為雙機(jī)單管、三機(jī)單管得74%、5

25、3%。施工的后期，通過現(xiàn)場通風(fēng)措施調(diào)整，有效的改善了洞內(nèi)通風(fēng)質(zhì)量，減少了工序間通風(fēng)時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了大量的機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)、人員工資及管理等費(fèi)用。階段性通風(fēng)調(diào)整較采用同一種通風(fēng)方式較為經(jīng)濟(jì)，節(jié)約了成本。通過比較節(jié)約總共成本約264.8萬元。 </p><p>　　六狼山隧道經(jīng)濟(jì)效益分析比較如下表： </p><p>　　表1 通風(fēng)方法經(jīng)濟(jì)效益分析表 </p><