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大茶山高瓦斯隧道施工通風(fēng)設(shè)計(jì)

文檔作者：白俊雷建華文檔來(lái)源： 1．陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2．中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月23日
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2013年第9期
鐵道建筑
Railway Engineering 39
文章編號(hào)：1003—1995(2013)09-0039—03
大茶山高瓦斯隧道施工通風(fēng)設(shè)計(jì)
白 俊 ，雷建華
(1．陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西渭南714000；2．中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程公司，湖南衡陽(yáng)421000)
摘要：新建滬昆客運(yùn)專線鐵路大茶山高瓦斯隧道斜井及正洞施工采用鉆爆法，采用了壓入式、抽出式及
全負(fù)壓巷道式相結(jié)合的分階段通風(fēng)方案。依據(jù)通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)作業(yè)面施工需風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)供風(fēng)量進(jìn)行
了計(jì)算，并提出通風(fēng)設(shè)備參數(shù)要求。所采用的通風(fēng)方案通風(fēng)量大，稀釋快，排煙時(shí)間短，充分滿足了稀釋
瓦斯和排除煙塵的要求。隧道開(kāi)挖作業(yè)環(huán)境好，極大提高了工作效率，保證了隧道的施工質(zhì)量、進(jìn)度和
施工安全。
關(guān)鍵詞：滬昆客運(yùn)專線 高瓦斯隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：U453．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2013．09．12
1 工程概況
新建鐵路滬昆客運(yùn)專線長(zhǎng)沙至昆明段CKGZTJ一1 1
標(biāo)段位于貴州省關(guān)嶺一普安縣區(qū)間，其中大茶山隧道
距普安縣城約6 km。大茶山斜井在D1K909+000線
路左側(cè)，長(zhǎng)度1 816 Irl，洞口處于山谷間。采用雙車道
無(wú)軌運(yùn)輸斜井，斜井中線與左線線路中線小里程方向
平面夾角為31．5。。該斜井承擔(dān)主洞D1K909+o0O—
D1K9l1+500段2 500 m的施工，獨(dú)頭通風(fēng)長(zhǎng)度4 316
Ill。根據(jù)地質(zhì)勘探和調(diào)查資料分析，隧道通過(guò)區(qū)域的
淺層氣源于下伏約3 000 in下的含煤地層，形成以裂
縫型游離瓦斯為主的天然氣，施工中瓦斯將通過(guò)巖層
中的裂縫通道向上部釋放。比照旁邊的炮臺(tái)山估計(jì)，
瓦斯涌出量為3．03 In ／rain，故按高瓦斯隧道設(shè)計(jì)和
施工。
2 通風(fēng)技術(shù)方案的確定
大茶山斜井工程采用洞外壓入式通風(fēng)與洞內(nèi)抽出
式通風(fēng)相結(jié)合更新洞內(nèi)空氣，并排出有害氣體。對(duì)于
局部風(fēng)流死角的混合氣體，采用射流風(fēng)機(jī)形成全負(fù)壓
巷道式通風(fēng)，使局部風(fēng)速增加，防止有害氣體積聚。在
開(kāi)挖至大茶山隧道主洞后采用風(fēng)機(jī)接力形式往主洞掌
子面通風(fēng)。大茶山斜井及大茶山隧道主洞均采用鉆爆
法掘進(jìn)，無(wú)軌運(yùn)輸，采用大型裝載機(jī)裝渣并用自卸車運(yùn)
輸至洞外。洞內(nèi)施工用材料亦采用無(wú)軌運(yùn)輸方式運(yùn)送
到作業(yè)面。
收稿日期：2013-04—26；修回日期：2013．06．29
作者簡(jiǎn)介：白俊(1966一)，男，江蘇泰興人，工程師。
隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)流程：確定洞內(nèi)施工設(shè)備及人員數(shù)
量一掌握有害氣體種類及數(shù)量(有害氣體、缺氧空氣、
高溫高熱氣體、爆破后氣體、灰塵、焊塵等)一通風(fēng)方
式選擇．一通風(fēng)設(shè)備選型一通風(fēng)效果檢查一施工。
3 通風(fēng)方案的實(shí)施
3．1 通風(fēng)階段
1)通風(fēng)階段一。在輔助洞室大茶山斜井短距離
開(kāi)挖掘進(jìn)階段，為防止有害氣體循環(huán)，在大茶山斜井洞
口(XD1K1+816)外30 m處，設(shè)置壓入式風(fēng)機(jī)，向洞
內(nèi)輸送新鮮空氣。
2)通風(fēng)階段二。在大茶山斜井掘進(jìn)1 300 rfl后，
在斜井變坡點(diǎn)(XD1K0+808)處設(shè)置防爆軸流風(fēng)機(jī)
(抽出式)，將積聚在變坡點(diǎn)的瓦斯等有害氣體吸出
洞外。
3)通風(fēng)階段三。當(dāng)掘進(jìn)到大茶山隧道正洞200 m
以后，為了保證隧道內(nèi)的安全通風(fēng)，在大茶山隧道正洞
DIK909+150處設(shè)置防爆軸流風(fēng)機(jī)(壓入式)，采用接
力的方法將新鮮空氣送入大茶山隧道正洞。
4)通風(fēng)階段四。由于獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度大，為了保證
有害氣體順利排出洞外，在斜井XD1K0+50，XD1KO
+350，XD1K0+650三處安裝防爆射流風(fēng)機(jī)，形成全
負(fù)壓巷道式通風(fēng)，以加快風(fēng)流速度，防止瓦斯聚集。
通風(fēng)示意圖見(jiàn)圖1。
3．2 通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)
1)空氣中氧氣含量，按體積計(jì)≥20％ 。
2)粉塵容許濃度。每立方米空氣中含有10％ 以
上的游離二氧化硅的粉塵≤2 nag；每立方米空氣中含
有10％ 以下的游離二氧化硅的礦物性粉塵≤4 mg。
鐵道建筑
一污濁空氣一新鮮空氣_射流風(fēng)機(jī)i薹囂風(fēng)管一軸流風(fēng)機(jī)
圖1 通風(fēng)示意
3)瓦斯隧道裝藥爆破時(shí)，在爆破地點(diǎn)20 rn內(nèi)風(fēng)
流中瓦斯?jié)舛缺仨?lt;1．0％ ，總回風(fēng)道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?
應(yīng)<0．75％ 。開(kāi)挖面瓦斯?jié)舛?gt;1．5％時(shí)，所有人員必
須撤至安全地點(diǎn)并加強(qiáng)通風(fēng)。
4)CO最高允許濃度為30 mg／m 。在特殊情況
下，施工人員必須進(jìn)入開(kāi)挖工作面時(shí)，最高允許濃度為
100 mg／m ，但工作時(shí)間不能>30 rain。CO2按體積計(jì)
≤0．5％ ；氮氧化物(換算成NO )不超過(guò)5 mg／m 。
5)隧道內(nèi)氣溫≤28℃ ，噪聲≤90 dB；隧道施工通
風(fēng)應(yīng)能提供洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需的最小風(fēng)量，每人應(yīng)供
應(yīng)新鮮空氣4 m ／rain。
6)防止瓦斯集聚的風(fēng)速≥1 m／s。
7)瓦斯隧道各掘進(jìn)工作面都必須采用獨(dú)立通風(fēng)，
嚴(yán)禁任何兩個(gè)工作面之問(wèn)串連通風(fēng)。
3．3 風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)算
3．3．1 計(jì)算參數(shù)
按照《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》(Tz204—
2008)的規(guī)定，并結(jié)合施工組織，計(jì)算參數(shù)選取如下：
①供給每人的新鮮空氣量按4 nl ／rain計(jì)；②按照分步
開(kāi)挖的最不利因素，坑道施工通風(fēng)最小風(fēng)速 取
0．25 m／s；③ 隧道內(nèi)氣溫不超過(guò)28℃ ；④ 正洞最大開(kāi)
挖面積S =126 131 (Ⅲ級(jí)圍巖全斷面開(kāi)挖)；⑤ 正洞上
斷面開(kāi)挖爆破一次最大用藥量A=180 kg(IlI級(jí)圍巖
全斷面開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺2 I13)；⑥ 正洞爆破后通風(fēng)時(shí)
間t=20 rain；⑦ 風(fēng)管百米漏風(fēng)率 =1％ ，風(fēng)管內(nèi)摩擦
阻力系數(shù)為A=0．007 8；⑧ 內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)時(shí)所需供風(fēng)
量按p ：3 m ／(rain·kW)計(jì)。
3．3．2 風(fēng)量計(jì)算
按照設(shè)計(jì)要求，本工區(qū)隧道施工均采用無(wú)軌運(yùn)輸，
每個(gè)工作面均采用獨(dú)立供風(fēng)，供風(fēng)長(zhǎng)度為4 316 m，即
斜井長(zhǎng)度1 816 m+正洞的施工長(zhǎng)度2 500 m。
1)按洞內(nèi)允許最小風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量：Q =V?S ×
60=0．25×126 ×60=1 890 in ／rain。
2)按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)(正洞按100人
計(jì))計(jì)算風(fēng)量：Q =4×100 x 1．2=480 m ／rain。
3)按洞內(nèi)同一時(shí)問(wèn)爆破使用的最多炸藥用量計(jì)
算風(fēng)量：Q =5Ab／t=5 X 180×40／20=1 800 in ／rain，
其中b為1 kg炸藥爆破時(shí)所產(chǎn)生的CO體積，取40 I 。
4)按瓦斯絕對(duì)涌出量計(jì)算：Q =K：Q絕／(B 一
曰 送)=1．6×3．03／0．005=969．6 m ／rain。其葉 ：
為風(fēng)量備用系數(shù)，考慮隧道掘進(jìn)斷面不平、風(fēng)筒漏
風(fēng)、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K =1．6；Q 為瓦斯絕
對(duì)涌出量，取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可先取炮臺(tái)山參考值3．03
m ／rain，在施工中按實(shí)測(cè)值進(jìn)行調(diào)整； 為]二作面允
許瓦斯?jié)舛龋鶕?jù)煤礦安全規(guī)程取0．5％ ；B 為送入
風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，新鮮風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?。
5)按洞內(nèi)使用內(nèi)燃機(jī)械計(jì)算風(fēng)量：Q =Q。P，其中．
為單位功率每分鐘所需風(fēng)量，取3 in ／(kW·rain)；
P為進(jìn)洞內(nèi)燃機(jī)械總功率。該隧道洞內(nèi)內(nèi)燃動(dòng)力在出
渣時(shí)期有ZLC50側(cè)卸式裝載機(jī)和CQ1261T自卸汽車。
其中側(cè)卸式裝載機(jī)2臺(tái)，最大功率162 kW，計(jì)算功率
145 kW；4臺(tái)自卸車(滿載車2臺(tái)，空車2臺(tái))，滿載功
率110 kW，計(jì)算功率99 kW，空車計(jì)算功率按滿載計(jì)
算功率的80％計(jì)，即79 kW。需要風(fēng)量Q =Q。P：3 X
(145×2+99×2+79×2)=l 938 m ／rain。
綜上計(jì)算，所需風(fēng)量Q需=max(Q ，Q ，Q，，p ，
Q5)=1 938 m ／rain。
3．4 考慮風(fēng)管漏風(fēng)損失修正風(fēng)量
洞外風(fēng)機(jī)為正洞工作面供風(fēng)，最大通風(fēng)長(zhǎng)度L =
4 316 m，按每100 1TI通風(fēng)長(zhǎng)度換算為43．16。風(fēng)管通
風(fēng)效率D=(1一 ) =(1—0．01) =0．65，風(fēng)機(jī)
所需提供的風(fēng)量Q機(jī)= Q需／D =1 938／0．65=2 982
m ／rain。
3．5 風(fēng)壓計(jì)算
將通風(fēng)系統(tǒng)克服局部風(fēng)阻、沿程風(fēng)阻及其他阻力
所需風(fēng)壓之和作為系統(tǒng)提供的風(fēng)壓。為簡(jiǎn)化計(jì)算，系
統(tǒng)風(fēng)壓值按1．2倍的沿程風(fēng)阻計(jì)算，即日=1．2H ，何
為按沿程風(fēng)阻計(jì)算的風(fēng)壓值。
H =AJD V／(2d)
式中：人為風(fēng)管摩擦阻力系數(shù)，p為空氣密度，取p=
1．0 kg／m ；V為風(fēng)管內(nèi)平均風(fēng)速，d為風(fēng)管直徑，取
1．5 m 。
S風(fēng)管=1Td ／4=1．77 m ；V =Q機(jī)／(100S肛【僻)：
2 982／177=16．85 hm／min，貝0可得Ⅳ =Ap，J ／(2d)
= 0．007 8×1×4 316×16．85 ／(2×1．5)=3 186 Pa，
系統(tǒng)風(fēng)壓H：1．2 H ：1．2×3 186：3 823 Pa。
4 通風(fēng)設(shè)備要求
1)壓入式通風(fēng)管采用優(yōu)質(zhì)通風(fēng)軟管，風(fēng)管直徑選
用1．5 nl；抽出式通風(fēng)管采用優(yōu)質(zhì)通風(fēng)軟管，風(fēng)管直徑
2013年第9期 白 俊等：大茶山高瓦斯隧道施工通風(fēng)設(shè)計(jì) 41
選用0．6 m。
2)采用抗靜電、防水、耐腐蝕、阻燃、風(fēng)阻小、裝拆
方便的風(fēng)管。壓人式通風(fēng)管管口到開(kāi)挖工作面距離應(yīng)
<5 m。并且前55 m采用可折疊風(fēng)管，以便爆破時(shí)將
此55 m迅速縮至拋擲區(qū)以外。
3)由于風(fēng)機(jī)口風(fēng)壓較大，風(fēng)機(jī)后200 m和轉(zhuǎn)彎處
必須安裝負(fù)壓硬管，以防止風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)將軟管吹破。
4)應(yīng)盡量減少接頭。通風(fēng)管的節(jié)長(zhǎng)盡量加大，以
減少接頭數(shù)量，接頭應(yīng)嚴(yán)密，風(fēng)管100 m漏風(fēng)率不應(yīng)大
于2％ ，本文取1％ 。
5)安裝時(shí)整條管路要穩(wěn)寶、水平、順直、無(wú)扭 、
無(wú)褶皺。
6)壓人式通風(fēng)機(jī)裝設(shè)在洞外30 m處，以避免污
風(fēng)循環(huán)。
7)風(fēng)機(jī)必須設(shè)置兩路電源，并安裝風(fēng)電閉鎖裝
置，當(dāng)一路電源停止供電時(shí)，另一路要在15 min內(nèi)接
通，以保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
8)瓦斯工區(qū)必須有一套同等性能的通風(fēng)機(jī)備用，
而且要長(zhǎng)期保持良好的使用狀態(tài)。
9)瓦斯突出隧道掘進(jìn)工作面附近的局部通風(fēng)機(jī)，
均應(yīng)采用專用變壓器、專用開(kāi)關(guān)、專用線路及風(fēng)電閉
鎖、瓦電閉鎖供電。
5 通風(fēng)效果
大茶山高瓦斯隧道已施工完畢，實(shí)踐證明，大茶山
高瓦斯隧道所采用的通風(fēng)方案效果很好。根據(jù)施工情
況分階段進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)，洞外壓人式、洞內(nèi)抽出式及全
負(fù)壓巷道式通風(fēng)相結(jié)合，通風(fēng)風(fēng)量大，稀釋快，排煙時(shí)
間短，充分滿足了稀釋瓦斯和排除煙塵的通風(fēng)要求。
隧道施工作業(yè)環(huán)境好，極大提高了工作效率，保證了隧
道的施工質(zhì)量、進(jìn)度和施工安全。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]明建龍．高瓦斯隧道監(jiān)控與施工通風(fēng)設(shè)計(jì)[J]．鐵道建筑，
2009(2)：18—19．
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筑，2007(12)：39—40．
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[4]陳紹瑛．瓦斯隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．鐵道工程
學(xué)報(bào)，2007(1)：70—71．
[5]潘留生．正陽(yáng)瓦斯隧道安全施工防護(hù)技術(shù)[J]．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)
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[6]王虎盛．瓦窯嶺瓦斯隧道施工通風(fēng)技術(shù)[J]．北方交通，2011
(1)：51 52．
Design on construction ventilation for Dachashan tunnel
with high concentration of gas
BAI Jun ，LEI Jianhua
(1．Shaanxi Railway Institute，Weinan Shaanxi 714000，China；2．Mechanization Engineering Co．，Ltd．，
China Railway Fifth Bureau Group，hengyang Hunan 421000
，China)
Abstract：The incluned shafts and main tunnel of Dachashan high gas tunnel on the eurrentlv under—
construction Shanghai—Kunming passenger—dedicated railway has adopted drilling—and—blasting method in
it construction，during which a tota1 of three ventilation schemes
， namely forced ventilation．exhaust
ventilation and all—negative gallery ventilation，have been introduced supplementarily and successively
．
The air volume in need，air pressure，air volume supplied by the blower on the operation face have been
measured and calculated in accordance with the ventilation standard and the equipement parameters have
proposed accordingly．The scheme applied features ample air supply，which satifies the needs of diluting
gas and discharging smoke．Its high eficiency creates a favourable construction environment
， which
largely accelerate the working pace．As a result。 it ensures both the project quality and its safety．
Key words：Shanghai-Kunming passenger—dedicated railway；High gas tunnel；Ventilation scheme
(責(zé)任審編李付軍)

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