第一篇:马家坡隧道施工通风方案(定)
马家坡隧道施工通风方案
一、概述
马家坡隧道为上、下行分离四车道高速公路特长隧道,隧道最大埋深约472米。隧道起讫桩号:左线ZK139+545-ZK143+523,长3978m;右线YK139+485-YK143+435,长3950m。
二、施工通风方案
施工通风是长大隧道施工的重要配套工艺之一,按照本标段工程特点,全线隧道均采用无轨运输,隧道施工采用压入式通风方案。在洞外设置主风机,接风管引至工作面,据工作面距离不大于15m,为工作面提供新鲜空气,污浊空气通过隧道主洞排出洞外。隧道紧急停车带、横洞、侧洞(室)、台车、掌子面、排水板背部、拱顶等易积聚瓦斯的地方,应加强瓦斯监测,结合局扇、局部抽排、局部采用高压风吹,增加瓦斯易聚集地段的风速和风流量,防止瓦斯聚集。在死角、塌腔等部位,加强监测,根据瓦斯检测结果,用高压风将聚集的瓦斯吹出,使之与回风混合后排出。对于人行和车行横洞应尽快打通,横洞设可变换抽风方向的射流风机,使左右隧道内部形成巷道通风,加快爆破后有害气体的排出,减少作业等待时间,但必要时应注意采取防爆(隔爆)措施,注意防止横道内形成通风短路,影响通风效果。
三、通风理论计算
马家坡隧道采用独头压入式供风,通风计算以最大供风长度计算做为控制值。根据目前工程进度,最大供风长度按2000m计算,约为隧道总长度的一半。隧道开挖采用无轨运输。
3.1 计算参数
按照《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)的规定,计算应满足以下条件:
1)、供给每人的新鲜空气量按m=3m3/min计; 2)、内燃机械作业时所需供风量按Q0=3m3/min〃kW计;
3)、全断面开挖最低允许风速为0.15m/s,分部开挖最低允许风速为0.25m/s,亦不应大于6m/s;为防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s;
4)、根据目前剩余工程的围岩衬砌支护设计,开挖断面尺寸按SF-Ⅳa型衬砌结构设计参数控制,其设计开挖断面尺寸为101.26m2。
考虑可能存在的超挖、尺寸误差,以及为保证限界满足要求需要加大开挖断面尺寸等情况,预留5%左右的安全系数,则隧道主洞最大开挖面积为:
101.26×1.05=106.3m2,取值106 m2;
根据设计图纸,隧道内约658m设一隧道紧急停车带,长度为40m,隧道紧急停车带全断面计算断面为:
106+45.38=151.38m2,取值152 m2
5)、每炮炸药用量:根据剩余工程量围岩情况,结合工程实践经验,对于瓦斯隧道,采用煤矿许用炸药,每循环进尺约2m,全段面爆破时,1m3岩石用药量约1.4~1.6 kg,则主洞每循环所用炸药量约为:
1.4×106×2=296.8kg,取为300 kg 隧道紧急停车带全断面每循环所用炸药量约为:
1.4×152×2=425.6kg,取为426 kg 根据《乳化炸药》GB18095-2000,煤矿许用乳化炸药爆炸后有毒气体含量不大于80L/kg,则主洞每循环所用炸药产生的最大有毒气体量为:
80×360=24000 L 隧道紧急停车带全断面每循环所用炸药产生的最大有毒气体量为:
80×426=34080 L 6)、隧道主放炮后通风时间按t=30min计; 3.2用风量分项计算
1、以隧道中通风风速计算风量
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002,J160-2002),防 止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。本工程采用全断面开挖,独头压入式通风。鉴于隧道紧急停车带设计间距658m一道,长40m,其数量和长度有限,可采用局部风扇或高压风吹解决瓦斯积聚问题,所以防止瓦斯积聚通风计算时不予考虑,则为防止瓦斯积聚所需要的通风量为:
Q风速=Vmin×S×60=1×106×60=6360(m3/min)
2、按洞内同时作业最多人数计算
Q1kNq
式中:k—风量备用系数,一般为1.1~1.25,本工程取1.2;
N—洞内同时作业的最多人数,按钻孔15人,喷混凝土8人,衬砌12人,其他10人计,共45人;
q—每一作业人员的通风量,取m3/min。
Q人员=3×45×1.2=162(m3/min)
3、按照爆破后稀释有毒气体至许可最高浓度确定用风量 1)、隧道主洞全断面爆破时
(1)按洞内同一时间爆破使用最多炸药量计算风量: Q爆=5Ab/t(m3/ min)其中:t—通风时间,本工程取30 min;
Ab—同一时间爆破耗药量生产的有毒气体,m3; Q爆=5×24000/30=4000 m3/ min(2)采用理论计算公式,压入式通风用风量为:
Q爆=(7.8/t)(A〃S2〃L2)1/3(m3/ min)其中:t—通风时间,本工程取30 min;
A—同一时间爆破耗药量,kg; S—巷道断面面积,m2;
L—需要稀释的巷道长度(即工作人员工作区),按距掌子 面向后400m计,符合爆破飞石安全距离要求。
则 Q爆=(7.8/t)(A〃S2〃L2)1/3
=(7.8/30)[(360×1062×4002]1/3 =2249(m3/ min)由于第一个计算公式没有考虑炮眼扩散被主风流带走,所以计算结果偏大,综合以上两种计算方法,取Q爆=3000 m3/ min。
2)、隧道紧急停车带全断面爆破时
(1)按洞内同一时间爆破使用最多炸药量计算风量:
Q爆=5×34080/30=5680 m3/ min(2)采用理论计算公式,压入式通风用风量为:
Q爆=(7.8/t)(A〃S2〃L2)1/3 =(7.8/30)[(426×1522×4002]1/3 =3024.9(m3/ min),取为3025 m3/ min 由于第一个计算公式没有考虑炮眼扩散被主风流带走,所以计算结果偏大,综合以上两种计算方法,取Q爆=4500 m3/ min。
3)、隧道紧急停车带全断面爆破时,按隧道主洞全断面爆破时需要的通风量控制,需要的通风时间为:
(1)按洞内同一时间爆破使用最多炸药量计算: t =5Ab/ Q爆(m3/ min)=5×34080/4000=42.6 min(2)采用理论计算公式计算:
t =(7.8/ Q爆)(A〃S2〃L2)1/3(m3/ min)=(7.8/2249)[(426×1522×4002]1/3 =40.35 min 综合以上两种计算方法,经过安全、经济等方面考虑,取t=43min。
4、按洞内使用内燃机械计算风量
Q内燃=Q0×ΣP 式中:ΣP——进洞内燃机械功率总数。
根据现场机械配置情况,在装渣工序中,按2辆东风自卸载重汽车(190KW)、1台ZL40型装载机(125KW)、1台斗山220挖掘机(150KW),根据《铁路隧道钻爆法施工工序和作业指南》(TZ231-2007),采用内燃机械作业时,供风量不宜小于3 m3/(min〃KW),则洞内使用内燃机械计算用风量为:
Q燃=(2×190+150+125)×3=1965m3/ min
5、按将瓦斯浓度稀释到0.5%以下,计算风量 隧道稀释瓦斯用风Q稀=n(1/0.5%-1)其中:n—隧道绝对瓦斯涌出量(m3/min),根据石家庄铁道大学马家坡瓦斯隧道左线进口瓦斯等级评定报告,隧道瓦斯涌出总量为2.06 m3/min;
0.5%—将瓦斯浓度稀释到0.5%以下;
计算得:Q稀= 2.06×(1/0.5%-1)=409.94m3/ min,取410m3/ min 3.3、通风量确定
1、按隧道主洞断面考虑,计算通风量
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002,J160-2002)第7.2.5条规定“瓦斯隧道需要的风量,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,采用其中的最大值。马家坡隧道施工采用无轨运输方案,考虑不利组合,安全生产用风量按满足爆破排烟、最大工作人数(考虑爆破时,人员不出洞)、瓦斯稀释以及出渣作业、工作人数(出渣司机四人,同时初期支护作业人员10人、二衬绑扎钢筋等人员5人、仰拱作业人员5人、安全人员1人,计25人)、瓦斯稀释两种情况计算,并按允许风速进行检验。
无轨运输安全生产用风量为:
Q无轨总1= Q爆+Q人+Q稀
=3000+162+410=3572 m3/min Q无轨总2= Q燃+Q人+Q稀
=1965+25×3+410=2450 m3/ min 则取Q无轨总为3572 m3/min。
综上,若按照《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002,J160-2002)控制,无轨运输安全生产用风量与允许风速用风量相比,满足安全生产的用风量应为6360 m3/min,但根据有关试验结果,如完全达到瓦斯不积聚,风速必须达到3.5m/s以上,而施工实践经验表明,采用加强监测,结合局扇、局部抽排、局部采用高压风吹等措施,完全能够满足保证施工安全的需要。所以综合考虑安全、经济等因素,在加强监测,结合局扇、局部采用高压风吹、局部抽排等措施的马家坡隧道通风量可以按照无轨运输安全生产用风量来控制,即需要的通风量为3572 m3/min。
2、隧道紧急停车带全断面爆破时,通风量及通风量时间控制 隧道紧急停车带全断面爆破时,按照爆破后稀释有毒气体至许可最高浓度确定用风量达到4500 m3/ min,是按隧道主洞全断面爆破时需要通风量3000 m3/ min的1.5倍。由于隧道紧急停车带数量和长度有限,考虑通过延长爆破后通风时间来控制,即通风量仍按3572 m3/min控制,通风时间延长到43min。
3.4、考虑风管漏风损失修正后的实际通风量
风管选择便于装卸和维修的PVC拉链式软风管。为减少接头,减小风阻,减少漏风,风管每节长20m,并配少量每节长10m的风管,以利于调节风管末端到工作面的距离。风管联接采用密封式法兰盘接头,垫板可采用橡胶板或软聚氯乙烯塑料板,以减少接头漏风。
1)、根据《铁路工程施工技术手册隧道(下册)(1995年10月,第二版),胶皮风管漏风视接头情况可以计算如下:前20节风管每个接头漏风约为1%,而以后每个接头则为0.5%,则2000m漏风系数为:
1+20×1%+[(2000-20×20)/20] ×0.5%=1+0.2+0.4=1.6 则洞内实际所需总风量Q需= 3572×1.6=5715.2 m3/min 2)、根据《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002 J160-2002)7.3.4条规定“风管百米漏风率不应大于2%”,则2000m漏风系数为: 1+(2000/100)×2%=1+0.4=1.4 则洞内实际所需总风量Q需=3572×1.4=5000.8 m3/min 综上,取洞内实际所需总风量Q需=5400 m3/min,即90 m3/s。考虑到风管漏风损失修正后,隧道紧急停车带全断面爆破时,通风时间按60 min控制。
3.5.风压计算
风管内摩擦阻力系数取为λ=0.0078,若采用直径1.5m风管,则
S风管=πD²/4=1.767m²
V= Q需/S
风管
=90/1.767=50.93m/s 风速过大,达到强台风分级风速标准的上限值,故需加大风管设计直径。若采用直径2m风管,则有:
C=ρ×L=1×2000=2000;W=C/2D=2000/(2×2)=500 S风管=πD²/4=3.14m²;
V= Q需/S
风管
=90/3.14=28.66m/s H摩=λ×W×V²=0.0078×500×28.66²=3203.4Pa 式中:ρ—空气密度,隧道进口海拔800m左右,按ρ=1.0kg/m³计。
V—风管内平均风速。
系统风压Hh摩h局h正h其他,为简化计算,取H=1.2H摩
H=1.2 H摩=1.2×3203.4=3844.08Pa 3.6.风机选型
风机的选择主要根据所需风量和风压来确定,并考虑节能效果,采用多级变速风机。为安全,隧道内接力串联风机宜采用防爆轴流式风机。为保证施工作业的连续进行,同时配备一套同等性能的备用通风机,并保证在主风机出现故障时在15min内启动投入使用。必要时,设轴流抽风机,风管设置在拱顶上,在距掌子面400m处进行瓦斯抽排,保证作业范围内瓦斯浓度符合规范要求。
风管采用φ2000软质双抗(抗燃烧、抗静电)风管,每节20m,具有 风阻小、漏风低,强度高等优点。
在隧道紧急停车带、横洞、侧洞(室)、台车、掌子面等易积聚瓦斯的地方,应加强瓦斯监测,并各设1~2台局部风扇,以增加瓦斯易聚集地段的风速和风流量,防止瓦斯聚集。在死角、塌腔等部位,根据瓦斯检测结果,用高压风将聚集的瓦斯吹出,使之与回风混合后排出。
3.7注意事项
根据以上计算结果,隧道主洞全断面爆破后,持续通风30 min后可以开始进入掌子面400m范围内正常施工;隧道紧急停车带全断面爆破后,持续通风60 min后可以开始进入掌子面400m范围内正常施工。
四、根据现场实际情况,对已有通风设备应用进行校核
目前,现场实际通风设备为天津风机厂生产的2SZ-S-12.5隧道通风机,功率为2×115kW,高速运转条件下,最佳工况下的最大供风量为2000 m3/min,最大压力为4800Pa。风管采用φ1500mm软质双抗(抗燃烧、抗静电)风管,每节20m,具有风阻小、漏风低,强度高等优点。为充分利用现场已有设备,根据以上计算结果,计算如下:
1、取漏风系数为1.5,则实际有效供风量为:2000/1.5=1333.3 m3/min
2、需要稀释至许可最高浓度的爆破后有毒气体
Q爆= Q无轨总1-Q人-Q稀
=1333.3-162-410=761.3 m3/min
3、爆破后有毒气体稀释至许可最高浓度所需时间 1)、隧道主洞全断面爆破时
t1 =5Ab/ Q爆(m3/ min)=5×24000/761.3=157.6 min t2 =(7.8/ Q爆)(A〃S2〃L2)1/3(m3/ min)
=(7.8/761.3)[(360×1062×4002]1/3 =88.62 min 取通风时间为120min。2)、隧道紧急停车带全断面爆破时
t1 =5Ab/ Q爆(m3/ min)=5×34080/761.3=223.8 min t2 =(7.8/ Q爆)(A〃S2〃L2)1/3(m3/ min)=(7.8/761.3)[(426×1522×4002]1/3 =119.2 min 取通风时间为170min。
根据以上计算结果,采用现有通风设施,隧道主洞全断面爆破后,持续通风120min后可以开始进入掌子面400m范围内正常施工;隧道紧急停车带全断面爆破后,持续通风170 min后可以开始进入掌子面400m范围内正常施工。
公司工作组
二〇一一年四月十六日
第二篇:隧道通风技术方案
隧道通风技术方案
隧道左右洞出口独头掘xxxxm,采用压入式通风来满足供风要求,风机串联方式进行压风。
1、通风设备的布置
(1)主风机布置在洞口外30 m处,防止洞内排出的污浊空气重新进入洞内。(2)风管悬挂在隧道拱腰部位,距地面3 m 以上,安装时充分考虑机械出碴对风管的影响。(3)风管出口距工作面保持40 m左右,出风口气体射流沿壁扩散后能反向流出工作面,对工作面换气通风有利。(4)横洞施工完成后,设置临时隔风设施,防止左、右洞风流相互影响。
4.2 风管防漏、降阻措施
(1)风管选择:隧道洞口段300 m 采用1500mm硬质玻璃钢风管;其它采用1500 mm软风管,软风管采用长丝涤纶纤维作基布,压延PV塑料复合而成。其优点:表面光洁,对通风摩阻力小;有防水、抗燃、抗静电、抗老化性能;便于加工和接头处理。(2)风管联接方式:采用加长风管,减少风管接头数量,从而减少接头漏风量和接头阻力。风管每节长度采用30~40 m,风管接头用高强树脂拉链接口。(3)风管加工工艺:靠近工作面的风管采用混织胶布,用401强力胶手工粘接;软质风管到1500m处用增强胶布;风管采用电热塑机加工,整条风管无一个针眼,其防漏性和钢质风管无异。
(4)提高风管安装质量:风管吊挂做到平、直、稳、紧,即在水平面上无弯曲,垂直面上无起伏,以减少管道弯曲、褶皱形成的局部阻力;风管拐弯处要圆顺。
(5)风管底设置排水口:由于温度变化,风流中水汽会变成水积在风管底,要定期排-水,以防风管变形。
2、隧道通风降尘的关键技术
用水湿润沉积的粉尘:用水湿润沉积于碴堆、周壁等处的粉尘,是很有效的除尘措施。粉尘被水湿润后,尘粒互相附着凝结成较大的颗粒,同时增加了附着性,因而在生产过程或高速风流中不宜飞扬起来。主要做法:一是洒水降尘,在装碴运输等产尘较大的工序和工点喷雾洒水,可显著地减少产尘量和防止尘土飞扬;二是洗壁,在爆破后和凿眼、装碴前及时洗壁,不仅能有效的防尘,也有利于随后的喷锚作业;三是湿式凿岩,可以明显的降低钻眼时的粉尘浓度,若在水中加入湿润剂,则降尘效果更佳
定期洒水:采用无轨运输,出碴前向爆破后的石碴上洒水,定期向隧道内车行路线上洒水,使粉尘对施工人员的伤害降低到最低限度。喷射混凝土采用湿喷工艺,可有效地减少粉尘,改变作业环境。运输车辆不工作时要熄火,以减少尾气排放污染。
第三篇:平安隧道通风专项施工方案 2
目 录
第一章 编制依据................................................1 第二章 工程概况................................................1 2.1 工程概况................................................1 2.2 总体施工方案.............................................2 第三章 通风施工方案............................................3 3.1 通风设计原则.............................................3 3.1.1通风标准...............................................3 3.1.2通风设计参数...........................................4 3.1.3 通风计算...............................................4 3.1.4通风设备...............................................6 3.2 通风方法................................................6 3.2.1平安隧道4#斜井、3#横洞工区施工通风方案...................6 3.2.2平安隧道出口、平安隧道4#横洞施工通风方案.................6 3.3通风管布置..............................................10 3.4 通风管理...............................................12 第四章 施工通风安全技术措施....................................12 4.1 风机安装...............................................12 4.2 风管安装...............................................13 第五章 施工通风质量保证措施....................................13
第一章 编制依据
(1)新建铁路成都至兰州线D8K165+973平安隧道设计图及参考图;(2)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010);(3)铁路隧道施工通风技术与标准化管理指导手册;
(4)《高速铁路隧道工程施工技术指南》(铁建设[2010]241号);(5)《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002);(6)成兰公司相关文件;
第二章 工程概况
2.1 工程概况
平安隧道为双洞分修隧道,正线总长28.426km,本标段承担出口方向左线9336m,里程D8K170+850~D9K180+186;右线9201.242m,里程YD8K170+935~YD9K180+136.242的施工任务。最大埋深约为1720m,左线最浅埋深在D9K180+120~D9K180+178段,右线最浅埋深在YD9K180+055~D9K180+115段,均为隧道出口。本标段平安隧道设有3个辅助坑道,分别为4#斜井,3#横洞,4#横洞。
段内不良地质为高地应力、危岩落石、断层破碎带、岩堆、泥石流、有害气体、放射性等。隧道地层中含炭质千枚岩,少量地段含炭质页岩,可能含有瓦斯等有害气体,施工中加强通风,加强监测。
于隧道左线D8K172+360处设置4号斜井,洞口位于茂县沙湾村平桥沟内。斜井中线与线路左线小里程方向平面夹角为73°,净空尺寸为7.5m×6.2m,全长1023m。斜井于XJ4K0+000~+025、XJ4K0+275~+300、XJ4K0+550~+575、XJ4K0+825~+850设置4个缓坡段,坡度1%,其余段落坡度为7.3%(进洞为下坡)。
于D9K179+750处线路前进方向左侧设置4#横洞,横洞中线与左线线路中线大里程端交角为45°,于HD1K0+070处右转,夹角为135°;横洞采用双车道无轨运输,于HD3K0+275~300段设一处25m长1%的缓坡段,其余段落坡度为5.2%(进洞为上坡),净空尺寸为7.5m(宽)×6.2m(高),横洞总长555m。本横洞作为运营期间排水通道,隧道竣工后,横洞与隧道正洞交叉处,预留排水通道。
于D9K176+200处线路前进方向左侧设置3#横洞,全长674.8米,3#横洞位于太平乡胡尔村。横洞中线与线路中线小里程端成40°夹角,并于HD3K0+521.6处右转,夹角为112°;横洞采用双车道无轨运输,坡度为1.8%(进洞为上坡),净空尺寸为7.5m(宽)×6.2m(高)。
2.2 总体施工方案
4#斜井工区由第一架子队负责施工:其中4#斜井长度1023m,正洞左线隧道3270m,右线隧道2623m;
3#横洞工区由第一架子队负责施工:其中3#横洞长度741m,正洞左线隧道3490m,右线隧道3302m;
4#横洞及出口工区由第二架子队负责施工:其中4#横洞长度555m,正洞左线隧道2140m,右线隧道2845m;平安隧道出口左线隧道436m,右线隧道431.242m。
平安隧道4#斜井先期安排正洞左线向小里程方向、正洞左线向大里程(3#横洞)方向、正洞右线向小里程方向三个单线工作面,右线施工至与CLZQ-9标方向贯通里程后,工装转至4#斜井右线三岔口,向正洞右线大里程(3#横洞)方向施工,正洞左线大里程方向施工作业与3#横洞左线小里程方向施工作业贯通后,工装经62#联络通道进入右线向右线小里程方向施工。其施工范围:左线D8K170+850(与CLZQ-9标分界线)~D9K174+120(左线与3#横洞贯通点),右线YD8K170+935(与CLZQ-9标分界线)~YD9K173+565(右线与3#横洞贯通点)。
平安隧道3#横洞先期安排正洞左线向小里程(4#斜井)方向、正洞左线向大里程(4#横洞)方向、正洞右线向小里程(4#斜井)方向三个单线工作面;左线与4#横洞方向贯通后,工装转至3#横洞右线三岔口,向正洞右线大里程(4#横洞)方向施工。其施工范围:左线D9K174+120(左线与4#斜井贯通点)~D9K177+610(左线与4#横洞贯通点);右线YD9K173+565(右线与4#斜井贯通点)~YD9K176+860(右线与4#横洞贯通点)。
平安隧道4#横洞先期安排正洞左线向小里程(3#横洞)方向、正洞右线向小里程(3#横洞)方向两个单线工作面。其施工范围:D9K177+610(左线与3#横洞贯通点)~D9K179+750(4#横洞与正洞左线交叉点,也是与平安隧道出
口贯通点);YD9K176+860(右线与3#横洞贯通点)~ YD9K179+705(4#横洞与正洞右线交叉点,也是与平安隧道出口贯通点)。
平安隧道出口经过6个月施工准备后左右双洞同时向小里程方向施工,掘进到4#横洞与正洞交叉口即为贯通。
第三章 通风施工方案
3.1 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,进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下,采用大直径风管,减少能耗损失。通过适当增加一次性投入,减少通风系统的长期运行成本。
3.1.1通风标准
隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列职业健康及安全标准:(1)空气中氧气含量,按体积计不得小于20%。
(2)粉尘容许浓度,每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
(3)隧道可能含有瓦斯,瓦斯段装药爆破时,爆破地点20m内,风流中瓦斯浓度必须小于0.5%;回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。
开挖面瓦斯浓度大于1.5%时,所有人员必须撤至安全地点并加强通风。(4)有害气体最高容许浓度:
1)一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3;在特殊情况下,施工人员必须进入开挖工作面时,浓度可为100mg/m3,但工作时间不得大于30min;
2)二氧化碳按体积计不得大于0.5%; 3)氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3以下。(5)隧道内气温不得高于28℃。(6)隧道内噪声不得大于90dB。
(7)隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供应新鲜空气3m3/min。
(8)隧道施工通风的风速,全断面开挖时不小于0.15m/s,分部开挖的坑道内部小于0.25m/s,并均不大于6m/s。隧道瓦斯段施工中防止瓦斯集聚的风
速不得小于1m/s。
3.1.2通风设计参数
供给每个人的新鲜空气量按3m3/min; 控制通风计算按开挖爆破一次最大用药量200kg; 放炮后通风时间按30min; 软式风管百米漏风量1.0%,风管内摩擦系数为0.01;洞内风速不小于0.25m/s;隧道内气温不超过28℃;
3.1.3 通风计算
(1)正洞风量计算:
1)按洞内最低风速要求计算风量: Q1=60×A×V=60×80×0.25=1200(m3/min)式中:
V-洞内最小风速0.25m/s A-整洞开挖断面,取80m2
2)洞内施工最多人数按90人计 :
Q2=3×90×1.2=324(m3/min),安全系数k=1.2 3)按爆破时最多药量计算风量:
Q3=5Gb/t=5×200×35.35/30=1178(m3/min)式中:
G-同时爆破的炸药用量200kg b-爆炸时有害气体成量,取35.35 t-通风时间,取30min 取以上最大值1200m3/min作为工作面所需风量,实际所需风机风量Q机要大于: Q机=p×Q=1.79×1200=2148m3/min 式中: Q机-计算最大风量, 2148m3/min p-系统漏风系数, p=1/(1-1/100×p100)=1.79 4)所需风机压力计算: 使用风管直径1.5m,风管平均流速V=35.8m/s 风管内摩擦阻力h1=λ(L/D)ρ(V2/2)=17943Pa
λ-摩擦系数,根据使用经验、取λ=0.01 L-通风管长,取3500m D-风管直径,取D=1.5m ρ-空气密度,取ρ=1.2kg/m3 风管内局部阻力h局=ζρ(V2/2),按风管内局部阻力h1的5%考虑,总阻力h=17943×105%=18840Pa(2)辅助坑道风量计算
通过横洞、斜井通风最远距离按1200m计算。1)按洞内最低风速要求计算风量: Q1=60×A×V=60×60×0.25=900(m3/min)式中:
V-洞内最小风速0.25m/s A-整洞开挖断面,取60m2
2)按爆破时最多药量计算风量:
Q3=5Gb/t=5×200×35.35/30=1178(m3/min)式中:
G-同时爆破的炸药用量200kg b-爆炸时有害气体成量,取35.35 t-通风时间,取30min 取以上最大值1178m3/min作为工作面所需风量,实际所需风机风量Q机要大于: Q机=p×Q=1.79×1178=2108m3/min 式中: Q机-计算最大风量, 2108m3/min p-系统漏风系数, p=1/(1-1/100×p100)=1.79 所需风机压力计算: 使用风管直径1.5m,风管平均流速V=18.9m/s 风管内摩擦阻力h1=λ(L/D)ρ(V2/2)=1717Pa λ-摩擦系数,根据使用经验、取λ=0.01 L-通风管长,取1200m
D-风管直径,取D=1.5m ρ-空气密度,取ρ=1.2kg/m3
风管内局部阻力h局=ζρ(V2/2),按风管内局部阻力h1的5%考虑,总阻力h=1717×105%=1800Pa 3.1.4通风设备
根据平安隧道出口及各辅助坑道洞口计算所需风机的风量、风压及通风方式选择风机。各辅助坑道施工时采用1台2×110kw压入式轴流通风机,施工至正洞后随着工作面增加逐渐增加至3台2×110kw压入式通风机,隧道左线施工至右线时还需增加巷道通风机辅助通风。
3.2 通风方法
隧道施工独头掘进长度超过150m 时,应采用机械通风。通风设计根据独头通风长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合确定,通风方式采用压入式或混合式通风,有条件时采用巷道式通风进行辅助。
3.2.1平安隧道4#斜井、3#横洞工区施工通风方案
本工区最大独头掘进长度1760m,经过反复优化,结合以往隧道施工通风经验,本工区隧道掘进施工过程中,主要采用以下三种方案动态调整通风方案,充分发挥通风机的效能,使工作面新鲜风流满足要求。
平安隧道4#斜井工区左线与平安隧道3#横洞工区贯通前,各工作面均采用压入式通风;平安隧道4#斜井工区左线与3#横洞工区左线贯通后,4#斜井工区右线与3#横洞工区贯通前,各工作面均采用混合式通风;4#斜井工区右线与3#横洞工区贯通后,各工作面均采用巷道式通风。其各阶段通风布置图详见“图3-2-1 4#斜井工区压入式通风布置图(左线贯通前)”、“图3-2-2 4#斜井混合式通风平面图(左通右未通)”、“图3-2-3 4#斜井混合式通风平面图(左右贯通)”。图3-2-4 3#横洞压入式通风布置图(左线未贯通)”、“图3-2-5 3#横洞卷道巷式通风布置图(左线贯通)”
3.2.2平安隧道出口、平安隧道4#横洞施工通风方案
平安出口及4#横洞均采用压入式通风,平安隧道出口与4#横洞贯通后,4#横洞采用出口风机压入通风,通风示意图如“图3-2-6 4#横洞采用出口风机压入通风(未贯通)”、“ 图3-2-7 出口工区压入式通风平面图”。
23+0K14XJ30工区分界里程 D8K170+85015开挖面XJD84KK10+72000+360工区分界里程 D8K174+120左 线 中 线左 线 中 线开挖面>15开挖面右 线 中 线开挖面
4#斜井工区压入式通风布置图(左线贯通前)图3-2-1 4#斜井工区压入式通风布置图(左线贯通前)
3021+4KJXHD3K0+74130工区分界里程 D8K170+850工区分界里程 D8K174+12015开挖面左 线 中 线XD8J4KK10+7200+3060左 线 中 线左 线 中 线3015YD8K170+935贯通面右 线 中 线右 线 中 线4#斜井混合式通风平面图(左通右未通)贯通面YD8K173+565三号00000+364K2+XJ17KD8横洞中线四号斜井中线 图3-2-2 4#斜井混合式通风平面图(左通右未通)
3021+4KXJHD3K0+741 D8K170+850 D8K174+120横洞中线四号斜井中线程程号里里三XDJ84KK界界107+20+0分306000分区00+630+K2区工47J1XK8工D左 线 中 线左 线 中 线左 线 中 线30开右 线 中 线右 线 中 线挖面553695++037711KK89DDYY 程程里里界界分分区区工4#斜井混合式通风布置图(左右贯通)工
图3-2-3 4#斜井混合式通风平面图(左右贯通)
HD30K03+741016+771K9D 程里界HDD分93KK107+区60+020015015工开左 线 中 线左 线 中 线开挖挖面面>15开右 线 中 线开挖挖面面3#横洞压入式通风布置图(左线未贯通)
图3-2-4 3#横洞压入式通风布置图(左线未贯通)
HD3K0+741左 线 中 线15开挖面右 线 中 线工区分界里程 YD9K173+565三00000+203K6+HDK17D9号横洞中线3#横洞巷道式通风布置图(左线贯通)工区分界里程 YD9K176+860
图3-2-5 3#横洞卷道巷式通风布置图(左线贯通)
HD4K0+555工区分界里程 D9K177+610工区分界里程 D9K176+860HD=D4K09K+017009+750<15M开挖面左线中线<15M开挖面右线中线贯通面D9K179+705开挖面4#横洞压入式通风布置图(未贯通)贯通面 D9K179+750四号横洞中线开挖面 图3-2-6 4#横洞采用出口风机压入通风(未贯通)
贯通面 D9K179+750左线出口里程 D9K180+186>30<15M>30<15M贯通面D9K179+705开挖面左线中线出口工区压入式通风平面图右线出口里程D9K180+136.242
图3-2-7 出口工区压入式通风平面图
3.3通风管布置
各洞口风机距离洞门不小于10m,出风口距开挖作业面距离不大于20m。(1)主风机安装
主风机固定在辅助坑道洞口外设置的通风机门架上,通风机门架材料采用I16 工字钢,由三至四榀拱架组合而成。通风机门架基础采用C20 混凝土浇筑。基础顶面尺寸要保证能安装通风机配电柜及遮雨棚。
(2)通风管安装
辅助坑道通风管布置在辅助坑道拱顶,与洞外主风机相连,正洞内风管根据实际情况布置在洞身左侧或右侧拱腰位置。
1)风管与风管之间采用拉链连接,通过风管上锁扣(吊扣)将风管固定在钢丝绳上;风管上每隔3.0m 有1 道加固索和1 个锁扣,顺直风管,减少风流阻力。
2)钢丝绳采用膨胀螺栓固定在隧道拱顶或边墙上,采用 φ12 膨胀螺栓,锚固长度不小于7cm,间距为3.0m。风管吊挂要平直,拉紧吊稳,避免出现褶
皱增加局部阻力,在与横洞交接处宜避免死弯。
3)风管安装高度不得遮挡监控量测水平测线,并保证洞内有足够的净空高度,避免发生过往车辆和机械刮破风管而影响施工。
4)风管出口应与工作面保持一定距离,对于大断面、大风量、大直径风管,该距离应控制在20~30m 以内。
图3-3-1 通风机门架示意图
图3-3-2 通风管布置示意图
3.4 通风管理
施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好,除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外,主要问题是通风管理不善,管道通风阻力大,开挖工作面得不到足够的新鲜风流,沿途污浊空气不能及时排出洞外。
(1)我们以“合理布局,优化匹配,防漏降阻,严格管理、确保效果”二十字方针,作为施工通风管理的指导原则,强化通风管理。
(2)建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组,通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修,发现风管破损及时粘补。严格接照通风管理规程及操作细则组织实施,项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。
(3)防漏降阻措施
1)以长代短:风管节长由以往的20~30m加长至50~100m,减少接头数量,即减少漏风量。
2)以大代小:在净空允许的条件下,尽量采用大直径风管。
3)截弯取直:风管安装前,先按5m间距埋设吊挂锚杆,并在杆上标出吊线位置,再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上,尔后在吊挂线上挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧,不弯曲、无褶皱,减少通风阻力。
(4)隧道施工防尘采取综合治理的方案:为控制粉尘的产生,钻眼作业必须采用湿式凿岩,凿岩机在钻眼时,必须先送水后送风。新鲜风连续经过几个工作面时,在两个工作面间,根据防尘效果,适当增设喷雾器净化风流中的粉尘。
第四章 施工通风安全技术措施
4.1 风机安装
(1)风机支架应稳固结实,避免运行中振动,风机出口处设置加强型柔性管与风管连接,风机与柔性管结合处应多道绑扎,减少漏风。
(2)通风机前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设置铁箅,并
应装有保险装置。
(3)当巷道内的风速小于通风要求最小风速时,可布设射流风机来卷吸升压,提高风速。
(4)洞内风机的移动,采用小平板车移动,移动前,提前做好风机支座或支架。射流风机应逐个移动,以保证洞内不间断的空气循环。
(5)通风机应有适当的备用数量。
4.2 风管安装
(1)风管必须有出厂合格证,使用前进行外观检查,保证无损坏,粘接缝牢固平顺,接头完好严密。通风管应优先采用高强、抗静电、阻燃的软质风管。
(2)风管挂设应做到平、直,无扭曲和褶皱。在平行导坑作业时,先由测工在拱顶测出中线位置,然后用电钻打眼,安置膨胀螺栓;在正洞作业时,衬砌地段根据衬砌模板缝每5m标出螺栓位置,未衬砌地段,先由测量工在边墙上标出水平位置,然后用电钻打眼,安置膨胀螺栓。布8号镀锌铁丝,用紧线器张紧。风管吊挂在拉线下。为避免铁丝受冲击波振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂,每10m增设1个尼龙绳挂圈。
(3)通风管破损时,应及时修补或更换。当采用软风管时,靠近风机部分,应采用加强型风管。通风管的节长尽量加大,以减少接头数量,接头应严密,每100m平均漏风率不宜大于1%。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。
(4)风管最前端距掌子面5m,并且前55m采用可折叠风管,以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
第五章 施工通风质量保证措施
(1)风机操作人员必须经过培训、考核合格后方能上岗作业,必须严格遵守风机的操作规程,熟悉通风系统性能。
(2)隧道通风系统必须经过验收合格后方可投入正常运行,运行期间应加强巡视及维护工作,保证通风系统各项性能、技术指标达到设计要求。
(3)保证隧道24小时连续不间断通风,风量、风压必须满足规范和施工组织设计要求,不得随意停风。
(4)风机设置两路电源并装设风电闭锁装置,确保正在使用的通风机出现故障后能在15min内启动备用通风机,保证隧道通风和正常作业不受影响。
(5)对易形成瓦斯聚积的部位必须采取局部通风,当停风区中瓦斯浓度不超过1%时,并在压入式局部通风机及其开关地点附近6m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5%时,方可人工开动局部通风机。
(6)组织每周对通风系统进行检查,架子队长每天对通风系统必须作例行检查,通风工必须做好日常巡查,发现有风管破损漏风立即进行修补或直接进行更换。
第四篇:长大隧道最佳通风方案
长大隧道最佳通风方案
中铁隧道集团一处
周正华
随着我国经济建设的发展和西部大开发力度的进一步加大,各项相关的基础设施建设与此同时得到了迅猛发展;而在各项基础设施建设中,作为公路建设和铁路建设很重要的一部分的隧道施工作业中,长大隧道的通风问题作为施工作业中很重要的一部分,通风效果的好坏直接会影响到整个隧道施工的空气质量,进而影响到各个作业面施工人员的人体健康,而通风方案的选择是影响通风效果好环的直接决定因素,在对具体通风方案的选择上,技术上存在的问题是长期以来需要攻克的的重点和难点,在长期的现场工作中经过对实际运用中的各种方案的比较和技术上的论证,我认为采用以下方案可以使通风效果达到最好,现将我的论证依据归纳如下:
一、存在的问题
从目前来看,现在大多数山岭隧道施工主要是采用新奥法进行施工,其主要特点是根据隧道围岩的变化,及时调整隧道施工工艺的一种动态施工管理方法,它主要是通过加强隧道开挖支护,使围岩稳定几乎不再变化后,才进行砼衬砌施工(除在Ⅰ、Ⅱ类围岩施工中,衬砌砼是要作为受力载体而进行砼施工外),根据这种施工工艺方法,在长大隧道施工中若没有一个好的隧道通风方案,必将存在着极大的施工质量隐患和安全隐患,处理不好的话很容易造成安全质量事故,同时还会加大动力机械设备的耗油量,造成内燃机机械燃烧不充分,产生大量有毒的一氧化碳气体,加大机械设备的磨损,降低机械设备的使用寿命。
这是因为若没有解决好长大隧道通风问题,必然导致在隧道施工中隧道中的空气浑浊,尤其是隧道开挖掌子面空气浑浊,光线不够明亮,造成隧道开挖施工中开挖工人和工程技术人员无法准确掌握隧道掌子面围岩的变化情况;一方面使我们的工程技术人员无法根据隧道围岩变化而及时调整隧道开挖支护工艺,而导致隧道塌方质量事故;另外一方面使我们的开挖工人在开挖施工中无法看清隧道顶部围岩的松动情况,而导致隧道顶部岩石下落伤人的安全事故。
同时由于隧道中的空气浑浊,使我们的隧道监测人员无法对已开挖支护成型的隧道进行准确的量测,进而使我们无法掌握隧道已开挖成型部分的围岩变化情况----甚至隧道可能已出现细微的裂缝,我们却没有掌握隧道业已变化的实际情况,造成没有对出现裂缝段的隧道进行加强支护,导致隧道坍塌和人员伤亡的安全质量事故。
另外如果隧道中的通风不够良好,空气浑浊;将会导致我们在隧道施工当中不得不进行长时间的通风,从而浪费大量的电力能源,使工程施工成本进一步加大;以单个隧道施工为例:起动一台110KW通风机,每小时耗电量为110KW,以一台通风机每天比最佳通风方案至少多工作8时计算,一台通风机每天电力要多消耗880KW,按每度电0.5元计算,则每天要增加440元,每月消耗则至少增加13200.00元,则一年消耗要多增加16万元左右,尤其在当今全国性电力普遍缺乏的情况下,电力供应紧张与工程施工之间的需求矛盾进一步加大,又制约了工程施工进度,同时由于隧道通风效果不够理想,造成工程施工的人员工作效率降低,机械设备的磨损加大,机械设备的利用率降低,进一步加大工程施工成本。
二、长大隧道通风问题的解决办法
根据流体力学原理以及热力学原理和我们的实践经验相结合来谈谈我对长大隧道的通风方案观点以供大家参考: 根据隧道施工的实际情况,我们可将隧道通风的过程看成是一个绝热的过程,空气在隧道中的流动是一种稳定流动----也就是说流道(隧道)中任何位臵上流体速度及其它状态参数都不随时间而变化,且流入与流出系统的质量是相等的;其方程式可表示为:
ΣEī=U1+p1V1+m1c12/2+m1gz1+Q,ΣEē=U2+p2V2+m2C22/2+m2gz2+Wsh
其中p1V1、p2V2----流体流入、流出系统的流动功,M1c12/
2、m2C22/2-----流体流入、流出系统的动能,M1gz1、m2gz2-------流体流入、流出系统的位能,Wsh------传出系统的轴功;
在隧道通风中我们可近似的将流体看成一个绝热的过程,所以m1gz1、m2gz2看成相等;根据热力学第一定律----系统中能量即不能增加也不能减少,只能以各种形式的能量进行转移和转换,故得出以下结论:U1+p1V1+m1c12/2+m1gz1+Q= U2+p2V2+m2C22/2+m2gz2+Wsh 22也就是p1V1+m1c1/2= p2V2+m2C2/2,V=CS, 其中 C为流体的速度,S为流体通过的隧C道撑子面c图1横截面积;根据动量守恒定律,我们可以近似的将隧道撑子面看成为一个等压、等温绝热的过程----即P1=P2,22故PC1S1+m1c1/2= p C2S2+m2C2/2 ;且C1、C2方向相反,如图1所示:
根据以上所诉,下面就长大隧道的通风问题谈谈我的看法:
1、单线长大隧道通风方案
根据单线长大隧道的施工特点,为了不影响其他工序的施工达到最佳通风效果,我们将采用两台或两台以上的对旋式轴流风机进行通风;具体布局如下:1)在隧道洞口安装一台对旋式轴流风机直接对隧道撑子面进行压入新鲜空气,同时在模板衬砌台车前(靠近撑子面端)安装一台对旋式轴流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道作业面;这样可以避免许多隧道施工在模板衬砌台车段很难排出有毒气体的缺陷,达到加快隧道内空气流动,使隧道中的有毒气体迅速排出隧道的目的。详情见下图2
形成涡流模板为衬砌台车处 图 2 在以往的单线长大隧道通风效果不好的主要原因是隧道模板衬砌台车处的通风问题不好解决,这是因为在模板衬砌台车段,模板衬砌台车就类似一块档板,大大减小了风量通过隧道的有效面积,如上图所示:根据动量守恒定律:M1C1=M2C2+M3C3;以及热力学原理,隧道内的有毒气体在模板衬砌台车处(靠隧道撑子面一端)很易形成涡流,进而造成有毒气体,排不出去,为了解决这一难题,我们在衬砌台车前约10M处,安装一台对旋式轴流通风机,将模板衬砌台车处有毒气体反吸出隧道,整条隧道的主要通风方式如下图3所示:
新鲜空气轴流通风机隧道开挖面有害气体轴流通风机图3
2、双线长大隧道通风方案
依据隧道设计和施工的实际情况,例如隧道何处设有紧急停车带,何处设有紧急通车道等,结合现有的实践经验,我们对隧道通风方案做了如下布局:
两台射流 通风机123隧道1两台轴流通风机横 冲 道11横 冲 道223隧道2隧道开挖撑子面双线长大隧道通风方案如上图4所示,在隧道1洞口处安装两台射流通风机将洞外新鲜空气压入隧道中,若隧道开挖时,将两台对旋式轴流通风机安装在靠近开挖掌子面最近的一个横冲通之间的所有横冲通
1、横冲通
2、……横冲通n均进行封闭处理,不让空气相互流动,这样整条隧道通风就近似为下图5所示:
引风机两台射流 通风机隧道1两台轴流通风机图4隧道开挖撑子 模板隧道2衬砌台车处面
图5 若隧道过长,则在两台射流通风机及两台对旋式轴流通风机间安装一台引风机,以增加通风效果,具体的空气流动可分解为隧道撑子面一段,另外可分解为横冲通一段,隧道撑子面一段在前文已有叙述,此处就不在重复,而隧道横冲道一段空气流动具体方式如下图6:
隧道1隧道2开挖撑子面
图6
根据动量守恒定律:m1v1+m2v2=m3v3,m3v3+m4v4=m5v5
而依据能量守恒定律:1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m3v32,1/2m3v32+1/2m4v42=1/2m5v52 即m1v12+m2v22=m3v32,m3v32+m4v42=m5v52 所以此种通风方式的最终结果为两条隧道开挖撑子面到离撑子面最近一条横冲道段的空气都得到净化,其中一条隧道如上所述的隧道1,其空气一直保持新鲜干净,而另外一条隧道如上所述的隧道2,其空气一直较差,在长大隧道施工中,引风机的位臵应当常移动(往撑子面前移动),为了加大空气的流动,提高空气的质量,我们可以在隧道2衬砌台车,靠撑子面一端前约为10m处(类似单线长大隧道施工一样)安装一台对旋式轴流通风机,加大空气流动,将有毒气体迅速排出隧道2。
通过对以上方案各方面分析认证以及现场投入使用的效果来看,采用以上方案可以大大提高隧道中空气的清洁度和隧道的通风效果,达到将长大隧道中有毒气体和混浊空气迅速排出洞外的目的,是目前长大隧道施工作业中的一种最佳通风方案。
参考文献:
1、机械工业出版社出版的《气压传动及控制》
2、机械工业出版社出版的《机械工程师手册》
联系地址:浙江省慈溪市掌起镇长溪村中铁隧道集团一处二公司
邮编:315313
第五篇:茶店隧道通风专项方案
京能十堰热电联产项目2×350MW供热机组工程
铁路专用线工程施工(B标段)
茶店隧道通风专项施工方案
编制单位:中铁七局集团有限公司 编 制: 复 核: 审 批: 日 期:
目
录
一.编制依据.....................................................................................................2 二.工程概况.....................................................................................................2 三.风量及风压计算.........................................................................................2 四.施工通风.....................................................................................................5 五.通风机安装要求.........................................................................................6 六.施工通风管理.............................................................................................7 七.通风对施工的要求.....................................................................................8 八.有害气体检测.............................................................................................8 九.防尘措施...................................................................................................10 十.施工通风安全技术措施...........................................................................11
一.编制依据
(1)茶店隧道施工设计文件、图纸等相关文件;
(2)我方拥有的科学技术成果、机械设备装备情况、施工技术与管理水平以及多年来在铁路工程实践中积累的施工、科研及管理经验;
(3)《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008);(4)《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009);(5)《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120-2002)。二.工程概况
茶店隧道位于十堰市张湾区茶店村,单线隧道,隧道内线路纵坡为10‰和4.9‰的单面上坡,隧道局部位于半径R=800m的右偏曲线上,隧道进口里程DK4+547,出口里程DK7+915,全长3368m。在靠近电厂站一侧设置一座斜井,斜井与正洞相交于DK6+750处,交角约47度,斜井采用单车道无轨运输,最大坡度8%,中间设缓坡段,缓坡段长度30m,坡度2%,缓坡段采用双车道断面。
隧道施工分进口工区、出口工区和斜井工区3个工区,进口工区承担正洞施工长度1133m,出口工区承担正洞施工长度1169m,斜井工区承担斜井全长327.92m及正洞施工长度1070m。三.风量及风压计算
1、风量计算
从四个方面考虑,具体为洞内允许最低风速计算得Q1;按洞内最多工作人员数计算得Q2;按排除爆破炮烟计算得Q3;按稀释运输车辆运行时产生的废气稀释风量计算得Q4。通过计算,取最大值。
①按洞内最低风速计算风量(每个工作面):
最小风速取0.15m/s,隧道断面A=50m2; Q1=60vA=60×0.15×50=450m3/min ②按洞内同时工作的最多人数计算供风量(每个工作面)Q1=q人mk(m3/min)式中:
q人—每人每min呼吸所需空气量q=4m3/min; m—同时工作人数,正洞取m=80人; k—风量备用系数,取k=1.15; 由此得Q1=1.15×80×4=368m3/min。③按稀释爆破炮烟计算风量:
Q37.8/t3AS2L2
式中:
A—同一时间爆破耗药量,取302.05kg; S—隧道的断面积,S=50m2;
L—工作面至炮烟稀释到运行浓度的距离,即临界长度取100m。t—通风时间,取30分钟;
Q37.8/t3AS2L2=510 m/min
3④按稀释汽车废气计算风量: Q4= q机P(m3/min)
q机-每台内燃机械每min所需空气量,按《铁路隧道钻爆法施工技术要点手册》,取q=3m3/min.KW P-洞内施工的内燃机械总功率,考虑洞内有1台侧倾ZLC50装载机
(计算功率145KW)和2台自卸车(一台满载99KW,一台空车79KW)同时在洞内,每个洞口的主要内燃机械的总功率为:323kW Q4=3×323=969m3/min 施工需风量: Q=Qmax(Q1,Q2,Q3,Q4)Qmax(450,368,510,969)=969m3/min。风机风量:
根据洞内最大需风量、通风长度和百米漏风率,应用公式 Qm=Q计/(1-βL/100)(m3/min),β取0.012,计算求得无轨运输所配风机的风量。
Qm=969/(1-0.012×1398/100)=1164m3/min
2、风压计算
h阻=h动+h局+h沿
其中h动取50Pa,h局一般按分段沿程压力损失的10%估算;沿程压力损失h=aPLQ2g/s3
式中:a--风道摩擦阻力系数,取3×10-4kg·s2/m2 L--风道长度(m)(L=1398m)Q--风机风量(m3/s)(Q=19.4m3/s)S--管道截面积(m2)(S=1.13m2)P--管道内周长(m)(P=3.77m)g--重力加速度,取9.8m/s2
h沿=3×10-4×3.77×1398×19.42×9.8/1.133=4041Pa
h总=50+4041×0.1+4041=4495.1Pa 四.施工通风
隧道通风就是将钻孔、爆破和出碴产生的有毒有害气体、出碴设备排出的尾气、油烟和粉尘在较短时间内排出洞外,并将新鲜空气输送到施工作业面,隧道通风是保证隧道施工安全和提高工效的一项重要措施。
1、通风系统设备配置
依据风量及风压计算,每个洞口选用1台变级多速压入式轴流风机供风,风机型号SDF(C)-No12.5,功率为2×110KW,全压5355pa,即能满足隧道施工通风要求。
采用直径φ1200PVC高强、柔性风管,悬挂于边墙上进入。
2、通风系统布置
隧道通风分两阶段进行,第一阶段为斜井开挖未进入正洞前通风,第二阶段为斜井开挖进入正洞后通风。在第二阶段,斜井工区在交叉口处增加一台28KW射流通风机,确保斜井工区的通风效果。
具体通风两阶段通风平面布置图见下图。
当隧道开挖掌子面掘进200米时,要在洞口安装通风机对隧道进行通风。通风机进风口距离洞口不小于30m,出风口距离掌子面不小于45m。
隧道斜井轴流风机轴流风机轴流风机隧道进口隧道出口隧道第一阶段通风布置示意图轴流风机隧道斜井轴流风机射流风机轴流风机隧道进口隧道出口隧道第二阶段通风布置示意图
五.通风机安装要求
通风机、通风管的安装与使用需符合下列要求:
1、通风机控制系统应安装有保险装置,当发生故障时应自动停机。
2、通风管沿线每隔50-100m设立警示标志,人员严禁在风管进出口前停留。
3、通风机安装台架应稳定牢固,经验收合格后方可使用。
4、隧道施工应有备用通风机和备用电源,保证应急通风的需要。
六.施工通风管理
1、施工通风管理水平的高低是影响通风质量的关键因素之一。以往不少隧道施工通风不好,除了通风系统布局不合理、风机风管不匹配等技术原因外,主要问题是通风管理不善,管道通风阻力大,开挖工作面得不到足够的新鲜风流,沿途污浊空气不能及时排出洞外。
2、以“合理布局,优化匹配,防漏降阻,严格管理、确保效果”二十字方针,作为施工通风管理的指导原则,强化通风管理。
3、建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组,通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修,严格按照通风管理规程及操作细则组织实施。项目部定期根据通风质量给通风班组兑现奖惩办法。
4、防漏降阻措施:
(1)以长代短:风管节长由以往的20-30m加长至50-100m,减少接头数量,即减少漏风量。以大代小:在净空允许的条件下,尽量采用大直径风管。
(2)截弯取直:风管安装前,先按5m间距埋设吊挂锚杆,并在干上标出吊线位置,再将φ8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上,而后在吊挂线挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧,不弯曲、无褶皱,减少通风阻力。加强风管的检查维修,发现破损及时粘补。
5、风机必须配有专门司机负责操作,并作好运转记录,上岗前必须进行专业培训,培训合格后方可上岗。
6、电工必须定期检修风机,及时发现和解决故障,保证风机正常运
转。
7、风管过模板台车位置采用薄铁皮焊成130cm圆管,置于模板台车门架支撑中间,同时采用角钢固定圆管,使风管穿过圆管。七.通风对施工的要求
1、为了保证风机能够正常启动和运转,必须为风机提供合适的供电设备。
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、要求通风管每节长度20m,根据开挖面衔接风管长度的需要可以配置少量10m/节的风管。
4、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45m。
5、由于采用无轨运输,运输车辆的尾气排放口应安设净化装置,并不允许汽油式机械进洞以降低对隧道内施工环境的污染程度。
6、行人和运输车辆必须按照设计线路行走。八.有害气体检测
茶店隧道设计为无瓦斯隧道,为预防有害气体突出,避免灾害性事故发生,加强对有害气体的监测,用监测信息指导隧道施工,同时对有害气体进行综合治理。
根据茶店隧道有害气体的实际情况,瓦斯(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)作为主要监测对象,而把一些含量低、浓度小的有害气体作为辅助监控对象。
1、仪器的选择
根据茶店隧道实际情况和经济比较等,在确保监测准确的前提下,选用三合一气体检测仪及大量CO、CO2、H2S、SO2、NOn 等各剂量浓度有害气体检测试管。
2、人员配备
成立专业瓦检组,瓦检组由3人组成,所有瓦检人员均经过专业技术培训。3人分成3组24 小时值班,做到分工明确、责任明确,保证瓦检仪的精确度。专职瓦检员进行专业技术培训,取得资格证后方可上岗,所有进洞施工人员都要经过瓦斯知识培训,合格后方可进洞施工。
3、监测及数据整理分析(1)监测频率及位置
因本隧道为非瓦斯隧道,因此监测频率较瓦斯隧道少,在围岩变化时必须进行监测,同时每班监测不得少于一次,遇有突发气体时,每班可根据情况进行多次监测,检监时每一百米检测3个断面,每个断面测五个点:即拱顶、两侧拱腰处和两侧墙脚处,掌子面处应多测几点。重点监测的风流和场地包括:开挖面回风流、放炮地点附近20 m 以内的风流、局部坍方冒顶处、各种作业台车和机械附近20 m 处以及隧道顶部局部凹陷有害气体易于聚集处等;地质破碎带处应及时检查。
(2)监测数据整理分析
瓦检人员在洞内检测的同时,做好各种有害气体浓度变化的记录,并及时汇总分析,指导隧道安全施工,如遇特殊情况及时向值班负责人报告,以便采取紧急应对措施。
4、其它方法
利用有害气体的化学、物理特性,采取下列措施,也可降低有害气体浓度:
(1)对H2S 气体,可向煤体或岩体压送石灰水及化学浆液。(2)水幕降尘,把水雾化成微细水滴射到空气中,使之与空气中的粉尘碰撞,则尘粒附于水滴上,被润湿的尘粒凝聚成大颗粒,从而加快其降落速度,达到防尘防有害气体的目的。
5、管理措施
(1)瓦检仪器专人保管、充电,应随时保证测试的准确性。按各种仪器说明书要求,定期送地市级以上质量技术鉴定机构进行鉴定,日常每3 天校正一次,对需要大修的仪器应送国家认定机构进行修复。
(2)重点区域及部位坚持“一炮三检制”,即装药前、爆破前、爆破后,均应进行检测。
(3)每个检测点应设置明显的记录牌,每次检测应及时填写在瓦斯记录本上,并定期逐级上报。九.防尘措施
隧道施工防尘采取综合治理的方案。
为控制粉尘的产生,钻眼作业必须采用湿式凿岩。凿岩机在钻眼时,必须先送水后送风;利用通风降尘是不经济的,因此在优化通风方案的基础上采取一些有力的辅助性措施是十分必要的。装砟前,进行喷雾、洒水;在距离掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器,爆破前10min打开阀门,放炮30min后关闭,可有效降尘。
十.施工通风安全技术措施
1、风机安装
⑴风机支架应稳固结实,避免运行中振动,风机出口处设臵加强型柔性管与风管连接,风机与柔性管结合处应多道绑扎,减少漏风。
⑵通风机前后5m范围内不得堆放杂物,通风机进气口应设臵铁箅,并应装有保险装臵。
⑶当巷道内的风速小于通风要求最小风速时,可布设射流风机来卷吸升压,提高风速。
⑷洞内风机的移动,采用小平板车移动,移动前,提前做好风机支座或支架。射流风机应逐个移动,以保证洞内不间断的空气循环。
⑸通风机应有适当的备用数量。
2、风管安装
⑴风管必须有出厂合格证,使用前进行外观检查,保证无损坏,粘接缝牢固平顺,接头完好严密。通风管应优先采用高强、抗静电、阻燃的软质风管。
⑵风管挂设应做到平、直,无扭曲和褶皱。在正洞作业时,衬砌地段根据衬砌模板缝每5m标出螺栓位置,未衬砌地段,先由测量工在边墙上标出水平位置,然后用电钻打眼,安置膨胀螺栓。布8号镀锌铁丝,用紧线器张紧。风管吊挂在拉线下。为避免铁丝受冲击波振动、洞内潮湿空气腐蚀等原因造成断裂,每10m增设1个尼龙绳挂圈。
⑶通风管破损时,应及时修补或更换。当采用软风管时,靠近风机部分,应采用加强型风管。通风管的节长尽量加大,以减少接头数量,接头应严密,每100m平均漏风率不宜大于1%。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。
(4)风管最前端距掌子面5m,并且前55m采用可折叠风管,以便放炮时将此55m迅速缩至炮烟抛掷区以外。
3、通风系统日常管理和维护措施
⑴通风机应有专人值守,按规程要求操作风机,如实填写各种记录。⑵通风机使用前应卸去废油,换注新油,以后每半月加注一次。
⑶风机应尽量减少停机次数,发挥风机连续运转性能。需停机或开启时,根据洞内调度通知进行。为减少风机启动时的气锤效应对风管的冲击破坏,应采用分级启动,分级间隔时间为3min。
⑷开启轴流风机前,射流风机必须开启运转,以控制风流方向,防止污浊空气形成小循环。
⑸综合保障班组中应设专职风管维修工。每班必须对全部风管进行检查,发现破损等情况及时处理。对于轻微破损的管节,采用快干胶水粘补:先将破损部位清洁打毛后,再行粘补;破损口小于15cm时,直接粘补;破损口大于15cm时,先将破口缝合后再行粘补,粘补面积应大于破损面积的30%。粘补后10min内不能送风。对于严重破损的管节,必须及时更换。
⑹因洞内渗水和温度变化的影响,风管内会积水,故应定期排水,以减少风管承重和阻力。