长大隧道通风技术

汪军利

摘 要：随着隧道施工技术的不断发展，长大隧道在工程实践中日益增多，如何确保施工过程中的通风效果，对于加快施工速度，确保施工安全具有重大意义。文章通过西成客专房家湾隧道1#横洞工区的实践，对长大隧道施工通风技术作简单论述，对类似工程提供参考。

关键词：长大隧道；通风；技术

1 工程概况

西成客专房家湾隧道1#横洞工区，横洞施工800m，正线施工3050m，最大独头通风长度达到3033m。正洞施工里程为DgK283+911-DgK286+961，横洞与正线交接里程为DgK284+752，西安方向掘进841m，成都方向掘进2209m。

因通风距离长，供风损失量大，风压下降量大等不利因素的存在，如何确保施工过程中的通风效果显得极为重要。

2 总体通风方案

本工程使用风动凿岩机钻孔，侧卸装载机装碴，内燃自卸车运输出碴。根据以往隧道施工经验和本工程的实际情况，施工通风采用长管路压入式通风方为主，射流风机辅助通风的方案，具体做法为如下：

（1）在洞外设置功率为200*2kW的轴流式通风机，用于正洞大里程方向通风，风筒直径为1.8m；另设功率为90*2kW的轴流式通风机，用于正洞小里程和横洞通风；横洞与正洞交叉口、二衬台车处及洞内设置射流风机。

（2）对施工过程的污染源采用一定措施加以控制，如使用排气符合环保要求的装载机和自卸车进洞，必要时安装排气净化装置，放炮后采取水幕降尘改善洞内的尘埃污染等。采用科学的通风技术，严格通风管理，确保施工人员安全和健康，为快速施工创造良好条件。

（3）阶段性通风实施方案

a.第一阶段（横洞施工）：使用SDF-No15通风机，安装在洞外30m左右位置，向掌子面压入通风。如图1所示。

b.第二阶段（进入正洞500m内）：原安装No15风机继续给小里程掌子面供风，另安装1台No18风机给正洞大里程掌子面供风，并在横洞内增加一台射流风机。确保洞内污浊的空气从横洞排出。如图2。

c.第三阶段通风（正洞掘进500m后）：洞内增设射流风机辅助排风，距离岔口200m设1个，之后每隔600米设1个。同时，在大里程施工至1200m后，在风筒口续接一台功率为45kW的轴流风机以增大风压继续向前方供風，切实改善掌子面的通风排烟效果。

另外，为改善衬砌台车处的排风效果，可考虑在台车上安装小型射流风机。如图3。

3 通风计算

3.1 计算参数的确定

3.1.1 供给每人的新鲜空气量按3m3/min。

3.1.2 内燃机车1kW供气量为4.1m3/min。

3.1.3 正洞最大一次开挖3m，炸药用量0.8kg/m3，爆破一次用药量最大303kg。

3.1.4 放炮后通风时间按40min。

3.1.5 正洞内摩擦系数分别为0.02。

3.1.6 正洞通风管直径Φ=1.8m，管节长100m。百米漏风率1 %，管内摩擦系数为0.01。

3.1.7 正洞回风流速不小于0.15m/s。

3.1.8 隧道内粉尘浓度，每立方空气中含有10%以上游离二氧化硅的水泥粉尘为2mg，含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg，二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和植物性粉尘为10mg。

3.1.9 隧道内气温不超过28℃。

3.2 大里程方向贯通前通风情况的计算分析

3.2.1 风量计算

通风最困难是在掘进到竖井贯通前时，通风长度3033m，使用Φ1.8m软质风筒。

（1）按洞内允许最低风速计算风量

Q1=V·A=0.15×146×60=1314（m3/min）

式中：V-正洞最小风速0.15m/s；

A-正洞开挖断面，取146m2。（衬砌后断面按110m2）。

（2）按洞内最多人数计算风量

洞内最多人员按150人。

Q2=3×150=450m3/min

（3）按排除炮烟计算风量

Q3=5Ab/t=1515m3/min

式中：A-同时爆破的炸药用量，取303kg；b-爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取40L；t-通风时间取40min。

（4）按洞内同时作业的内燃机最大功率计算风量

洞内施工机械为：装载机1台，工作功率163kW；3台自卸车（重车1台，空车2台），每台额定功率按268kW；3台混凝土运输车（重车1台，空车2台），每台额定工作功率240kW，重载时按消耗功率60%、空载时40%；洞内内燃机使用功率总功率809kW，需要风量为：

3.2.5 风机选择

根据所需风压5320Pa和风量3856m3/min的要求，选用SDF（B）-No18对旋风机，该风机可调速，电机功率为200×2kW。根据其性能曲线图可知，在高速时，风量在3900m3/min时，风机风压为5300Pa左右，满足了使用要求。

3.3 正洞小里程方向施工通风

正洞小里程方向掘进通风独立设置，风筒最大长度1665m。采用SDF-No15，功率90×2kW，风量3200m3/min，风压2800Pa。

风机压力验算：

4 风机设备

风机设备配备见表1。

5 辅助通风措施及注意事项

（1）水幕降尘。房家湾隧道地质复杂，爆破后产生的尘量及浓度较一般的隧道要大。做好降尘对改善洞内施工环境、减小通风时间尤其重要。在距工作面40m距离处设置三道水幕，水幕降尘装置安在边拱上，爆破后5min打开水幕开关，降尘二十分钟左右停止。

（2）注意洞内洒水，在出碴后和出碴过程中用高压水雾对碴堆进行分层洒水，减少装碴过程扬起粉尘，运输道路保持湿润，防止车辆运输带起尘土。

（3）防漏降阻是实现长距离通风的技术关键，严格控制风筒的质量，安装时保持风筒成直线，防止弯折变形。要特别注意风筒防护，避免出碴机械磨擦损坏，更要注意衬砌台车对风筒的影响，破损的风筒及时修复。

（4）成立一支稳定的通风工班，专门负责通风设备、管道的日常使用、管理、检查、维护、养护等工作。保持设备的良好工作状态，保证风筒平顺，完好无损，并使之标准化、制度化、规范化。

6 总结语

隧道施工通风工作事关安全、文明施工、工程进度及成本管理的各个方面。在具体的施工过程中，不能仅仅依靠理论组织该工作，还应该结合现场实际，综合考虑供风长度、风损、满足工作条件的时间等因素，在理论计算的基础上进行动态调整。

同时还应配备专人做好机器保养及通风风道的日常维护工作，将风损将至最低状态，以期取得良好的通风效果的同时，节约成本。

参考文献

[1]贺永年，刘志强.隧道工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.