公路特长高瓦斯隧道巷道式通风施工技术

尹德仁

摘要：通风是高瓦斯隧道施工的核心，是整个建设周期内的重要环节。特长高瓦斯隧道采用巷道式通风既能保证通风效果又可以节约能源，结合渝昆新复线昭通至泸州高速公路坪上高瓦斯隧道阐述了公路特长高瓦斯隧道巷道式通风设计与计算、风机的选取、连续不间断通风措施等关键技术，对特长瓦斯隧道施工通风有指导性作用。

关键词：公路特长高瓦斯隧道;巷道式通风;设计;连续不间断;

引言

随着云、贵、川等地交通建设大力发展，山岭公路隧道逐年增多，隧道长度也在不断刷新，同时因西南地区赋存大量煤层和天然气，涌现出一批公路特长高瓦斯隧道，通风成为了关键性的施工技术。目前公路高瓦斯隧道通风是参照煤矿巷道和铁路瓦斯隧道通风的要求进行设与施工，针对特长高瓦斯隧道施工通风技术仍然缺少研究结果，技术上受到限制，而且有丰富的施工经验和较好技术的单位少之又少，出现了通风效果差、耗电大等问题。所以，有必要对公路特长高瓦斯隧道施工通风技术进行研究，通过实践工程案例总结技术与经验。根据公路双线隧道的特点，特长隧道可充分利用横通道和斜井，采用巷道式通风缩短通风距离，既能保证通风效果，又可以达到节能降造的效果。

1 工程简介

坪上隧道为高速公路双线隧道，左线全长5973m，右线全长5997m，左、右线间距30米，最大纵坡1.8%，最小曲线半径1200m，全隧围岩破碎，节理裂隙很发育，穿二叠系上统宣威组含煤地层，被F2断层分隔左右两侧，煤层段全长3300米，通过对附近兴隆煤矿相关资料的查阅确定了该地层含7层煤，其中主采煤层为二叠系上统宣威组（P2x）C1、C5煤层，吨煤瓦斯含量8.05m3。设计从进、出口双向掘进，为了加强通风排烟效果，项目建设初期通过变更优化在线路左侧增设2个斜井（1#斜井长540米，纵坡11%;2#斜井长740m，纵坡5.7%;）。

2 通风设计

该隧道原施工通风方案是各作业面都采用了洞口独头压入式通风施工技术，最大供风长度2800m，施工过程中由于特殊地质原因导致各作业面施工进度不同，出现了误差的问题，导致最大供风增加到长度3500m，如果不调整施工技术继续采用压入式通风串联风机会加大耗电量，通风效果差。通过方案比选优化后，决定当斜井工区与进、出口工区贯通后全隧采用巷道式通风，利用斜井排放污风。

斜井工区与进、出口工区联通以后，根据调整后的施工方案，采用了巷道式通风，左、右洞洞口四台风机移至左洞小里程方向距斜井口不小于50米处，穿过车行横通道分别向左、右洞作业面供风，供风最大长度2000米，污风通过斜井和右洞排出洞外。左洞作为主供风通道，为加大新鲜风摄入量，同时避免污风回流，从左洞洞口向风机方向每500米安装一台（B）SSF-No11.2/37防爆射流风机，斜井内安装一台（B）SSF-No11.2/37防爆射流风机增加排放污风速度（图1），除风筒穿行通道外，其余所有横通道采用风门封闭。根据瓦斯隧道要求洞内风机位置需安装防爆移动变压器做供风独立电源，洞内四台SDFNO12.5（2x132Kw）风机进行防爆改装，风筒采用Ø1.6m阻燃、抗静电纤维螺旋风筒。在二衬台车顶部、预留洞室、紧急停车带等容易聚集瓦斯处采用（B）SDS-N010防爆局扇辅助通风。

3 通风计算

3.1 技术参数

坪上隧道高瓦斯段是Ⅳ级围岩设计采用上下台阶开挖的设计方法，上台阶开挖后的最大断面为65m2，仰拱施作后最大有效通风断面为87m2，周长为36m;

1）一次爆破最大耗药量。正洞采用上下台阶开挖施工技术，计算掌子面爆破时最大同时起爆炸药量A=q×S×L×K修正=218kg。（q取1.4，K取1，每循环进尺按2.4m计。）

2）洞內施工作业人员为80人，要求供给每人的新鲜空气为4m3/min。

3）爆破后通风排烟时间t<30min。

4）管道百米漏风β=1.5%。

5）风管内摩擦阻力系数λ=0.00225。

6）该隧道瓦斯绝对涌出量最大为0.61m3/min

3.2 需风量计算

正洞所需风量计算见下表1。

3.3 通风设备选型计算

正洞通风设备选型计算见下表2。

风机选用SDF-13.0/2×132型隧道轴流风机，风量1695-3300m3/min，高效风量2691m3/min>2496m3/min，风压930-5920Pa>5158Pa，确保满足正洞施工过程对于良好通风条件的要求。各作业面安装两台相同风机（一台为备用风机），当瓦斯压力位于0.15Mpa～0.74 Mpa时或瓦斯涌出量>0.3m3/min时，将启动备用风机加强通风，同时增设瓦斯排放孔25～30个，当瓦斯压力>0.74Mpa或单孔瓦斯涌出量>0.5 m3/min时，安全隐患较大，必须立即停工，封闭掌子面另做专门处理。正洞施工过程的通风原则应该严格遵循“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”。

4 24小时连续不间断施工通风措施

高瓦斯隧道要求洞内必须24小时连续不间断通风，因此隧道内必须配备与主风机同等型号的备用风机，且必须配有备用电源（自发电机组）。在以往的施工过程中很难实现连续不间断通风，例如在接长或更换风筒时、二衬台车行走时、仰拱和掌子面爆破时都要停风，针对这些情况，坪上隧道施工中采取了以下措施，达到了连续不阶段通风要求。

（1）洞内采用双风筒供风，主风机更换风筒时立即启动备用风机，风筒间使用拉链式连接便于拆换，保证掌子面连续通风。

（2）由于公路单线隧道成洞断面较小，采用直径为1.6m的软质风筒无法顺直穿过二衬台车，台车行走时受其影响需停风30min左右，为了解决该问题，坪上隧道二衬台车在横梁与立柱连接处安装了Ø140mm喇叭口型钢风筒（图2），采用变截面风筒，将风筒从Ø160mm变至Ø140mm后穿过钢风筒接至距掌子面5m处（图3），有效解决了台车行走停风的问题。

（3）掌子面、下导坑、仰拱爆破时对风筒损坏很大，因此爆破过程中风筒需收至二衬台车位置，此项工作是在风机停风状态下操作。将备用风机的风筒与主风机风筒分别设在拱腰对称位置的两侧，同时顺接至已浇仰拱端头，当作业面爆破作业收风筒时，开启备用风机，达到连续不间断通风要求。

5 结束语

公路特长高瓦斯隧道巷道式通风施工要注意下几点：

（1）公路特长高瓦斯隧道设计时要高度重视施工通风环节，合理设置斜井或竖井等排烟通道。

（2）施工通风设计时要利用斜井和横通道，合理选择风机位置，确定最有利的排污风通道，风机距离洞口较远时需设射流风机引导新鲜风，避免污风回流，风筒布置时要尽量顺直，减少风阻，封闭横通道，局部瓦斯易聚积部位应设防爆局扇。

（3）通风计算过程中要充分考虑需风量和风阻损失，合理选配风机及风筒，节约电能。

（4）通风是高瓦斯隧道防止瓦斯聚积最关键的程序，施工过程中要严格按24小时连续不间断通风要求执行。

参考文献：

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