公路工程瓦斯长隧道施工通风技术
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摘要：公路工程瓦斯长隧道施工的通风技术是公路隧道开挖中重要的安全控制点，通风效果的好坏直接关系到施工人员的生命安全。本文介绍了公路瓦斯长隧道通风量的确定、风机布置等技术。
关键词:瓦斯，长隧道，通风
Abstract: Ventilation technology of highway engineering gas long tunnel construction is an important safety control point in highway tunnel excavation, good ventilation effect is directly related to the safety of construction personnel. This paper introduces the long highway tunnel ventilation to determine the amount of gas, wind machine layout.
Key words: gas; long tunnel; ventilation
中图分类号：TU834.3文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
四川省成都市成洛大道东延线洛带古镇隧道横穿龙泉山山脉中段，洛带古镇隧道进口位于成都市龙泉驿区洛带镇东侧长安连接线公路旁，出口位于万兴乡南侧约500m的大石村三组。该隧道为一级公路分离式长隧道，左线隧道起点 ZK2 + 060，终点ZK4 + 955，长2895m；右线隧道起点K2 +060，终点K4 +930，长2870m 。 隧道净空断面10.75 m ×5.0m，隧道最大埋深151.58m。左右线隧道进出口间距分别为23.90m和27.65m，为小净距隧道。隧道洞身围岩为Ⅳ、V级，以泥岩夹砂岩、砂岩为主，局部含有石膏。隧道进出口四个洞口洞门形式均为削竹式。本隧道位于川中龙泉山背斜含气构造上，是天然气运输的有利指向区和储集区，且在石油钻探中已有显示，只是未达到工业开采要求，受构造影响，岩层节理发育，加之其上覆有较厚的泥岩层作为盖层封闭，所以，油气易聚集而不易散发，综合判定为低瓦斯隧道。因此，通风将是本瓦斯隧道施工必须采取的重要安全措施。我部按照《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）和设计图纸中对瓦斯隧道的通风要求进行了通风方案的设计。
2、通风量的确定
洛带古镇隧道为低瓦斯隧道，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》7.2.5条要求，隧道通风量应根据开挖爆破排烟、洞内同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别进行计算， 并以允许风速进行检验，采用其中的最大值作为施工用通风量。
2.1、按瓦斯绝对涌出量计算风量
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》7.2.6条规定，按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下。本隧道取0.5%。根据《铁路瓦斯隧道技术规范》,采用 Q = qK/c 进行计算:
Q = 100 qK/c
式中：
Q 为瓦斯隧道通风量( m 3 /min )；
q 为瓦斯绝对涌出量( m 3 /min )，本隧道按预估量6m3 /min考虑；
K 为瓦斯涌出不均匀系数,K一般为1．5～2．0，本隧道按规范建议取1.6；
c为隧道内瓦斯允许浓度,本隧道为0.5。
将上述数据代入上式计算得: Q=100qK/c=6×1.6/0．5 ×100 = 1920( m3/min )。
2.2、按高瓦斯隧道最低风速计算通风量
按瓦斯隧道最低风速计算通风量，本隧道取1 m/s。采用下式进行计算。由于本项目洛带古镇隧道采用分部台阶法开挖，故取上台阶开挖的最大面积为本次的计算断面积:
Q = 60Sv
式中：
S为瓦斯隧道通风断面积；
本隧道采用分部台阶法开挖时,上台阶开挖最大面积为70m3；
v为瓦斯隧道最低风速，1m/s；
将上述数字代入上式得: Q =60Sv =60×70×1 =4200 (m3/min)。
2.3、按照爆破排烟确定通风量
Q炮= 7.8/t(ALdS2)1/3
式中：
A为掘进面一次爆破炸药量(kg)，根据钻爆设计,本隧道上台阶断面开挖爆破装药量为160 kg；
t为通风时间( min )，本隧道通风时间按30min计算；
Ld 为通风长度(m)，该隧道单向开挖最大通风长度1442m；
本隧道分部开挖上台阶最大开挖最大面积S为70m3。故: Q炮=7.8/30× (160×(1442×70)2)1/3=3060(m3/min)。
2.4、按洞内施工同时工作人数所需空气量计算通风量
Q=g·m·K
式中：
g为洞内同时工作最多的人数， 隧道最多同时工作人数按120人考虑；
m为每人没分钟的供风量，依据 《安规》规定，每人每分钟供风5m3；
K为空气备用系数，取1.50。
则代入上述数据，Q=g·m·K =5 ×120×1．5 =900(m3/min) 。
风管选型：风管选型：考虑减少通风阻力以及风管的内压承受能力，取风管风速1200m/min，则风管的直径应为：d=2√Q/3.14v
式中：d—设计风管直径；
Q—设计通风量；
v—设计风管风速；
将数值带入上式，则风管直径取1.5m。
综上所述， 取几种计算方案中的最大值为设计供风量， 即出风口最大设计施工供风要求4200m3 /min ，风管采用直径为取1.5m的阻燃、抗静电软风管。
风管百米损耗率 p 100 =1 %，则风管漏风系数p =1 / ( 1－p 100 ) L/ 100 =1 / (1－0.02 )×1442/100=1.17，则实际所需的风机供风要求为: Q =4 200 ×1．17 =4914 (m3/min )。
3、通风方案的确定
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》中7.2.1的规定，低瓦斯隧道工区的通风方式应采用压入式。故本隧道采用压入式通风。在单洞隧道洞口安设2台132 kw的SDF(c)-NO13.5压入式通风机，通过φ1.5m双抗风管（阻燃、抗静电）将新鲜空气送至洞内，并预留置一台1台轴流风机以备应急；再在距离隧道掌子面50m范围内的回风侧安设一台 SDS－Ⅱ－ N10.0防爆型射流风机。
根据爆破排烟、隧道最多工作人数、瓦斯绝对涌出量计算最大风量需要3060 m3 /min，单洞隧道洞口安设2台132 kw的SDF(c)-NO13.5压入式通风机可满足供风要求。 在掌子面附近安装的射流风机加速回流风速， 两台风机同时工作的风量将达到 4995m 3 /min，已满足瓦斯隧道最低风速(需风量4914m3/min )的要求，同时再在掌子面至钢模台车（包含作业台车）地段的死角、超挖严重、洞室等部位用4 台 TC－16 ( 132kW )局扇将聚集的瓦斯吹出，使之与回风混合后排出。为确保风流循环速度需设置射流风机，诱导风向。射流风机随钢模台车移动而相对移动。整个隧道采用不间断24 h通风，在施工中根据现场情况调整风量，但对于爆破后和瓦斯突出区则严格按照最大风量进行通风。
洛带古镇隧道风机、风管配置数量表(单口)
4、结 语
根据现场实测情况，隧道通风效果良好，满足施工要求。通过KJ90煤矿安全综合监控系统对洛带古镇隧道瓦斯浓度的监测，反映出开挖面爆破后由于岩体面新瓦斯突出而导致瓦斯浓度达到最高值0.35%。爆破后，隧道全部风机以最大风速运行进行通风散烟，通风散烟1 h后到下次钻孔前在持续通风下瓦斯浓度平稳维持在0.05% 以下。钻孔后由于岩体面瓦斯溢出使浓度升高,达到0.1%。监测图反映出隧道最高瓦斯浓度小于允许最低限值0．5%，满足安全施工要求。同时，人工采用甲烷检测仪对局部高瓦斯区进行检查发现其瓦斯浓度亦未达到0.5%。通过机械电子风速表( CFJD25型)对风速进行人工检测， 隧道内最低风速大于设计值 1 m/s,满足施工安全要求。