《瓦斯隧道无轨出碴通风工法》Word文件下载.docx

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预制风机支架

悬吊铁线

安装风机

吊挂风管

接通电源调试运行

连接风管接头

连接风机和风管

钻爆开挖

强制通风稀释瓦斯

否

检测瓦斯浓度是否符合标准

是

进入下道工序

没问题

定期检查通风系统

有问题

风机风管维修

图1　　工艺流程

隧道贯通

（三）、操作要点

1、确定瓦斯涌出形式：

瓦斯涌出一般有四种形式：

（1）、一般涌出：

从煤（岩）露出的表面上，通过微小的孔隙缓慢而持久地散放出来。

（2）、特殊涌出：

煤（岩）层中空洞隙内含有大量瓦斯，一经开挖，在很短时间内突然涌出大量瓦斯并伴有煤粉、煤块。

（3）、瓦斯喷出：

大量瓦斯从煤（岩）层的裂隙中在压力状态下放散出来，有的短时间喷出，还有的喷出延续时间较长。

（4）、煤与瓦斯突出：

正常情况下，瓦斯从煤层里散放出来的速度是比较缓慢和均匀的，而煤与瓦斯突出是在开挖过程中，在很短的时间内破坏了工作面的煤壁，从煤层深处排出大量的煤和瓦斯，这种喷出形式危害性极大。

2、计算瓦斯涌出量

瓦斯涌出量的计算是瓦斯隧道通风设计的基础，只有准确的计算出瓦斯的涌出量，才能根据涌出量决定瓦斯所需的通风量，最终确定整个隧道所需风量，再根据所需的风量选择风机、风管。

独头巷道瓦斯涌出量q与开挖工作面爆落的煤块瓦斯涌出量q1、新暴露煤壁瓦斯涌出量q2及喷射混凝土地段洞壁瓦斯逸出量q3有关，其公式如下（参考《铁路瓦斯隧道技术规范》）：

q=q1+q2+q3（m3/min）

其中q1=（m3/min）

式中—每日开挖各循环爆落煤块总体积（m3）

—煤的密度，1.2～1.4t/m3

—每吨煤块瓦斯逸出量（m3/t）

=

—每吨煤瓦斯含量（m3/t）

—煤块中残存瓦斯量（m3/t）；

与煤的挥发分有关，可按表1取值。

为可燃物的残存瓦斯量，考虑煤的水分、灰分即可换算为

表1　　　煤块中残存瓦斯量计算参数表

（%）

2～8

8～12

12～18

18～26

26～35

35～42

42～50

（m3/t可燃物）

12～8

8～7

7～6

6～5

5～4

4～3

3～2

q2=（m3/min）

式中—每天新暴露未支护煤壁面积（m2），当洞壁上岩壁与煤壁有相同强度的瓦斯逸出时，

—巷道断面面积（m2）

—巷道断面周长（m）

—每日开挖进尺（m）

—单位时间单位坑壁面积瓦斯逸出初始强度[m3/（m2·

min）]

式中—每吨煤瓦斯含量（m3/t）

—煤层挥发分（%）

—时间衰减函数

式中—衰减系数，可按下式计算

—煤的透气性系数[m2/（Mpa·

d）]

—煤壁暴露计算时间（d）；

因煤暴露总时间为１d，设为均匀衰减，可取

q3=（m3/min）

式中—喷射混凝土层的瓦斯渗透系数，普通混凝土取6×

10-10m/min

—洞内气压，可取0.1Mpa

—瓦斯气体密度，可取0.716kg/m3

—喷射混凝土支护厚度（m）

—瓦斯初始压力（MPa）

—喷射混凝土支护地段瓦斯压力衰减系数,可近似取

n—坑道内煤巷与半煤半岩巷长度L除以每日进尺V，即：

n=L/V

3、确定所需通风量

瓦斯隧道所需风量包括瓦斯所需通风量、爆破作业所需通风量、柴油机尾气所需通风量和喷射混凝土作业所需通风量。

（1）、瓦斯所需通风量

实际计算瓦斯所需通风量时取瓦斯涌出量最大的情况进行计算。

Q1=100V/M

式中：

Q1—瓦斯所需通风量（m3/min）

V—瓦斯涌出量（m3/min）

M—瓦斯浓度标准（%）

在杉树陀隧道施工中，瓦斯浓度防爆限值执行下列标准：

1隧道总回风流或一翼团风中，瓦斯浓度小于0.75%。

2从其他工作面进来的风流中，瓦斯浓度小于0.5%。

3工作面风流中瓦斯浓度达到1%时停止钻眼，加强通风，爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时，禁止放炮，加强通风。

4瓦斯浓度达到1.5%时，立即停止工作，撤出人员，切断电源，加强通风，电动机或其开关地点附近20m以内风流中瓦斯达到1.5%时，立即停止一切运转，撤出人员，并切断掌子面电源，加强通风。

5开挖工作面内，在体积大于0.5m3的空间中，如坍塌洞、避车洞等处，其积聚瓦斯浓度达到2%时，附近20m内，立即停止工作，切断电源，撤出人员，加强通风。

6因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备，都必须连续通风，直至瓦斯浓度降到1%以下时，方可开动机器。

（2）、爆破后所需通风量

Q2=0.368·

P/（R·

α·

T）

Q2——爆破后所需通风量（m3/min）

P—爆破后有害物质发生量，主要成分为一氧化碳（m3）

（P=A·

ΔL·

β·

X）

A——隧道净断面面积

ΔL—一次爆破进尺（m）

β—炸药单耗量（Kg/m3）

X—炸药产生的有害物质即一氧化碳含量（m3/Kg）

α—一氧化碳含量标准

T—所需通风时间

R—通风效率，一般取R=1

（3）、各类柴油机械所需通风量

Q3=ΣHG·

qG·

αG

Q3—各类柴油机械所需通风量（ｍ3/min）

HG—各类柴油机械总额定功率（W）

qG—各类柴油机械所需通风量[m3/（min·

W）]

αG—各类柴油机械工作效率（%）

其中：

αG=[Σi（w·

n·

t）]/（w·

w—同类柴油机械功率数

n—同类柴油机械台数

t—同类柴油机械在一个循环作业时间T内的工作时间

T—每一作业循环时间

正常情况下湿喷混凝土作业和钻孔工序同时进行，爆破、出碴时一般不进行湿喷混凝土作业，而湿喷混凝土所产生的烟尘远远小于爆破和出碴产生的烟尘，因此，如果洞内通风能够满足后者，前者自然能够满足。

由上可得瓦斯隧道所需要的总通风量Q总=Q1+Q2+Q3，式中各项通风量均取最大值。

4、选择风机和风管

（1）、选择风机

风机选择依据公式

Q机=α*Q总

Q机—通风机的通风能力

α—通风系数

Q总—瓦斯隧道所需的总通风量

由此可见通风机的选择取决于通风系数和瓦斯隧道所需的总通风量，通风系数α一般取2，具体还应结合三个方面，一是所选择的风管的类型；

二是瓦斯隧道的辅助导坑的设计情况；

三是瓦斯隧道已拟定好的独头巷道施工长度。

（2）、选择风管

隧道施工风管的选择很重要，尤其是瓦斯隧道，所需供风量大，宜选择大直径风管，至于是选择柔性还是刚性的问题，可将柔性风管与刚性风管相比较（见表2）而定，施工时结合实际情况进行选择。

表2　　柔性风管与刚性风管经济技术比较表

名称

通风方式

漏风率

磨擦阻

力系数

损坏率

市场价格

（元）

施工干扰

柔性风管

仅压入式

1.43%

0.015～0.02

25%

60～80

较小

刚性风管

压入式和

吸出式

0.5%

0.005～0.01

10%

120～160

较大

注:

以上表格中的数据是根据相关资料和现场总结进行技术统计所得

由于瓦斯隧道一般需压入式和吸出式两种通风方式同时进行，因此一般情况下柔性风管和刚性风管同时使用，但使用的数量有很大差距，施工时这一点要注意。

5、通风系统设计

瓦斯隧道通风必须能够确保以下两点，第一是掌子面通风好，能够有效地降低瓦斯浓度至允许范围内；

第二是洞内其余部位空气无回流、无层状积聚。

瓦斯隧道可根据隧道掘进长度的不同而采取不同的通风方式。

在独头巷道施工长度小于1000米的情况下，可采用压入式通风方式（见图2），采用压入式通风，新风由风管压送到工作面，污风从巷道口排出，压入式通风风流的有效射程较远（4～5，S为巷道断面积），工作面时刻被新鲜空气冲刷，稀释瓦斯及排除烟尘较快。

压入式通风其污风沿巷道全长排出，当风量一定时，如果巷道过长易造成瓦斯在洞内回流或聚集，时间长了存在安全隐患，因此巷道愈长，越不安全。

在独头巷道施工长度大于1000米，小于2000米的情况下，可采用混合式通风方式（见图3），混合式通风是压入式和吸出式两种通风方式共同使用，混合式通风是独头巷道长距离通风最常用的一种方式，在工作面附近用压入式，有效降低工作面附近瓦斯浓度；

在其后则用吸出式，避免发生污风循环，引起瓦斯聚集或回流，吸出式通风即新风从巷道口流入，污风经风管吸出洞外，其有效吸程短（1.5，S为巷道断面积）。

吸出式通风的缺点是必须用刚性风管。

在瓦斯隧道掘进长度超2000米时，一般设计有平导、横洞或斜井，此时可采用巷道式通风方式（见图4），巷道式通风方式即正洞与辅助导坑共同构成通风回路。

其特点是过风面积大，阻力小，可加速空气流动速度，迅速降低瓦斯浓度，提高通风效率，节约通风动力。

但由于风管要经过横通道，安装管理不便。

6、安装风机和风管

（1）、安装风机

将风机水平安放在预制好的支架上，调平、调整方向，用螺栓固定。

风机安装应符合设计及使用要求。

电气控制柜安设在干燥无尘且便于风机操作的地方，接通电源。

分别启动2台电机（包括备用电机），检查电机旋转方向是否与箭头所指的方向一致。

（2）、安装风管

不同类型的风管安装方法不同，柔性风管较轻，但安装困难；

刚性风管较重，但安装简单，下面介绍柔性风管的安装方法。

①风管运输：

风管的基本材料为维、涤纶增强塑布，距离短时可人工运输，距离长的可用小型运输车运输，运输过程中避免在锋利物上拖拉，以防刺破。

②检查修补：

使用前先检查风管质量，发现破损、漏洞、缺吊环或脱胶等缺陷时，应先修补后安装。

③位置选择：

风管一般挂于隧道起拱线部位和拱顶，选择时要结合衬砌台车的不同类型而定，尽可能减少互相干扰。

④锚栓预埋：

固定吊铁线的预埋件提前安装，间距5～10m为宜，并设置在同一水平直线上，吊挂线每100m用紧线器拉直定位，将铁线每间隔8m固定在预埋件上。

⑤吊挂安装：

按包覆式捆绑法连接风管，接头处进风管在内，出风管在外，进出风管都有反边，反边长度与接头宽度一致，接头必须绑扎结实，严密平整，每层风管至少有两道软铁（钢）丝固定。

见图5；

拉链式接头内封帘必须在出风口，外封帘在进风口，见图6。

⑥分段调直：

每挂完一节风管，要连同接头一起向延伸方向将风管调直、拉紧，然后再挂下一节风管，最后在管路的出