瓦斯隧道施工通风专项方案.doc
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********隧道施工通风专项方案
1工程概况
1.1地理位置
新建****位于甘肃、四川、陕西及重庆境内，北起兰州枢纽，向南经甘肃的榆中、渭源、漳县、岷县、宕昌、陇南后通过陕西省边界进入四川省，经广元、苍溪、阆中、南部、南充后，分别经渭沱、广安接入重庆枢纽。
本标段为土建施工****标段，线路自本标段起点**606+710起，终点**615+725。
主要工程为****隧道，全长8270.9m；隧道进口位于****，隧道出口位于*****。
1.2工程简况
****隧道起止里程为*****，全长******m，为双线隧道。
本隧道设进出口平行导坑辅助施工，平行导坑中线与左线线路中线平行，间距30m。
根据设计资料显示，**607+800~**610+050、**613+350~**614+950段为高瓦斯段落，其余段落为低瓦斯区。
隧道进口平导起止里程为P**607+390~P**610+050，长***m（不包括横通道）；隧道出口平导起止里程为P**615+592~P**613+350，长*****2m（不包括横通道）。
1.3总体施工方案
****隧道分三个工区组织施工：
⑴隧道进口工区：
计划施工任务为**607+329.1~**610+180段2850.9m，设计为高瓦斯工区。
隧道进口由进口平导掘进直接进入隧道正洞（**607+460处，Ⅲ级围岩）后，分三个掘进工作面组织施工，即进口平导、隧道进口重庆向和广元向掘进工作面；隧道平导掘进完成后进入隧道正洞向重庆向掘进，直至正洞贯通。
⑵隧道出口工区：
施工任务为**613+230~**615+600段2370m，设计为高瓦斯工区。
隧道出口设两个掘进工作面，即隧道出口平导掘进工作面和正洞掘进工作面，隧道平导掘进完成后进入隧道正洞向重庆向掘进，直至正洞贯通。
⑶斜井工区：
计划施工任务为**610+180~**611+680段（兰州向）1500m和**611+680~**613+230段（重庆向）1550m，设计为低瓦斯工区；为满足合同工期要求，降低高瓦斯隧道施工通风难度，缩短隧道进出口通风距离，在**611+680处线路右侧增设一斜井，斜井长约700米，斜井综合坡度9.9%。
根据设计资料，**610+050～**613+350为低瓦斯区，故采用无轨运输双车道断面形式，压入式通风。
施工用电及施工设备均采用防爆型。
2通风设计依据
施工通风是隧道施工的重要工序之一，是高瓦斯隧道安全施工的关键。
合理的通风系统、理想的通风效果是实现隧道快速施工、保障施工安全和施工人员身心健康的重要保证。
根据以往隧道通风经验及对当前通风设备技术性能的调研结果，按照自成体系的原则，综合考虑施工过程中可能出现的情况，制定隧道通风方案。
2.1通风设计依据
⑴********标****隧道施工图；
⑵《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）；
⑶《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
⑷《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；
⑸《煤矿安全规程》（国家煤矿安全监察局18号令）、《防治煤与瓦斯突出规定》（国家安全生产监督管理总局令第19号）等煤矿现行有关规范、规程等。
2.2通风设计标准
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：
⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。
⑵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。
每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。
⑶瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总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。
⑷有害气体最高容许浓度：
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；
二氧化碳按体积计不得大于0.5%；
氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。
⑸隧道内气温不得高于28℃。
⑹隧道内噪声不得大于90dB。
⑺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4m3/min。
⑻瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。
3通风设计的原则
3.1通风系统
3.1.1瓦斯隧道各掘进工作面都必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串连通风。
3.1.2瓦斯隧道需要的风量，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。
3.1.3瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于集聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器气动风机等设备，实施局部通风的办法，以消除瓦斯聚集。
3.1.4瓦斯隧道在施工期向，应实施连续通风。
因检修、停电等原因停机时，必须撤出人员，切断电源。
恢复通风前，必须检查瓦斯浓度，压入式局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。
3.1.5采用平行导坑作回风道时，除用作回风的横通道外，其他不用的横通道应及时封闭，留作运输用的横通道应设两道风门。
3.1.6瓦斯隧道各工区在贯通前，应做好风流调整的准备工作。
贯通后，必须调整通风系统，防止瓦斯超限，待通风系统风流稳定后，方可恢复工作。
3.2通风设备
3.2.1压入式通风机必须装设在洞外或洞内新风流中，避免污风循环。
瓦斯工区的通风机应设两路电源，并装设风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。
3.2.2瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。
3.2.3瓦斯突出隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路及风电闭锁、瓦电闭锁供电。
3.2.4瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。
风管口到开挖面的距离应小于5m，风管百米漏风率应不大于2%。
4通风方案
4.1斜井工区通风
4.1.1通风方案
⑴斜井工区施工通风第一阶段
斜井施工独头掘进长度超过150m时，采用压入式机械通风。
图1斜井压入式通风方式示意图
⑵斜井工区施工通风第二阶段
斜井施工隧道正洞大小里程方向小于300m时，采用2台轴流式通风机压入式通风。
如图2所示。
图2斜井施工通风第二阶段压入式通风示意图
⑶斜井工区施工通风第三阶段
斜井施工隧道正洞大小里程方向大于300m时，采用2台轴流式通风机压入式通风。
为了消除斜井与正洞交汇处形成涡流现象，加速风速，在斜井和交汇处设置防爆型射流风机辅助通风。
当风筒压入通风超过1500m时，为确保压入风流速，采取风筒接轴流风机串联通风，隧道正洞与交汇处间隔1000m安装1台防爆射流风机辅助通风。
如图3所示。
图3斜井施工通风第三阶段压入式通风示意图
4.1.2风量和风压计算
⑴计算参数
按照《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）的规定，结合施工组织，计算参数如下：
①供给每人的新鲜空气量按m=4m3/min计；
②按照分部开挖的最不利因素，坑道施工通风最小风速按Vmin=0.25m/s计；
③隧道内气温不超过28℃；
④正洞最大开挖面积按SZ=126m2计（Ⅲ级围岩全断面开挖）；
⑤正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A=180kg（Ⅲ级围岩全断面开挖，每循环进尺2m）；
⑥正洞放炮后通风时间按t=20min计；
⑦风管百米漏风率β＝1％，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.0078。
⑵风量计算
根据设计图纸要求，本工区隧道施工均采用无轨运输，且每个工作面均采用独立供风，且供风长度为2250m，即通过斜井向出口掘进斜井+正洞的施工长度。
①按洞内允许最小风速要求计算风量
Q风速=Vmin×SZ×60s=0.25×126×60s=1890（m3/min）
②按洞内同时工作的最多人数计算风量
Q人员=4×m×1.2=4×100×1.2=480（m3/min）
m－坑道内同时工作的最多人数，正洞按100人计。
③按洞内同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量
Q炸药=（5×A×b）/t=（5×180×40）/20=1800（m3/min）
b——公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积，取40L。
④按瓦斯绝对涌出量计算
Q瓦＝K2·Q绝／（Bｇ允－Bｇ送）＝1.6×3.03/0.005=970m3/min
式中：
K2—风量备用系数，考虑隧道掘进断面不平、风筒漏风、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K2＝1.6；
Q绝—瓦斯绝对涌出量，取实测数据，可先取炮台山参考值3.03m3/min，在施工中按实测值进行调整；
Bｇ允—工作面允许瓦斯浓度，根据煤矿安全规程取0.5%；
Bｇ送—送入风流中瓦斯浓度，新鲜风流瓦斯浓度为0。
⑤按洞内使用内燃机械计算风量
计算公式：
Q内燃=Q0×ΣP
式中：
ΣP——进洞内燃机械马力总数。
该隧道洞内内燃动力在出渣时期有ZLC50侧卸式装载机和CQ1261T自卸汽车。
其中侧卸式装载机2台，最大功率162kw，计算功率145kw；4台自卸车（满载车2台，空车3台），满载功率按110kw，计算功率99kw，空车计算功率按满载80%计，即79kw。
则需要风量为：
Q内燃=Q0×ΣP=3×（145×2+99×2+79×2）=1938m3/min
Q需=max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）=1938m3/min
⑶风管漏风损失修正风量
洞外风机通过在斜井与正洞交叉处，为工作面供风，通风计算取最大通风长度L＝2250m。
风管百米漏风系数β为1%，风机所需风量为Q机为：
B=L/100=2250/100=22.5
A=（1-β）B=（1-0.01）22.5=0.78
Q机=Q需/A=1938/0.78=2485m3/min
⑷风压计算
C=ρ×L=1×2250=2250；W=C/2D=2250/（2×1.5）=750
S风管=πD2/4=1.77m2；=Q需/S风管=2485/1.77=1403m/min
H摩=λ×W×2=0.0078×750×14.032=1152Pa
式中：
ρ——空气密度，按ρ=1.0kg/m3计。
——风管内平均风速。
系统风压，为简化计算，取H=1.2H摩
H=1.2H摩=1.2×1152=1382Pa
4.1.3风机选型
长大隧道通风，主要需要轴流风机和射流风机两种。
根据上述Q机、H的计算结果，参考风机性能曲线选择分机，要求风量、风压处于被选择分机的高效区内，即η＝0.8为佳。
SDF©-NO13型轴流流风机功率为2×132kW，压力为920～5950Pa＞H（1382Pa），高效流量2710m3/min＞Q机（2485m3/min）。
因此风机选用SDF©-NO13型轴流流风机，配以φ1500mm软质风管。
风管采用φ1500mm软质双抗（抗燃烧、抗静电）风管，每节30m，，具有风阻小、漏风低，强度高等优点。
射流风机选用（B）SSF-No11.2/37型，该型风机功率37kW，出口风速37.7m/s，风量37.4m3/s，共计需要4台。
4.2隧道进（出）口工区通风
4.2.1通风方案
隧道进（出）口工区设计为高瓦斯工区，巷道式通风。
按照实施性施工组织设计,巷道式通风是在平行导坑口设置风门安装主风机将污浊空气抽出,新鲜空气由正洞流入,洞内用风机将正洞的新鲜空气送至不同工作面,形成循环风流。
本方案在巷道式通风中引进了射流技术,用小功率射流风机代替平导口的大功率主风机,在平行导坑口和隧道正洞不设风门,实现无障碍封堵,提高了隧道通风质量和运输能力,降低了隧道通风成本,改善了隧道运输条件。
通风系统安装简单,操作方便。
在平行导坑内布置射流风机,使新鲜空气由平导进入。
在平导
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