大柱山隧道通风技术

曹宝慧

（中铁一局集团有限公司，陕西 西安 710054）

大柱山隧道通风技术

曹宝慧

（中铁一局集团有限公司，陕西 西安 710054）

文章以大瑞铁路大柱山隧道施工通风为例，介绍了长大隧道在复杂通风网络的情况下，确保有效进行施工通风的技术。

大柱山隧道；施工通风；技术

1 工程概况

大柱山隧道位于云南省保山市，穿越著名的横断山南段，位于澜沧江车站至保山北站区间，全长14 484 m，其中隧道单线正洞长13 803 m；大跨段区域680 m，隧道最大埋深为995 m。隧道洞内纵坡设计为小“人”字坡，除出口段2 750 m为3‰上坡外，其他段最大纵坡23.5‰。

大柱山隧道设置“二横一平”（贯通平导、进出口各一横洞）辅助坑道，辅助正洞施工，平导全长14 315 m，平导进口段与正洞进口相分离约1 800 m，平面呈喇叭形布置，与正洞交角79°,其余为直线段。进口平导分离段长度为2 432 m，断面尺寸为4.7×5.0 m，其余平导断面尺寸为3.5×4.3 m，共设置33个横通道与正洞相连。

2 施工通风方案总体思路

大柱山隧道设置贯通平导，设计隧道进口独头掘进超过8.5km，平导断面小，通风困难，采用压入式通风和巷道式通风的混合通风方式。风机使用国内先进的通风设备和风阻小的通风管。

3 隧道通风方案设计

3.1 进口端

3.1.1 第一阶段

平导掘进2 500 m以上后，从1＃横通道进正洞施工，主攻方向洞口（小里程）。自开工起约14个月与进口贯通，此期间平导掘进至5＃横通道处，可开2个横通道（2＃、4＃）进入正洞施工，期间平导、正洞采用压入式管道通风。设备配置见表1。

3.1.2 第二阶段

表1 进口端第一阶段设备配置

进口正洞贯通到4＃横通道后，主轴流风机安装在正洞，采用以巷道式通风为主的混合式通风，通风管分4次分别从3＃、6＃、12＃、15＃横通道进入平导，轴流风机、变压器随之前移。已完工，施工不用的横通道全部封闭，使用中的横通道安装正反风门。正洞为进风巷道，平导为排风巷道。设备配备见表2。

表2 进口端第二阶段设备配置

3.2 出口端

3.2.1 第一阶段

平导、正洞可同时开工，采用各自独立的压入式管道通风，独头通风距离最长3 000 m。设备配置见表3。

表3 出口端第一阶段设备配置

3.2.2 第二阶段

采用以巷道式通风为主的混合式通风，见图1。平导掘进到DK122＋000后，正洞已贯通到27＃横通道，主轴流风机移入正洞内，随施工进度，主风管分4次从28＃、25＃、22＃、19＃通到平导，主轴流风机、变压器随之前移。已完工的横通道全部封闭，使用中的横通道安装正反风门。正洞为进风巷道，平导为排风巷道。设备配备见表4。

图1 出口第二阶段通风示意图

表4 出口端第二阶段设备配置

3.3 通风计算

以平导进口端压入式通风为例，计算距离取4 000 m。

3.3.1 平导工作面风量计算

平导为主工作面，分别按工作人数、最小风速、一次爆破的炮烟、内燃机总功率计算（无内燃机械，略），取最大值为控制。

（1）按洞内同时工作的最多人数计算：

Q=q·m·k

式中：q：每人每分钟所需的新鲜空气，3 m3/min；

m：洞内同时工作的最多人数，按20人计；

K：风量备用系数1.10～1.15。

Q＝60 m3/min

（2）按满足洞内允许最小风速计算：

Q=60·s·v

式中:s:巷道断面积按50 m2计；

v:允许最小风速，导坑不小于0.25 m/s；

Q＝750 m3/min

（3）按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算：

（a）按煤矿安全生产规定每千克炸药供风量不少于25 m3/min，按洞内同一时间内爆破使用最多炸药计算风量

式中:A:同时爆破的炸药消耗量，取225（kg）；

t:通风时间，取 15 min；

b:每千克炸药爆破时所产生的一氧化碳体积（L），一般采用b＝40 L。

Q＝3 000 m3/min

因为该式的理论基础是静止冲淡，此式结果偏大，事实有风流使炮烟稀释。

（b）压入式（有效射程内）通风所需的风量计算

式中：t：通风时间 900，s；

A：炸药消耗量 225，kg；

L：巷道长度 200，m，（可取会车道间距 1/2）

S：巷道断面积 50，m2。

Q＝1 467 m3/min

（c）不论通风方式如何，均以通风的气体达到掌子面为前提条件。

式中：Q：所需风量，m3/min；

P：一次爆破的CO发生量9，m3；

α：CO的允许浓度50ppm；

t：所需通风时间15 min；

Q＝1 716m3/min

3.3.2 风量和风阻计算

（1）通风机风量

Q风机=P×Q工作面

式中：P：风阻；

Q工作面：开挖工作面所需风量。

其中风阻

兽面纹最具特征的两个部件，一是眼，为两圆圈；二是横梁。有的只有一道横梁，或连接两眼，或处于眼下，类似嘴唇。

式中：L：风管管路长度按4 000 m计；

β：管路平均100 m漏风率，一般取1.3%；

P＝1/（1－（4 000/100）×0.013）＝2.1

Q风机＝2.1×1 716＝3 604 m3/min

（2）通风机工作压力

P风机≥h1+h2

式中：h1：管路沿途压力损失（Pa）；

h1=α×（L×U/S3）×Q工作面

α：管路摩擦系数，一般取3×10-4；

L：风管管路长度4 000 m；

U：管路截面周长4.71 m；

S：管路截面面积1.77 m2；

h2：管路弯头（接头）压力损失，很小，可忽略不计。

h1＝3×10-4（4 000×4.71/1.77）×1 716＝5 480（Pa）

3.3.3 通风机的选择

选用SDF(C)NO14轴流风机：风量2 113～4 116 m3/min

风压1 078～6 860 Pa

电机185×2

4 通风的管理

长大隧道的通风是一项庞大而复杂的系统工程，除了要进行科学的通风设计外，施工通风的过程还需进行有效的管理：

（1）成立专人的通风安装、使用、维修、维护的通风班组，每天进行巡检。保证管路顺直，无死弯、漏洞，其开机人员每天按班组对风机运行进行记录登记。

（2）通风系统安装后，首先，应组织有关专家对通风设施进行验收，确认通风效果是否与设计相符。其次，应组织相关人员每月对通风进行定期检查。

（3）风机的停运、关开、变速由监控中心专人负责调度指挥，并且做好相应的记录并签认后备查，其他任何人不准擅自停机。当移动模板台车时，风机采取低档位供风，以保证供风的连续性。

（4）通风设施安装完正常运转后，每1进行1次全面测风，对掌子面和其他用风地点，根据实际需要随时测风，每次测风结果做好记录并写在测风地点的记录牌上。若风速不能满足规范要求，采用适当的措施，进行风量调节。

（5）每7天在风管进风、出风口测一次风速及风压，并计算漏风率，如漏风率大于1%，分析查找原因，尽快改正，确保送至掌子面的风量与设计相符。

The Ventilation Technology of Dazhushan Tunnel

Cao Baohui

This article，taking ventilation column of Dazhushan Tunnel in Darui Railway for example，describes Changda Tunnel’s effective construction ventilation technology in a complex ventilation network.

Dazhushan Tunnel；construction ventilation；technology

U455

A

1000-8136(2010)32-0062-03