长大隧道独头通风技术管理

◎ 李永刚 卢海军 中交第二航务工程局有限公司



长大隧道独头通风技术管理

◎ 李永刚 卢海军 中交第二航务工程局有限公司

本文通过清凉山隧道通风排烟的设计及实施，确定了清凉山隧道通风排烟设计、设备选型、通风管理及效果检测，以此期望在隧道施工中应重视通风的管理工作，在机械化施工中，良好的通风是安全生产的前提，也是工程进度和施工质量的重要保证。

长大隧道 轴流风机 通风管 效果检测

1.概述

清凉山隧道位于秦岭北麓低中山区陕西省户县境内，隧道整体埋深较大，最大埋深970m，隧道经过曲峪、潭峪、皂峪、栗峪等沟谷，均有常年流水，全长12553m，隧道为双线隧道，为全线控制性工程。

2.隧道空气主要污染源

（1）挖爆破的烟尘。

（2）碴、材料等无轨运输车辆引起的粉尘。

（3）燃设备所排放的废气。

3.通风的设计及计算

通风方案设计就是通过对通风方案和设备的选择、实施，使长距离隧道施工洞内的作业环境能够满足规范及卫生标准中所述要求，改善洞内的施工条件，从而达到提高工效和确保施工人员身心健康的目的。

3.1通风量计算

清凉山隧道为单洞双线、开挖断面积较大、混合式送风距离较远、斜井坡度较大、采用无轨运输、除爆破炮烟外内燃机械作业和出碴机械作业产生大量烟尘。以上诸多因素要求施工通风提供的风量较大、克服的通风阻力也较大。

3.1.1设计参数

清凉山隧道进口负责施工正线长度3289m，通风设计时按Ⅲ级围岩考虑。

掘进断面积：S=115.37m2（一次开挖到仰拱填充面）；

一次爆破最大用药量：240kg（Ⅲ级围岩循环进尺2m，台阶法施工，上下断面同时开挖）；

洞内最多作业人数：开挖班12人，仰拱班14人，二衬班22人，管理人员、杂工班等10人，共计58人（按洞内开挖、仰拱、二衬等三作业面同时施工考虑）；

爆破期间排烟时间：T=30～40min；

风管：采用直径为1.5m帆布管；

风管百米漏风率：β=1.3％；

按进口最大压入通风长度计：L=3289（m）；

3.1.2风量计算

（1）排除炮烟需风量按下式计算，如式1：

式1中：Q1-工作面风量，单位为：m3/min；t-通风时间，取40min；A-同时爆破的炸药量，上下台阶同时起爆，开挖取240kg；b-炸药爆炸时的有害气体生成量，40m3/kg；S-掘进断面积，取115.37m3；L-临界长度，当通风段长度大于L时，用临界长度代替，取3289m；K-淋水系数，考虑淋水使炮烟浓度降低的系数，取0.6；P-管道漏风系数，P=1/（1-βL/100），β为百米漏风率1.3％，L为通风长度：进口通风长度3289m，则P进口=1.747。

（2）洞内最大工作人数需风量按下式计算，如式2：

式2中：Q2-工作面风量，单位为：m3/min；q-每人需要的新鲜空气标准（m3/min）；k-风量备用系数，一般取（1.1-1.25），本次取1.2；m-同一时间洞内工作最多人数，本次取58人；

（3）最低风速要求需风量计算，如式3：

式3中：Q3-工作面风量，单位为：m3/min；V-洞内允许最小风速（m3/ min），分部开挖法取0.25；S-掘进断面积，取115.37m3。

（4）稀释和排除内燃机械废气需风量计算，如式4：

式4中：Q4-工作面风量，单位为：m3/min；Ni-各内燃机功率，ZL50装载机2台，功率共308KW；小松PC200挖掘机1台，功率共110kw；出碴车4台，功率共852KW；混凝土罐车3台，功率共741KW。合计功率2011KW；Ti-同时工作柴油机设备利用率系数；

表1　主要通风设备参数表

Q取最大值为Q1=3643.4，风机风量Q取3700。

3.1.3通风风压计算

如式5、式6。

式6中：a-风道摩擦阻力系数，取a=0.00016；

L-风道长度（m）；风道距离洞口长度30m；风道按距工作面（4-5）考虑，取45m，即风道长度3274m；Q-风机风量（m3/s），3700÷60=61.67；d-风管直径（m），取1.5m。

如式7。

4.通风设备选择

由上述计算工程得出所需风机配置参数为：Q=3700m3/min，H=2291.285Pa。考虑隧道长度及系统风压，可选用2台型号为125ADSE132、转速1480r/min、Q=3000m3/ min、Ht=4100Pa、功率为2×132kW的风机串联通风，一台装在洞口，一台根据隧道掘进长度装在洞内进洞约2000m左右，并配置2台射流风机在洞内。各通风设备的性能参数和配置数量见表1。

5.施工通风布置

施工初期：在隧道施工进洞100后，在清凉山隧道出口安装一台152AD-SE132型轴流风机和一道风管路跟进掌子面持续送风满足环境要求。

施工中期：当出口工区开挖至1950m左右，施工通风在隧道出口1950m位置设置风房安装一台轴流风机均为152AD-SE132型接力送风至掌子面，在二次衬砌台车和离隧道掌子面90m位置处各安装一台SDS-6.3-2P-6-33射流风机向洞外排风，射流风机随着隧道进尺不断移动，满足第二阶段隧道通风排烟要求。

6.通风管理

6.1施工通风管理人员组织机构

为加强项目部的通风排烟管理要求，保证各项通风管理制度工作的顺利开展，贯彻落实通风排烟工作的方针和目标，项目部成立以项目安全总监为组长的通风排烟领导小组。工区副经理及架子队为副组长，组建专业通风排烟班组，通风排烟班组负责风机、风管的安装、管理及维修，严格按照通风管理措施及操作实施细则落实。

6.2通风管理制度

6.2.1通风排烟系统检查制度

（1）工区组织每3天对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

（2）通风系统运行正常后，每10天进行一次全面检风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

（3）每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百米漏风率不应大于相关规范，对风筒的漏风情况必须及时修补。

（4）建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

6.2.2通风管理交接班制度

必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。

7.通风效果的检测及评价

7.1清凉山隧道出口洞内作业标准的管理

通风系统按照设计审批方案安装，通风过程按照科学有序的制度管理，按照事事有流程，事事有责任人管理要求制定了一些列工作流程和考办法，配置了先进实时监测设备与风机联动保证洞内含氧量、粉尘和温度达到洞内职业健康标准。

7.2通风排烟效果检测

2016年1月18日，清凉山隧道出口开累长度3200m位置，我部对隧道含氧量、粉尘、温度进行了阶段性数据统计，含氧量在通风20min后满足职业健康标准要求，比规范要求的30min为单循环作业减少10min，粉尘浓度最高值为1.8mg，略低于规范要求2mg/m3，温度为25℃，低于规范要求标准。

8.结论

清凉山隧道出口已完成2900m施工任务，在长大隧道通风排烟中，前期设计规划是基础，方案的执行落实、调整是前提，严格管理制度和流程是关键，按照上述三要求完成隧道通风管理，才能保证隧道内通风排烟满足职业健康标准要求，才能保证隧道机械设备正常运转和人员健康，同时也缩短单循作业时间进而减少工期。