高海拔地区隧道有害气体及粉尘防治技术浅析

吴传意

（中电建成都建设投资有限公司，四川 成都 610212）

0 前言

随着西部大开发、一带一路的开发进程的加快，出现了越来越多的特长隧道，甚至还有高海拔特长隧道。给建设者们带来了不少挑战。随着隧道长度及独头掘进长度的加大，如何进行隧道通风、降温、降低有害气体含量的通风设计，改善施工人员工作环境，保障现场施工正常有序的推进，保证施工安全，摆在了建设者面前。

1 有害气体的分类

隧道内常见的有害物质有NO、NO2、CO、CO2、SO2、SIO2、CH4、粉尘。可以通过加强隧道通风、超前地质预报、增大供风量及采用施工机械尾气净化等措施。施工过程中，应采用综合措施，并定期检测隧道内各工作面有害物质浓度。

2 粉尘的防治措施

粉尘可以通过采用湿式凿岩、湿喷混凝土、水幕降尘、路面洒水、静电集尘等方式降低粉尘对施工的影响，严禁采用干式凿岩。研究表明，掌子面采用湿式凿岩可以有效降低粉尘浓度，与干式凿岩相比，可以降低 80%的粉尘含量。湿喷混凝土与干喷相比，能够显著降低粉尘含量，目前在隧道施工中，大部分均采用湿喷工艺。水幕降尘及路面洒水对控制粉尘含量，也能起到一定的作用。曹升亮对安远隧道静电集尘通风方式进行了可行性分析,并对静电集尘方式进行了经济效果评价，结果表明静电集尘效果良好，但是成本较高。

3 有害气体的防治措施

有害气体中NOx多为NO，可采用臭氧（O3）氧化去除。化学反应式为：

但是由于臭氧本身也是污染物，如何对量进行控制，保证臭氧反应完全，不造成二次污染比较困难。

对有害气体CO的研究较多，杨立新通过对国内外有害气体相关标准的调查分析建议将有害气体CO的接触限值分为高原和非高原情况。相关的研究表明，爆破及出渣两个工序CO的浓度较高，建议采用加强通风和掌子面弥散式供氧措施控制CO的浓度。高菊茹等通过DOC氧化催化器和机前尾气净化器在自卸车上进行试验，分别测试催化减排措施、助燃减排两种方法在相同条件下的CO转化效率。在车辆的正常工作情况下，DOC装置试验测得2h后CO转化效率为68%～80%，机前尾气净化器CO的转化效率约为30%。机前尾气净化器虽然效率不及DOC装置，但是在购置成本、使用寿命等方面上具有一定的优势，也可以在一定程度上减轻隧道内CO的排放，具有一定的效果。刘祥以高海拔特长公路隧道雀儿山隧道为依托，对高海拔地区CO浓度标准模型、机械排污量研究进行了研究，建立了一套完整的高海拔地区CO浓度控制标准和机械排污量修正模型。张聪以在建隧道工程项目为依托，利用 Fluent软件，进行了爆破后有害气体扩散和出碴过程工作区有害气体浓度场分布规律的研究，研究结论得出，掌子面前的涡流区对于CO气体的有效扩散起滞留作用,涡流区中央位置存在CO浓度峰值。CO气体沿隧道排出过程可视为“运移”和“扩散”的叠加。张玉伟等对海拔4000m以上的鸡丑山隧道粉尘和CO进行监测分析，爆破和出渣两个工序CO浓度较高，出碴时在距隧道洞口4组位置CO浓度最高达到401ppm，与规范要求的上限100mg/m3（80ppm）相比，超标严重。

爆破和出渣是CO浓度较高的两道工序。出渣运输方式的不同，有害气体排放的量也有所不同。在低海拔地区氧气充足，工程机械尾气排放的有害气体浓度低，污染程度低。低海拔地区的有害气体主要考虑爆破时产生的炮烟。在高海拔地区氧气含量不如平原地区，氧气不足导致油料燃烧不充分，CO排放比平原地区高，可通过弥散式供氧的方式，减少油料燃烧不充分的影响。在评价有害气体的影响时，对爆破和出渣均应考虑。谢尊贤等青藏铁路关角隧道的施工机械的有害气体排放进行了测试，在高原环境下的CO和HC的排放量与机械转速呈指数关系，随着转速的提高，有害气体的排放显著增加。

常见的运输方式包括有轨运输、无轨运输和皮带机运输等。当采用有轨运输时，电力机车基本上不产生污染，隧道内的主要污染物为爆破产生的炮烟。当采用无轨运输时，不仅会有炮烟，还会有运输工具产生的尾气。尾气为移动污染源，当隧道距离较长时，产生的废气不易排出。当条件允许时，建议优先采用有轨运输或皮带机运输。当采用无轨运输时，严禁汽油机械进洞，内燃机械应有尾气净化装置。

4 总结

保证隧道内空气清洁，有害气体含量在规范允许范围内，是保障施工现场环境，保证作业人员、机械高效率的关键。建设各方应引起足够的重视，采取建立一套完善的通风管理体系，并根据施工现场工序进行动态调整。日常加强设备的维护和保养工作，定期进行监测，确保有害气体及粉尘含量在规范允许范围内，满足施工现场需求。