长距离隧道施工中的通风设计研究

文/田力

1 工程概况

1.1 工程基本情况

兰海高速公路重庆至遵义段的扩容工程CZTJ-7合同段起点在桐梓县的大河镇开肩堡大桥桥尾，桐梓隧道的右洞为YK34+530～YK40+546，全长达到了6.016km；桐梓隧道的左洞是ZK34+508～ZK40+510，全长达到了6.002km；整体的排风道长为178.88m，一斜井长为1626.88m，二斜井为1499m，排风道长达到了117.25m。其中，ZK39+890～ZK40+090 阶段，全长为200m，顶板埋深在469～518m 之间，YK39+970～YK40+210 阶段，该阶段的全长达到了240m，顶板的埋深在464～498m 之间，本段隧道穿过了高瓦斯地层，属于高瓦斯工区，在开发过程中存在着一定的安全危险性，很容易就会导致瓦斯出现爆炸的情况[1]。

在该研究区域的煤层过程中，其瓦斯的涌出量在1.37～7.17m3/min 左右，瓦斯的最大压力甚至可以达到1.5MPa。首先，依据相关资料可以发现桐梓隧道的左幅以及右幅属于瓦斯的突出地区，桐梓隧道是一个瓦斯的突出隧道，在该隧道进行施工过程中，其通风的难点就在于长距离问题，尤其是斜井端的左洞的最常通风距离甚至达到了3096m；其次，在该区域的瓦斯涌出量非常大，因此如何顶住瓦斯压力大的问题，然后解决施工的通风成了整个研究施工的重点内容；最后，通风管理是整个通风施工的关键，同样也是重点内容，合理进行通风管理是非常重要的。如果想要安全且快速施工的话，我们就必须要从三方面着手，分别为通风方案、通风的设备以及通风的管理，计算好风量，并且选择好通风的方式，采取国内先进的设备，利用新型的叶片风机以及高效率的节能风机和亲密性比较好的螺旋风管，再加上合格的通风管理，就能够有效地将漏风率控制在50%以内[2]。

1.2 通风设计标准

在针对长距离隧道施工过程中，其通风设计标准是有着严格要求的。通风过程当中氧气的含量不能够小于20%；一氧化碳的最高允许浓度在30mg/m3；同时隧道当中的包含的二氧化碳的含量绝对不能够超过0.5%；隧道中的最高平均温度不能够超过28℃；隧道内施工所产生的噪音的音量不能够超过90bB；在施工过程中，隧道内最小的排尘风速不能够小于0.5m/s，否则很容易导致洞内的粉尘浓度超标。

除此之外，通风设计的参数取值也有相关标准。在爆破后，掌子面20m 回风流中瓦斯的浓度必须要小于0.5%；隧洞中的最小需风量每人不能够小于4mm3/min；隧洞当中的最小的风速不能够小于0.25m/s；隧洞当中的瓦斯浓度必须要小于0.5%。

2 对于隧道施工过程中进行施工通风的主要目的

首先，为施工工作人员提供足够新鲜的空气，以防工作人员在施工过程中出现缺氧的情况；其次，有效地通过新鲜的送风来冲淡或者排除隧道中包含着的一些有害气体以及施工当中产生的烟尘，使其能够降到国家标准以内；再次，为了能够有效地创造一个良好的劳动气候条件；最后，为了能够更好地完成施工，使工人能够加快施工速度，确保整个工程的施工质量。

3 通风方案以及通风设备安装

3.1 主洞口的进口端通风

从主洞口开始，往遵义方向进行独头掘进，采取的是压入式通风，左洞长度为3037m，右洞的通风长度在3135m，在隧道的主动口各设置一台轴流风机，进行压入式通风风机和洞口之间的距离不能够小于20m[3]。

3.2 斜井端通风

在本次工程的斜井端通风过程当中，主要可以分成四个阶段。

3.2.1 第一阶段

在这个阶段中，一井和二井需要采取独头掘进的方式，斜井和主洞并不是连在一起的，一号斜井掘进到风道和右洞的交叉位置，二号斜井则是需要行进到斜井和右洞的交叉位置上面，然后在交叉口采取三通连接分别送风方法。在一井和二井的隧道口各放置一台轴流风机，进行压入式通风，风机跟洞口之间的距离不能够小于20m。

3.2.2 第二阶段

在二号斜井进入了主洞口后，右洞向出口跟进口两个端分别进行掘进，把横洞看作是施工的通道，工作人员需要通过这里进入左洞完成施工。左洞分别需要向出口跟进口两个端点进行掘进，向进口端掘进，需要行进到一斜井和主洞交叉以及二斜井交叉的起点在ZK37+545 的位置上面，掘进的长度为120m。在一斜井和主洞口交叉位置，通过主洞进行反向剥皮施工，施工完毕之后，企业排风道剩余部分为45.8m，到一斜井进行贯通，使用压入式通风的方法。长度为左洞2117m，右洞2041m，在两个洞口各设置两台轴流风机，送入新鲜的空气，一台使用另外一台备用，同样，风机距离洞口的距离不能够小于20m。在二斜井和右洞交叉位置设置一台防爆射流机，帮助引导洞内的一些污风的排放，利用二斜井作为回风道，在这个施工阶段，一斜井和主洞贯通以及六号车型横洞正式形成。

3.2.3 第三阶段

一号斜井跟左洞贯通以及5-1 横洞形成后，左右洞掌子面向出口端进行掘进。施工到横洞所有工序全部完成，开始进入第三段的通风，通风时采取的是巷道式的通风，右洞为1300m，左洞为1230m，把第二阶段的风机放到洞内，然后对其进行防爆改装，风机前面全部都要安设风门，靠近掌子面车型横道贯通后，需要及时在洪洞设置风门，防止出现风流短路的情况。左洞污风靠近掌子面排出，一共设置四台风机，两台使用，另外两台备用。另外，依据现场的实际施工情况，在施工过程中还需要在洪洞位置设置一台功率射流风机，帮助引导污风排放，一斜井作为进风道，二斜井作为回风道。

3.2.4 第四阶段

主洞进口端和斜井贯通左右掌子面向出口端掘进，经过瓦斯段，一直到最终的同段施工结束，也就是我们所说的第四个施工阶段。在该施工阶段中，整段都为高瓦斯的地区，一般来说为了保证安全性，采取的都是巷道式通风，横洞之前设置好四台风机，通风长度为右洞1340m，左洞1245m。在施工时我们需要保持最前方的横洞使用，后方横洞需要及时进行风门封堵。在施工过程中，在横洞设置一台小功率的射流风机，帮助引导污风；在右洞施工过程中，二斜井和右洞交叉位置设置一台防爆射流机，一共设置三台防爆射流机，以便有效引导隧洞内的污风排放。

3.3 风机安装

在进行风机安装的过程中，需要注意风机必须要水平安装，通过螺栓固定到支架上面，距离风口5m 以内不能够有任何物体挡住进口，而且洞口应该置于洞门外20m 左右；如果是瓦斯工区的话，绝对不能够小于50m，整个风机使用钢架来对其进行固定，所连接的风管必须要有单独的支撑，不能把所有的重量都加在风机上面。另外，电机控制柜需要放在干净，无灰尘的地方。

3.4 风管布置

在布置风管的时候，必须要做到平稳，也就是说在布置风管时使其保持水平无起伏，进行垂直布设，不能够出现弯曲，风筒不能够出现扭曲的情况。在布设风筒的时候，需要做到缓慢拐弯，尽量增大其曲律的半径，不同直径的风筒需要进行过渡，避免出现断面的突然变化，减少胶皮风筒漏风的情况。除此之外，风筒可能会在运输过程中被其他的一些工具划破，一旦出现这样的情况，需要及时粘贴。一些比较大的破口，可以先缝合，然后再粘补。

3.5 风管修补措施

如果通风管道外面只是存在着一点轻微破损的话，可以使用密封胶带来对其进行修补即可。如果通风管道的内表面出现了破损，那么也可以使用专门的修补胶来对其进行修补。如果通风管道的外表面的铝箔层直接出现了破损，但是其保温层没有出现损坏的话，我们可以使用一个合格的铝片来对其进行替换。如果通风管道的管壁破损已经达到了保温层，那么就需要将破损的地方切下来，开出搭口，选择一个完好的板材，依据板材的尺寸切割好，然后留下接口，在四周涂上修补胶以及粘合胶，依据相关的工艺规范对其进行密封。

4 结语

综上所述，本文主要以桐梓隧道通风专项设计研究为例进行了相关的探讨以及通风施工设计，能够有效提升隧道内的循环时间，并且有利于加快整个工程的进度，为工作人员创造一个更加良好的劳动环境。