專利名稱：長距離獨頭掘進隧道風室接力通風方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種長距離獨頭掘進隧道風室接力通風方法。
背景技術：
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路建設中長大隧道的修建數(shù)量日益增多。國內隧道施工 中，由于仍廣泛采用鉆爆法開挖，且施工機械化程度日益提高，爆破后及內燃機械作業(yè)過程 中產(chǎn)生的有害氣體造成的隧道內作業(yè)環(huán)境惡化，越來越成為制約工程進度，影響工程工期 及危害洞內作業(yè)人員身體健康的關鍵因素。隧道通風是鉆爆法建造隧道的關鍵工序，該工序施工技術的優(yōu)劣將直接影響到隧 道施工的整體布局和經(jīng)濟效果，是工程施工成敗的關鍵。在國內隧道通風的形式有各種各 樣，獨頭壓入式施工通風一直是長隧道修建中的技術難點之一，隨著通風理論與技術裝備 的不斷提高，獨頭壓入式施工通風的距離也越來越長，如何才能保證獨頭施工通風的最佳 效果，是施工不斷改進和研究的方向，而風室接力通風在無軌運輸特長斜井和特長隧道內 獨頭掘進較長中的應用，在國內類似成功案例較少，即使有其它接力通風方法，其通風效果 不佳，施工和維修較困難，施工成本較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的風室接力通風方法的應用范圍涉及長距離獨頭掘進隧道通風的接力，主 要應用情形有以下三種第一種應用情形雙線單洞無輔助洞室由隧道進出口獨頭掘進，可在隧道上斷面 一定范圍內采取鋼板隔成風室。參見圖1。第二種應用情形雙線雙洞無輔助洞室由隧道進出口獨頭掘進，可在隧道上斷面 一定范圍內采取鋼板隔成風室。風室應用時，以不影響工作面施工為宜，特別是風室處能保 障正常通車，通風時防止串風。參見圖2。第三種應用情形斜井或橫洞進雙線單洞或雙線雙洞隧道施工，二個作業(yè)面、三個 作業(yè)面、或四個作業(yè)面的情形。對于三個作業(yè)面可采取具體實施方式
中詳細描述的方法，利 用一定長度的正洞設置風室，對于二個作業(yè)面或四個作業(yè)面可在隧道上斷面一定范圍內采 取鋼板隔成風室，參見圖3和圖4。風室應用時，以不影響工作面施工為宜，特別是風室處能 保障正常通車，通風時防止串風。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，長距離獨頭掘進隧道風室接力通風方法包括以下步驟 施工準備；風室施工，在隧道上斷面一定范圍內采取鋼板隔成風室或者利用一定長度的正 洞設置風室；風室通風，利用通風管和風機將新鮮空氣送至風室，再通過風室引新鮮空氣至 隧道各工作面；各工作面的通風效果檢查，通風效果不滿足工作面需要時，分析通風系統(tǒng)， 修正通風參數(shù)，檢查風室密封情況和通風管路；通風效果滿足工作面需要時，增加開挖里 程。進一步，當隧道為雙線單洞無輔助洞室、雙線雙洞無輔助洞室、或者斜井或橫洞進雙線單洞或雙線雙洞的二個作業(yè)面或四個作業(yè)面的情形時，在隧道上斷面一定范圍內采取 鋼板隔成風室。進一步，當隧道為斜井或橫洞進雙線雙洞的三個作業(yè)面的情形時，利用一定長度 的正洞設置風室。進一步，在風室施工步驟中，首先施工斜井或橫洞，與斜井或橫洞相連施 工第一橫通道，在距第一橫通道一定距離的第一位置處開設第二橫通道，并由此從左線進 入右線施工，在右線與第一橫通道貫通后，轉向施工右線端工作面，施工至距第一橫通道為 一定距離的第二位置處開通第三橫通道，利用第一橫通道與第三橫通道間的右線正洞作為 風室。第一橫通道與第二橫通道之間的距離為88m，第一橫通道與第三橫通道之間的距離為 888m。風室長度為860m，斷面面積為104. 18m2。進一步，風室儲風量大于2000m3。為確保長距離獨頭掘進隧道工作面的供風量，本申請人進行了科技創(chuàng)新，采用了 通風管加風室接力的方法，大大改善了工作面通風情況。該方法利用風室端頭處風機抽吸 作用，產(chǎn)生壓力差，使得風室內空氣進行流動，達到通風換氣的目的。按這種原理，隨隧道掘 進長度的增加，總可以向前擴大、延長風室長度，而在風室內漏風率幾乎為零，可極大提高 獨頭掘進長度。且工藝簡單，施工操作方便；能耗低，施工成本低，通風效果好；施工設備配 套簡化，減少了大量的風管安設，不需設置風門、風道、風機房等設施，安裝簡單，可操作性 強，維修保養(yǎng)方便。


圖1為雙線單洞無輔助洞室通風布置示意圖；圖2為雙線雙洞無輔助洞室通風布置示意圖；圖3為斜井或橫洞進雙線雙洞二個作業(yè)面情形的通風布置示意圖；圖4為斜井或橫洞進雙線雙洞四個作業(yè)面情形的通風布置示意圖；圖5為風室通風施工工藝流程圖；圖6為斜井或橫洞進雙線雙洞三個作業(yè)面情形的通風布置示意圖；圖7為正洞風墻示意圖。圖中1-2臺2X132KW通風機；2_斜井；3_通風管；4_射流風機；5_污風排出方 向；6-井底橫通道風墻；7-左線重慶端通風機；8-左線重慶端；9-右線重慶端；10-第一橫 通道；11-風室；12-第二橫通道；13-第二橫通道風墻；14-左線蘭州端通風機；15-右線正 洞風墻；16-右線蘭州端通風機；17-右線蘭州端；18-第三橫通道；19-正洞通風管；20-左 線蘭州端；21-通風機型鋼架；22-隧道中線；23-預留門；hi = 5000mm ；h2 = 8290mm。
具體實施例方式為了提高長大斜井在特長隧道中獨頭掘進較長工作面通風的效果，本申請人在承 建的蘭渝鐵路西秦嶺特長隧道工程羅家理斜井通風施工中針對該工程隧道埋深大，左線施 工5016. 95m，右線沈37. 05m，正洞與斜井成85° 58' 58 〃相交，而斜井斜長M73m，高差 278m。施工通風通過井底風室同時向三個工作面供風，供風效果直接影響施工安全和進度。 下面，就以申請人在蘭渝鐵路西秦嶺特長隧道工程羅家理斜井通風施工中的具體施工方法 為例，詳細說明本發(fā)明的斜井或橫洞進雙線雙洞三個作業(yè)面情形的風室接力通風方法，參見圖5和圖6。一、施工準備1、以同類斜井施工，進行調研比較，研究設計通風方案。2、以據(jù)現(xiàn)場實際情況，考慮風阻、風耗，根據(jù)現(xiàn)場配備的人力、機械等耗氧量利用 經(jīng)驗公式計算工作面的理論供風量，確保施工人員的足夠供氧量。3、根據(jù)計算結果，合理規(guī)劃風室大小，準備人力、物力進行風室施做。4、購買氣體檢測儀，隨時抽查工作面的通風效果，設置專門的通風班組，進行通風 管路的日常維護和保養(yǎng)，并加強風室的巡邏，檢查風室隔墻的牢固等情況。二、風室施工從地面向下施工斜井2，與其相連施工第一橫通道10。為增強通風，在距第一橫通 道10為88m的第一位置處開設第二橫通道12，并由此從左線進入右線施工，在右線與第一 橫通道10貫通后，轉向施工右線端工作面，施工至距第一橫通道10為888m的第二位置處 開通第三橫通道18，利用第一橫通道10與第三橫通道18間的右線正洞作為風室11。需要 強調的是，在蘭渝鐵路西秦嶺特長隧道工程羅家理斜井通風施工中，第一橫通道10與第二 橫通道12之間的距離為88m，第一橫通道10與第三橫通道18之間的距離為888m，風室長 度為860m，斷面面積為104. 18m2。但是，第一橫通道10、第二橫通道12、以及第三橫通道18 彼此之間的距離是需要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況確定的，確定的依據(jù)就是保證風室儲風量 大于 2000m3。在斜井拱頂布設兩趟直徑1. 8m的通風管，在井底通過施工多個橫通道，將新鮮空 氣送至風室，從風室引新鮮空氣至各個工作面。風室采用漿砌與鋼板結合，在施工橫通道處用漿砌將洞室封堵，上部用3mm鋼板， 鋼板與圍巖接觸面用棉紗等封堵，并用砂漿或噴射混凝土密封；正洞段直接用鋼板制作風 門，密封同施工橫通道，風機架設在型鋼架上，支撐牢固；在通風管拐彎處，用鋼板制作成通 風管，平順過度，減少阻力。在井底第一橫通道左線端用漿砌片石將其封堵至拱腰，用3mm的鋼板6將拱頂封 閉，并預留三個孔洞，兩處孔洞將斜井兩趟通風管接入，另一處安設風機7。右線正洞端風室 利用3mm的鋼板15將正洞全斷面封閉，留一鐵門6用作檢查風室內風壓、風機等情況的通 道，預留兩個孔洞作為通風機位置14和16。三、風室通風風室形成后，在左線端施工橫通道處的風機7，引新鮮空氣供應左線端工作面，在 右線風室風墻處，一組通風機14通過第三橫通道18進行左線端20工作面通風，另一組通 風機16直接進行右線端17工作面通風。隨著工作面的向前掘進，不斷接長通風管，而根據(jù) 獨頭掘進的長度，適當增大風室。四、通風效果檢查利用數(shù)字粉塵測試儀、KT-601型氣體檢測報警器(氧氣)、telaire-7001型二氧 化碳檢測儀、Z-700型氮氧化物檢測儀等設備，檢查各個工作面的通風效果，具體見表1和表2。氣體檢測匯總表權利要求
1.一種長距離獨頭掘進隧道風室接力通風方法，包括以下步驟施工準備；風室施工，在隧道上斷面一定范圍內采取鋼板隔成風室或者利用一定長度的正洞設置 風室；風室通風，利用通風管和風機將新鮮空氣送至風室，再通過風室引新鮮空氣至隧道各 工作面；各工作面的通風效果檢查，通風效果不滿足工作面需要時，分析通風系統(tǒng)，修正通風參 數(shù)，檢查風室密封情況和通風管路；通風效果滿足工作面需要時，增加開挖里程。
2.根據(jù)權利要求1所述的風室接力通風方法，其中當隧道為雙線單洞無輔助洞室、雙 線雙洞無輔助洞室、或者斜井或橫洞進雙線單洞或雙線雙洞的二個作業(yè)面或四個作業(yè)面的 情形時，在隧道上斷面一定范圍內采取鋼板隔成風室。
3.根據(jù)權利要求1所述的風室接力通風方法，其中當隧道為斜井或橫洞進雙線雙洞的 三個作業(yè)面的情形時，利用一定長度的正洞設置風室。
4.根據(jù)權利要求3所述的風室接力通風方法，其中在風室施工步驟中，首先施工斜井 或橫洞，與斜井或橫洞相連施工第一橫通道，在距第一橫通道一定距離的第一位置處開設 第二橫通道，并由此從左線進入右線施工，在右線與第一橫通道貫通后，轉向施工右線端工 作面，施工至距第一橫通道為一定距離的第二位置處開通第三橫通道，利用第一橫通道與 第三橫通道間的右線正洞作為風室。
5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的風室接力通風方法，其中風室儲風量大于 2000m3。
6.根據(jù)權利要求4所述的風室接力通風方法，其中第一橫通道與第二橫通道之間的距 離為88m，第一橫通道與第三橫通道之間的距離為888m。
7.根據(jù)權利要求4所述的風室接力通風方法，其中風室長度為860m，斷面面積為 104. 18m2。
全文摘要
本發(fā)明的長距離獨頭掘進隧道風室接力通風方法包括以下步驟施工準備；風室施工，在隧道上斷面一定范圍內采取鋼板隔成風室或者利用一定長度的正洞設置風室；風室通風，利用通風管和風機將新鮮空氣送至風室，再通過風室引新鮮空氣至隧道各工作面；各工作面的通風效果檢查，通風效果不滿足工作面需要時，分析通風系統(tǒng)，檢查風室密封情況和通風管路；通風效果滿足工作面需要時，增加開挖里程。該方法大大改善了工作面通風情況，在風室內漏風率幾乎為零，極大提高獨頭掘進長度。
文檔編號E21F1/00GK102080560SQ201010587780
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者何志洪, 張學軍, 李占奎, 胡永強, 豆小天, 趙金田, 陳大軍 申請人:中鐵隧道集團二處有限公司