小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)領(lǐng)域，特別涉及一種小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家鐵路跨越式發(fā)展，大量的高等級鐵路開工建設(shè)，由于受到設(shè)計(jì)時(shí)速和地形的限制，在近幾年開工建設(shè)了眾多長大山嶺隧道，長大隧道施工均采用斜井或平導(dǎo)與正洞平行施工，以加快隧道施工進(jìn)度。但斜井(平導(dǎo))施工通風(fēng)是一個(gè)難以克服的技術(shù)難題，尤其是小斷面隧道施工期間通風(fēng)排煙的諸多難題。
[0003]隧道掘進(jìn)時(shí)，由于鉆眼，炸藥爆破，裝渣，噴射混泥土，內(nèi)燃機(jī)和運(yùn)輸車輛的排氣，洞內(nèi)氧氣太少，開挖時(shí)地層中放出混雜各種有害氣體與巖塵，使洞內(nèi)狹窄空間的空氣非?；鞚嵛蹪幔蟠蟮膶θ梭w健康威脅影響嚴(yán)重，必須向洞內(nèi)供給新鮮的空氣，排除有害氣體，降低粉塵濃度，有效通用的方法就是使用各種通風(fēng)機(jī)和風(fēng)道來排塵通風(fēng)。
[0004]在小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)施工中，由于正洞斷面小，獨(dú)頭掘進(jìn)的距離很長，所以其通風(fēng)效果難以控制，在國內(nèi)，做到通風(fēng)效果良好，每人供應(yīng)新鮮空氣充足的情況下，一般成本較高，同時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便維修更換設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種通風(fēng)效果良好，成本低，方便維修更換設(shè)備的小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)施工方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)施工方法，其步驟為:
A，分析污染源以及確定通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)；
B，設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)；
C，隧道通風(fēng)參數(shù)計(jì)算，選定風(fēng)機(jī)，實(shí)施方案；
所述通風(fēng)系統(tǒng)具體為，在正洞施工期間，在斜井外洞口設(shè)置風(fēng)機(jī)，采用壓入式通風(fēng)方式，風(fēng)管伸入正洞，并向正洞兩個(gè)工作面前進(jìn)方向支出，在斜井內(nèi)洞口兩側(cè)設(shè)置射流風(fēng)機(jī)，其射流方向均朝向斜井內(nèi)洞口 ；壓入的風(fēng)通過風(fēng)管吹向工作面后，變相像斜井內(nèi)洞口返回，帶動(dòng)污染氣體一起流動(dòng)，射流風(fēng)機(jī)幫助了污染氣體的流動(dòng)，兩個(gè)方向返回的空氣在斜井內(nèi)洞口處匯合，通過斜井把污染空氣排出，本方案在成昆鐵路擴(kuò)能改造工程米易至攀枝花段保安營隧道1#斜井(單車道斜井)的施工中，達(dá)到了良好的通風(fēng)效果，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，方便維修更換設(shè)備，而其成本在施工中也得到了良好的控制，并減少了爆破后排煙時(shí)間，加快了隧道施工循環(huán)進(jìn)度。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，斜井施工期間，在斜井外洞口設(shè)置風(fēng)機(jī)，采用壓入式通風(fēng)方式，風(fēng)管伸入斜井底部，結(jié)構(gòu)簡單，只需一個(gè)風(fēng)機(jī)，成本低，同時(shí)該結(jié)構(gòu)在正洞施工期間可以繼續(xù)使用，只需加長風(fēng)管即可，節(jié)約成本。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，斜井外洞口的風(fēng)機(jī)安裝位置距外洞口為15-20m，該風(fēng)機(jī)位于外洞口外上風(fēng)向位置，保證風(fēng)管、風(fēng)機(jī)在同一直線上。風(fēng)機(jī)位于洞口外上風(fēng)向位置，避免洞內(nèi)壓出廢氣循環(huán)進(jìn)入風(fēng)機(jī)形成二次污染。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述風(fēng)管的出風(fēng)口距工作面距離< 20m，且大于等于10m，保證能將風(fēng)送到工作面保證通風(fēng)的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證風(fēng)管不被爆破飛石損壞。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口位置設(shè)置高壓水噴頭，利用通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓使高壓水霧化，送入隧道內(nèi)工作面，隧道內(nèi)施工溫度過高，并且部分施工地區(qū)氣候干燥，該方案可以使工作面溫度、濕度相對適宜，減少隧道內(nèi)污染源，同時(shí)改善工人工作環(huán)境。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，風(fēng)管掛于斜井頂部，進(jìn)入正洞后掛于襯砌邊墻上，距底板5m的位置，與底板之間留出空間，方便氣體的流動(dòng)。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述風(fēng)管掛于鋼絲繩吊掛線上，所述鋼絲繩吊掛線通過膨脹式掛鉤掛于設(shè)計(jì)位置。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，當(dāng)一個(gè)工作面爆破后需要集中通風(fēng)時(shí)，將另一個(gè)工作面的風(fēng)管在正洞交叉口的位置用繩索鎖緊，減少通風(fēng)量，以增加爆破后的工作面的通風(fēng)量。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟A中，斷面開挖時(shí)風(fēng)速不小于0.25m/s，供風(fēng)量保證每人供應(yīng)新鮮空氣不小于3m3/min，保證施工進(jìn)度的同時(shí)，保證了隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
通風(fēng)效果良好，成本低，方便維修更換設(shè)備，減少爆破后排煙時(shí)間，加快隧道施工循環(huán)進(jìn)度。
[0015]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明斜井施工期間示意圖；
圖2為本發(fā)明正洞施工期間示意圖；
圖3為一個(gè)工作面爆破后需要集中通風(fēng)時(shí)的通風(fēng)示意圖。
[0016]圖中標(biāo)記:1_斜井內(nèi)洞口，2-風(fēng)管，3-斜井外洞口，4-風(fēng)機(jī)，5-射流風(fēng)機(jī)，6-A工作面方向，7-B工作面方向，8-繩索。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0018]實(shí)施例1
本實(shí)施例結(jié)合近年來隧道施工通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展，以成昆鐵路擴(kuò)能改造工程米易至攀枝花段保安營隧道1#斜井(單車道斜井)為例，保安營隧道起訖里程LXD4K1+070?LXD4K14+396，全長13326m，最大埋深877m，設(shè)計(jì)為單線隧道，凈空尺寸4.5mX 6.6m。為滿足施工工期、防災(zāi)救援、施工通風(fēng)需要，隧道設(shè)3座斜井:其中1#斜井長2460m，坡度8.6%，承擔(dān)LXD4K4+313?LXD4K6+815段2502m正洞施工，最大獨(dú)頭掘進(jìn)長度4475m ;2#斜井長1898m，坡度10%，承擔(dān)LXD4K6+815?LXD4K9+500正洞施工2685m，最大獨(dú)頭掘進(jìn)長度4583m ；3#斜井長884m，坡度9%，承擔(dān)LXD4K9+500?LXD4K14+396正洞施工4896m，最大獨(dú)頭掘進(jìn)長度4034m。斜井均采用單車道無軌運(yùn)輸方式，凈空尺寸5mX6m (寬X高)，每250m設(shè)錯(cuò)車道，錯(cuò)車道凈空7.3m X 6.5m(寬X高)，下面以該斜井為例進(jìn)行小斷面隧道獨(dú)頭長距離通風(fēng)設(shè)計(jì)，其中對施工通風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)壓、通風(fēng)系統(tǒng)布置、通風(fēng)機(jī)選擇等作出了詳細(xì)設(shè)計(jì)，其概括步驟為:
A，分析污染源以及確定通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)(其中包括斷面開挖時(shí)風(fēng)速不小于0.25m/s，供風(fēng)量保證每人供應(yīng)新鮮空氣不小于3m3/min。)；
B，設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)；
C，隧道通風(fēng)參數(shù)計(jì)算，選定風(fēng)機(jī)4，實(shí)施方案；
所述通風(fēng)系統(tǒng)具體為，在正洞施工期間，在斜井外洞口 3設(shè)置風(fēng)機(jī)4，采用壓入式通風(fēng)方式，風(fēng)管2伸入正洞，并向正洞兩個(gè)工作面前進(jìn)方向支出，在斜井內(nèi)洞口 I兩側(cè)設(shè)置射流風(fēng)機(jī)5，其射流方向均朝向斜井內(nèi)洞口 I，斜井施工期間，在斜井外洞口 3設(shè)置風(fēng)機(jī)4，采用壓入式通風(fēng)方式，風(fēng)管2伸入斜井底部，斜井外洞口 3的風(fēng)機(jī)4安裝位置距外洞口為15-20m，該風(fēng)機(jī)4位于外洞口外上風(fēng)向位置，所述風(fēng)管2的出風(fēng)口距工作面距離< 20m，且大于等于1m0
[0019]風(fēng)機(jī)4出風(fēng)口位置設(shè)置高壓水噴頭，利用通風(fēng)機(jī)4的風(fēng)壓使高壓水霧化，送入隧道內(nèi)工作面，風(fēng)管2掛于斜井頂部，進(jìn)入正洞后掛于襯砌邊墻上，距底板5m的位置，所述風(fēng)管2掛于鋼絲繩吊掛線上，所述鋼絲繩吊掛線通過膨脹式掛鉤掛于設(shè)計(jì)位置。
[0020]當(dāng)一個(gè)工作面爆破后需要集中通風(fēng)時(shí)，將另一個(gè)工作面的風(fēng)管2在正洞交叉口的位置用繩索8鎖緊。
[0021]具體的施工步驟為:
A、隧道施工中的主要污染源分析 Al爆破污染源
爆破產(chǎn)生的炮煙，主要成分為CO、SO2, CO2, NO等；
A2柴油機(jī)污染源
柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣。柴油機(jī)生產(chǎn)的有害物質(zhì)為:為CO、SO2, NO2, NO、NO5^，但主要是CO、SO2、NOx;
A3圍巖釋放污染源
圍巖中釋放的有害氣體，如甲燒(CH4)、硫化氧(H2S)等，其中甲燒氣體易燃易爆，硫化氫氣體易燃易爆且具有劇毒性；
A4其他污染源
主要是作業(yè)人員的呼吸產(chǎn)生的CO2，錨噴支護(hù)形成大量的粉塵和其他小型機(jī)具產(chǎn)生的污染等。
[0022]B、洞內(nèi)通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)
BI風(fēng)速和風(fēng)量要求:斷面開挖時(shí)風(fēng)速應(yīng)不小于0.25m/s (煤巷允許最小風(fēng)速)，供風(fēng)量應(yīng)保證每人供應(yīng)新鮮空氣不小于3m3/min。
[0023]B2壓入式進(jìn)風(fēng)管2 口設(shè)在洞外20m處，并做成煙囪式，防止污染空氣再流入洞內(nèi)。
[0024]B3通風(fēng)管2靠近工作面的距離:壓入式通風(fēng)管2的出風(fēng)口距工作面不宜大于20m，吸出式通風(fēng)管2吸風(fēng)口不宜小于5m。
[0025]B4隧道中空氣質(zhì)量要求:一氧化碳(CO)濃度不大于30mg/m3;二氧化碳(CO2)按體積計(jì)不得大于0.5% ;氮氧化物(勵(lì)2)在5mg/m3以下；含10%以上游離二氧化硅的粉塵，不得大于2mg/m3，含10%以下游離二氧化硅的粉塵，不得大于4mg/m3。
[0026]B5設(shè)計(jì)高地溫為28°C?37°C，工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)不高于28°C，確保施工人員及機(jī)械設(shè)備安全,需加強(qiáng)通風(fēng)。
[0027]C、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
Cl斜井施工期間的施工通風(fēng)
該階段因只進(jìn)行斜井施工，需風(fēng)量較小，所以采取在斜井洞口布置軸流式風(fēng)機(jī)4采取壓入式通風(fēng)方法來解決洞內(nèi)的通風(fēng)問題。此階段考慮斜井最大通風(fēng)長度2460m。斜井施工均采用無軌運(yùn)輸。斜井施工通風(fēng)平面布置見圖1，其中A工作面方向6、B工作面方向7是具體工程中隧道所通的兩個(gè)方向，該實(shí)施例中A為成都方向，B為昆明方向。
[0028]C2正洞施工期間的施工通風(fēng)
進(jìn)入正洞施工后，正洞分兩個(gè)工作面進(jìn)行開挖，考慮正洞最大通風(fēng)距離2015m，斜井2460m,獨(dú)頭通風(fēng)達(dá)到4475m，且是單臺(tái)風(fēng)機(jī)4供應(yīng)兩個(gè)工作面的風(fēng)量，壓力較大。為保證通風(fēng)效果，加快污濁空氣快速排出，考慮在正洞各工作面前進(jìn)的相反方向布置射流風(fēng)機(jī)5。正洞施工通風(fēng)平面布置見圖2。
[0029]D、隧道通風(fēng)計(jì)算
本隧道施工運(yùn)輸系統(tǒng)全部采用無軌運(yùn)輸，隧道斷面小，獨(dú)頭通風(fēng)距離長。根據(jù)影響通風(fēng)因素(隧道有害氣體涌出量、洞內(nèi)允許最小風(fēng)速、洞內(nèi)同一時(shí)間最多工作人員數(shù)量、稀釋洞內(nèi)爆破炮煙時(shí)間、稀釋內(nèi)燃機(jī)廢氣)進(jìn)行計(jì)算。此處僅以正洞施工通風(fēng)作詳細(xì)計(jì)算說明。
[0030]Dl按隧道瓦斯涌出量計(jì)算采用公式 Q1= Q O14XK/ (η- η。)
式中=Qch4—瓦斯絕對涌出量2m3/min ；
K一瓦斯涌出的不均衡系數(shù)，取1.6 ；
η—工作面允許的瓦斯?jié)舛龋?.3% ；
Iitl一送入風(fēng)流中