中长隧道无轨运输通风与防尘

摘要  本文主要通过磨溪二号隧道出口无轨运输通风及通风效果的研究，为中自长隧道无轨运输的通风提供理论和实践上的参考依据。

磨溪二号隧道全长5580米，除进口340米的大跨段外，其余均为单线隧道。根据施工现场场地的实际情况和我部现有的施工机械状况，进口施工2880m，采用有轨运输；出口施工单线隧道2700m，采用人工手持风钻钻眼，人工装药爆破，无轨运输。通风方式施工组织设计采用压入式通风，在洞口安设2×110Kw SDF（B）-NO12.5 型轴流通风机1套。

根据我部配备的施工设备，采用无轨运输的污染源主要来自以下几个方面：

⑴ 爆破炮烟；

⑵ 喷射砼产生的粉尘；

⑶ 风源粉尘；

⑷ 柴油运输设备和装载机装碴作业时排放的尾气。磨溪二号隧道出口共配备内燃装碴用装载机1台；5T内燃自卸汽车10台；

⑸ 运输机械行走过程中扬起的灰尘；

⑹ 人工手持风钻钻孔作业时的雾尘；

⑺ 工人施工作业时产生的废气。

3.1 通风量的计算

3.1.1 施工人员所需风量

按式   V_p＝v_pmK 进行计算。

式中： V_p----施工人员所需风量，m³/min；

       v_p---- 施工人员每人所需新鲜风量，取3 m³/min；

       m----洞内同时施工作业的人数，取150人进行计算；

       K----风量储备系数，取1.2。

则施工人员所需风量为：

      V_p=3×150×1.2=540（m³/min）

3.1.2 爆破散烟所需风量

按下列两式进行计算并取大值进入总风量的计算。

按瑞典大断面隧道通风估算式：

      V_b=36Vq/t=36×160×1.2/20=345.6（m³/min）

      式中： V_b----爆破散烟所需风量，m³/min；

             V-----爆破体体积，m³；取爆破进尺3m计160 m³；

             q-----炸药单耗，Kg/ m³；取1.2 Kg/ m³；

             t------通风时间，min，取t=20min。

3.1.3 使用柴油机通风量计算

由于在使用柴油机通风量计算上尚无标准公式，采用以下通量计算公式：

    V_g= V_o×N=2.8×610=1708 (m³/min)

式中：V_g------使用柴油机时的通风量，m³/min；

V_o------单位功率需风量指标，一般取2.8~8.1 m³/Kw.min，计算取2.8m³/Kw.min；

N------同时在洞内使用的柴油机的总额定功率，Kw，计算时取 610Kw。

3.1.4 维持洞内最小风速所需风量

     V_d= 60V_min×S_max=60×0.50×50=1500（m³/min）

 式中：Vd------洞内最小风速所需风量，m³/min；

V_min------洞内最小风速，m/min；取0.50 m/min；

S_max------隧道断面积，m²；取50 m²。

3.1.4 洞内需要的最大风量

根据以上计算，可知洞内需要的最大供风量由内燃装碴、运输设备控制，取其最大供风量为1708 m³/min。

3.2 通风机工作风量

    V_l= (1+PL/100)V=(1+1%×2670/100)×1708

= 2164 (m³/min)

式中： V_l------通风机工作风量，m³/min；

       P-------100m风管漏风量，隧道局生产的PVC风筒漏风量为1%；

       L------风管长度，m；取2670m；

       V------工作面需要的有效风量，m³/min；取1708 m³/min。

3.3 通风机工作风压

    根据铁一局生产的风管在秦岭隧道Ⅱ线中测试资料，采用近似公式计算：          

h_m= h_ky×L/100 =100.27×2670/100=2677 (Pa)

式中：h_m-------通风机工作风压，Pa；

      h_ky------测试每100m静压损失，Pa/m；取测试数据100.27 Pa/100m；

      L-------风管长度，m；取2670m。

按照施工方案，通风方式采用压入式通风，选用风机为轴流式风机。根据以上通风机工作风量和工作风压的计算，我们选取了山西省侯马市鑫丰康风机有限公司的SDF（B）-NO12.5 型轴流通风机，与之配套的风管为铁十五局生产的维纶风管，节长10m，直径φ1200mm。SDF（B）-NO12.5 型轴流通风机技术参数如下表：

SDF（B）-NO12.5 型轴流通风机技术参数表

为保证通风机的通风风源不受污染，通风机安设在离洞口30m左右的地方，高度在起拱线位置。

5.1 爆破防尘

在进行爆破设计时，我们通过不断的爆破参数优化，尽量减少爆破时的炸药单耗。磨溪二号隧道出口Ⅲ级围岩的炸药单耗在1.2Kg/ m³左右。通过炸药单耗的降低，较大程度地减少了爆破炮烟的产生量。

5.2 出碴防尘

在爆破后出碴前，利用高压水枪冲洗岩帮和碴堆，使炮碴在装碴过程中产生的粉尘尽可能的减少，同时在运输过程中减少了粉尘的飞扬。

通过每天按排专人清扫洞内道路，并进行洒水湿润道路，减少了汽车在运输过程中卷起的尘土。

5.3 喷射砼防尘

通过采用湿喷工艺，极大程度地减少了喷射砼过程中产生的粉尘。

5.4 局部通风改善通风效果

在衬砌台车作业地段，由于隧道断面有效空间被占用，通风受阻，采用在台车上安装局扇风机进行吸风，加快空气循环，改善通风效果。

5.5 加强对通风系统的管理

⑴ 风管挂设时力求顺直，减少弯曲，防止打折。在挂设风管时采用在起拱线位置每隔10m安设膨胀螺栓挂设风管，保证了风管的顺直。

⑵ 成立专门的通风管理班组，进行日常的通风管理。通风班每天对通风系统进行检查、维护，及时更换破损的风管，修补漏风的地方，根据隧道的进深接长风管，保证风管末端离掌子面的距离在10~30m，保证了通风系统的正常运行。

磨溪二号隧道出口目前已掘进1700m，通过采取合理的通风方式、风机和风管的配备、完善的通风管理制度，磨溪二号隧道出口的通风在爆破后20分钟内，离掌子面400m（即选定的安全距离）范围内空气有害气体的浓度和粉尘的含量均能达到相关通风防尘卫生标准，确保了安全距离范围内各道工序的正常进行。

⑴ 由于长期以来施工单位对通风的重视不够，形成了施工与通风矛盾的恶性循环。建立专业的通风队伍或通风班组势在必行，通过通风条件的改善确保施工工人的身体健康和施工循环的正常进行。

⑵ 采用先进的通风设备、完善的通风管理制度、合理多样的通风方式，以改善隧道施工的作业环境，加强对职工的劳动保护，确保隧道施工的稳产高产，是每个管理者在考虑施工方案时必须考虑的。

结束语   通过采用完善的通风配套和管理制度、合理的施工方案、各工序的合理落后距离（铺底落后开挖50～100m，模注砼落后铺底30～50m，挂设防水板超前模注砼20～30m），我部在磨溪二号隧道出口的施工中实现了连续的稳产高产。磨溪二号隧道出口开工于2001年8月15日，自开工第四个月起，实现单口月成洞120m，并连续8个月实现单口月成洞120m。2002年6月在隧道进深1600m的情况下实现了单口月成洞241m（2002年6月完成开挖252m，模筑砼235m，铺底263m），创造了中铁二局隧洞单口施工新纪录。

附：《磨溪二号隧道出口通风系统布置图》

 

参考文献   《水利水电工程施工组织设计手册》---中国水利水电出版社