小断面隧道独头长距离通风施工方法

文档序号:8296320阅读:1029来源:国知局
小断面隧道独头长距离通风施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及小断面隧道独头长距离通风领域,特别涉及一种小断面隧道独头长距离通风施工方法。
【背景技术】
[0002]随着国家铁路跨越式发展,大量的高等级铁路开工建设,由于受到设计时速和地形的限制,在近几年开工建设了众多长大山岭隧道,长大隧道施工均采用斜井或平导与正洞平行施工,以加快隧道施工进度。但斜井(平导)施工通风是一个难以克服的技术难题,尤其是小断面隧道施工期间通风排烟的诸多难题。
[0003]隧道掘进时,由于钻眼,炸药爆破,装渣,喷射混泥土,内燃机和运输车辆的排气,洞内氧气太少,开挖时地层中放出混杂各种有害气体与岩尘,使洞内狭窄空间的空气非常混浊污浊,大大的对人体健康威胁影响严重,必须向洞内供给新鲜的空气,排除有害气体,降低粉尘浓度,有效通用的方法就是使用各种通风机和风道来排尘通风。
[0004]在小断面隧道独头长距离通风施工中,由于正洞断面小,独头掘进的距离很长,所以其通风效果难以控制,在国内,做到通风效果良好,每人供应新鲜空气充足的情况下,一般成本较高,同时结构复杂,不方便维修更换设备。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足,提供一种通风效果良好,成本低,方便维修更换设备的小断面隧道独头长距离通风施工方法。为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种小断面隧道独头长距离通风施工方法,其步骤为:
A,分析污染源以及确定通风标准;
B,设计通风系统;
C,隧道通风参数计算,选定风机,实施方案;
所述通风系统具体为,在正洞施工期间,在斜井外洞口设置风机,采用压入式通风方式,风管伸入正洞,并向正洞两个工作面前进方向支出,在斜井内洞口两侧设置射流风机,其射流方向均朝向斜井内洞口 ;压入的风通过风管吹向工作面后,变相像斜井内洞口返回,带动污染气体一起流动,射流风机帮助了污染气体的流动,两个方向返回的空气在斜井内洞口处汇合,通过斜井把污染空气排出,本方案在成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段保安营隧道1#斜井(单车道斜井)的施工中,达到了良好的通风效果,同时结构简单,方便维修更换设备,而其成本在施工中也得到了良好的控制,并减少了爆破后排烟时间,加快了隧道施工循环进度。
[0006]作为本发明的优选方案,斜井施工期间,在斜井外洞口设置风机,采用压入式通风方式,风管伸入斜井底部,结构简单,只需一个风机,成本低,同时该结构在正洞施工期间可以继续使用,只需加长风管即可,节约成本。
[0007]作为本发明的优选方案,斜井外洞口的风机安装位置距外洞口为15-20m,该风机位于外洞口外上风向位置,保证风管、风机在同一直线上。风机位于洞口外上风向位置,避免洞内压出废气循环进入风机形成二次污染。
[0008]作为本发明的优选方案,所述风管的出风口距工作面距离< 20m,且大于等于10m,保证能将风送到工作面保证通风的基础上,同时保证风管不被爆破飞石损坏。
[0009]作为本发明的优选方案,风机出风口位置设置高压水喷头,利用通风机的风压使高压水雾化,送入隧道内工作面,隧道内施工温度过高,并且部分施工地区气候干燥,该方案可以使工作面温度、湿度相对适宜,减少隧道内污染源,同时改善工人工作环境。
[0010]作为本发明的优选方案,风管挂于斜井顶部,进入正洞后挂于衬砌边墙上,距底板5m的位置,与底板之间留出空间,方便气体的流动。
[0011]作为本发明的优选方案,所述风管挂于钢丝绳吊挂线上,所述钢丝绳吊挂线通过膨胀式挂钩挂于设计位置。
[0012]作为本发明的优选方案,当一个工作面爆破后需要集中通风时,将另一个工作面的风管在正洞交叉口的位置用绳索锁紧,减少通风量,以增加爆破后的工作面的通风量。
[0013]作为本发明的优选方案,步骤A中,断面开挖时风速不小于0.25m/s,供风量保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min,保证施工进度的同时,保证了隧道内的空气质量。
[0014]与现有技术相比,本发明的有益效果:
通风效果良好,成本低,方便维修更换设备,减少爆破后排烟时间,加快隧道施工循环进度。
[0015]【附图说明】:
图1为本发明斜井施工期间示意图;
图2为本发明正洞施工期间示意图;
图3为一个工作面爆破后需要集中通风时的通风示意图。
[0016]图中标记:1_斜井内洞口,2-风管,3-斜井外洞口,4-风机,5-射流风机,6-A工作面方向,7-B工作面方向,8-绳索。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0018]实施例1
本实施例结合近年来隧道施工通风技术的发展,以成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段保安营隧道1#斜井(单车道斜井)为例,保安营隧道起讫里程LXD4K1+070?LXD4K14+396,全长13326m,最大埋深877m,设计为单线隧道,净空尺寸4.5mX 6.6m。为满足施工工期、防灾救援、施工通风需要,隧道设3座斜井:其中1#斜井长2460m,坡度8.6%,承担LXD4K4+313?LXD4K6+815段2502m正洞施工,最大独头掘进长度4475m ;2#斜井长1898m,坡度10%,承担LXD4K6+815?LXD4K9+500正洞施工2685m,最大独头掘进长度4583m ;3#斜井长884m,坡度9%,承担LXD4K9+500?LXD4K14+396正洞施工4896m,最大独头掘进长度4034m。斜井均采用单车道无轨运输方式,净空尺寸5mX6m (宽X高),每250m设错车道,错车道净空7.3m X 6.5m(宽X高),下面以该斜井为例进行小断面隧道独头长距离通风设计,其中对施工通风风量、风压、通风系统布置、通风机选择等作出了详细设计,其概括步骤为:
A,分析污染源以及确定通风标准(其中包括断面开挖时风速不小于0.25m/s,供风量保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。);
B,设计通风系统;
C,隧道通风参数计算,选定风机4,实施方案;
所述通风系统具体为,在正洞施工期间,在斜井外洞口 3设置风机4,采用压入式通风方式,风管2伸入正洞,并向正洞两个工作面前进方向支出,在斜井内洞口 I两侧设置射流风机5,其射流方向均朝向斜井内洞口 I,斜井施工期间,在斜井外洞口 3设置风机4,采用压入式通风方式,风管2伸入斜井底部,斜井外洞口 3的风机4安装位置距外洞口为15-20m,该风机4位于外洞口外上风向位置,所述风管2的出风口距工作面距离< 20m,且大于等于1m0
[0019]风机4出风口位置设置高压水喷头,利用通风机4的风压使高压水雾化,送入隧道内工作面,风管2挂于斜井顶部,进入正洞后挂于衬砌边墙上,距底板5m的位置,所述风管2挂于钢丝绳吊挂线上,所述钢丝绳吊挂线通过膨胀式挂钩挂于设计位置。
[0020]当一个工作面爆破后需要集中通风时,将另一个工作面的风管2在正洞交叉口的位置用绳索8锁紧。
[0021]具体的施工步骤为:
A、隧道施工中的主要污染源分析 Al爆破污染源
爆破产生的炮烟,主要成分为CO、SO2, CO2, NO等;
A2柴油机污染源
柴油机产生的废气。柴油机生产的有害物质为:为CO、SO2, NO2, NO、NO5^,但主要是CO、SO2、NOx;
A3围岩释放污染源
围岩中释放的有害气体,如甲烧(CH4)、硫化氧(H2S)等,其中甲烧气体易燃易爆,硫化氢气体易燃易爆且具有剧毒性;
A4其他污染源
主要是作业人员的呼吸产生的CO2,锚喷支护形成大量的粉尘和其他小型机具产生的污染等。
[0022]B、洞内通风标准
BI风速和风量要求:断面开挖时风速应不小于0.25m/s (煤巷允许最小风速),供风量应保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。
[0023]B2压入式进风管2 口设在洞外20m处,并做成烟囱式,防止污染空气再流入洞内。
[0024]B3通风管2靠近工作面的距离:压入式通风管2的出风口距工作面不宜大于20m,吸出式通风管2吸风口不宜小于5m。
[0025]B4隧道中空气质量要求:一氧化碳(CO)浓度不大于30mg/m3;二氧化碳(CO2)按体积计不得大于0.5% ;氮氧化物(勵2)在5mg/m3以下;含10%以上游离二氧化硅的粉尘,不得大于2mg/m3,含10%以下游离二氧化硅的粉尘,不得大于4mg/m3。
[0026]B5设计高地温为28°C?37°C,工业卫生标准不高于28°C,确保施工人员及机械设备安全,需加强通风。
[0027]C、通风系统设计
Cl斜井施工期间的施工通风
该阶段因只进行斜井施工,需风量较小,所以采取在斜井洞口布置轴流式风机4采取压入式通风方法来解决洞内的通风问题。此阶段考虑斜井最大通风长度2460m。斜井施工均采用无轨运输。斜井施工通风平面布置见图1,其中A工作面方向6、B工作面方向7是具体工程中隧道所通的两个方向,该实施例中A为成都方向,B为昆明方向。
[0028]C2正洞施工期间的施工通风
进入正洞施工后,正洞分两个工作面进行开挖,考虑正洞最大通风距离2015m,斜井2460m,独头通风达到4475m,且是单台风机4供应两个工作面的风量,压力较大。为保证通风效果,加快污浊空气快速排出,考虑在正洞各工作面前进的相反方向布置射流风机5。正洞施工通风平面布置见图2。
[0029]D、隧道通风计算
本隧道施工运输系统全部采用无轨运输,隧道断面小,独头通风距离长。根据影响通风因素(隧道有害气体涌出量、洞内允许最小风速、洞内同一时间最多工作人员数量、稀释洞内爆破炮烟时间、稀释内燃机废气)进行计算。此处仅以正洞施工通风作详细计算说明。
[0030]Dl按隧道瓦斯涌出量计算采用公式 Q1= Q O14XK/ (η- η。)
式中=Qch4—瓦斯绝对涌出量2m3/min ;
K一瓦斯涌出的不均衡系数,取1.6 ;
η—工作面允许的瓦斯浓度,取0.3% ;
Iitl一送入风流中
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