一种高速铁路瓦斯隧道的通风方法与流程

本发明涉及隧道通风技术，尤其涉及一种高速铁路瓦斯隧道的通风方法。
背景技术：
：近年来，随着技术的不断发展，高速铁路等隧道工程建设项目越来越多，由于在施工中不可避免地遇到煤层、采空区等含瓦斯地质，因而，瓦斯隧道的安全施工成为高速铁路施工的重点关注问题。目前，瓦斯隧道施工一般采用压入式通风稀释法，使得隧道内的瓦斯浓度降低至非爆炸浓度以下以及对人体有害浓度以下，并能够逐步将瓦斯气体挤排出隧道外。对于较长的铁路隧道，具有瓦斯风险的段落往往较短，但目前的高速铁路瓦斯隧道的通风方法，为了保证施工安全，在整个高速铁路隧道内配置通风设备，并按照瓦斯隧道标准进行强化式通风。这样，在瓦斯出露量小、浓度低、持续时间长的情况下，如果在整个隧道内配置通风设备，并长时间采用强化通风方式，导致通风成本高，通风设备容易出现故障。另一方面，如果在瓦斯隧道施工中对瓦斯的认识不深，通风设备配置不当，又容易造成瓦斯爆炸事故的发生，危及作业人员生命安全，导致重大财产损失，使得瓦斯隧道的施工安全性较低。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例提供一种高速铁路瓦斯隧道的通风方法，能够提升施工安全性，降低隧道施工成本。第一方面，本发明实施例提供一种高速铁路瓦斯隧道的通风方法，包括：设置在隧道进口和预先设置的横洞采用压入式通风方式；在隧道洞口布设第一功率阈值的第一通风设备；在隧道洞内横洞与正洞交界处布设第二功率阈值的第二通风设备，在进入主洞后，超过预先设置的距离阈值后布设第三功率阈值的第三通风设备，所述第一功率阈值大于所述第二功率阈值，所述第二功率阈值大于所述第三功率阈值。结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述方法还包括：在隧道弯道处布设将污浊风流引至洞外高处排放的轴流风机。结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述在隧道弯道处布设将污浊风流引至洞外高处排放的轴流风机包括：在每个洞口安装2台110kw轴流风机，其中1台运行，1台备用，通过φ1.5m具有阻燃、抗静电的双抗风管将新鲜空气送至掌子面；在洞外距洞口30m处设通风机，风管最前端距掌子面5m，并且前55m采用可折叠风管。结合第一方面，在第一方面的第三种实施方式中，所述方法还包括：对包含塌腔、模板台车、加宽段、避车洞的特殊段落增加局扇或设置高压风，对于非特殊段落采用射流风机卷吸升压以提高风速。结合第一方面的第三种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，所述对包含塌腔、模板台车、加宽段、避车洞的特殊段落增加局扇或设置高压风包括：在掌子面至模板台车的地段设置移动式局扇，所述移动式局扇通过将轴流风机安装在平板车上形成，所述移动式局扇配合软风管供风；在掌子面至模板台车地段的死角、塌腔部位用高压风将瓦斯引出；在每个隧道的紧急避车洞处设置5.5kw局扇一台。结合第一方面，在第一方面的第五种实施方式中，所述方法还包括：在距离放炮点第一距离阈值范围内，如果检测到风流中的瓦斯浓度达到预先设置的瓦斯第一浓度阈值，禁止放炮。结合第一方面，在第一方面的第六种实施方式中，所述方法还包括：在开挖风流中和距离电动机及其开关第二距离阈值范围内，如果检测到风流中的瓦斯浓度达到预先设置的瓦斯第二浓度阈值，停止工作和电机运转，撤出人员，切断电源。结合第一方面，在第一方面的第七种实施方式中，所述方法还包括：对高速铁路瓦斯隧道的通风进行通风管理。结合第一方面、第一方面的第一种至第七种中任一种实施方式，在第一方面的第八种实施方式中，所述获取所述第一功率阈值包括：计算隧道通风量；计算压入式有效长度需要风量；计算风机入口所需风速；将所述隧道通风量、压入式有效长度需要风量以及风机入口所需风速应用于预先设置的风机功率计算公式，得到所述第一功率阈值。结合第一方面的第八种实施方式，在第一方面的第九种实施方式中，所述计算隧道通风量的公式如下：式中，q为隧道通风量；qch4为试算瓦斯绝对涌量；bg为工作面允许瓦斯浓度；bgo为送入风流中的瓦斯浓度；k为瓦斯涌出不均匀系数。本发明实施例提供的一种高速铁路瓦斯隧道的通风方法，通过设置在隧道进口和预先设置的横洞采用压入式通风方式；在隧道洞口布设第一功率阈值的第一通风设备；在隧道洞内横洞与正洞交界处布设第二功率阈值的第二通风设备，在进入主洞后，超过预先设置的距离阈值后布设第三功率阈值的第三通风设备，所述第一功率阈值大于所述第二功率阈值，所述第二功率阈值大于所述第三功率阈值，能够提升施工安全性，降低隧道施工成本。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明的实施例一高速铁路瓦斯隧道的通风方法流程示意图；图2为本发明的实施例二高速铁路瓦斯隧道的通风方法流程示意图；图3为本发明的实施例三y结构示意图；具体实施方式下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明的实施例一高速铁路瓦斯隧道的通风方法流程示意图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：步骤101，设置在隧道进口和预先设置的横洞采用压入式通风方式；本实施例中，作为一可选实施例，预先设置的横洞为1#横洞。图2为本发明的实施例二进口工区压入式通风平面布置示意图。图3为本发明的实施例三1#横洞工区压入式通风平面布置示意图。步骤102，在隧道洞口布设第一功率阈值的第一通风设备；本实施例中，作为一可选实施例，第一通风设备的主风机采用sdf(b)-6-no18，功率389kw，布置于隧道洞口。步骤103，在隧道洞内横洞与正洞交界处布设第二功率阈值的第二通风设备，在进入主洞后，超过预先设置的距离阈值后布设第三功率阈值的第三通风设备，所述第一功率阈值大于所述第二功率阈值，所述第二功率阈值大于所述第三功率阈值。本实施例中，作为一可选实施例，第二通风设备的主风机采用sdf(b)-6-no16型(防爆型，每台功率206kw)进行接力，距离阈值设置为100m，主洞进入后，超过100米，再增加一台sdf(b)-4-no11型(防爆型，每台功率107kw)。本实施例中，采用的风机型号参数如表1。表1本实施例中，作为一可选实施例，通风设备的功率依据有害气体的容许浓度标准以及隧道参数确定，其中，隧道参数包括：隧道通风量、压入式有效长度需要风量以及风机入口所需风速。有害气体的容许浓度标准如表2表2气体名称允许浓度标准(ppm)备注co24(30mg/m3)co2按空气体积计，不得大于0.5％nox10(5mg/m3)h2s10本实施例中，作为一可选实施例，获取所述第一功率阈值包括：a11，计算隧道通风量；本实施例中，作为一可选实施例，可以按照隧道瓦斯涌出量计算隧道通风量，具体公式如下：式中，q为隧道通风量；qch4为试算瓦斯绝对涌量，作为一可选实施例，qch4＝0.05：0.42m3/min。bg为工作面允许瓦斯浓度，作为一可选实施例，bg＝0.5％。bgo为送入风流中的瓦斯浓度，作为一可选实施例，bgo＝0。k为瓦斯涌出不均匀系数，作为一可选实施例，k＝1.5。本实施例中，取qch4＝0.42m3/min，则计算得到的隧道通风量为：本实施例中，作为另一可选实施例，还可以按照洞内最小风速计算隧道通风量，具体公式如下：q＝vmin*s式中，q为隧道通风量；vmin为掌支面断面面积；s为风流速度。本实施例中，作为一可选实施例，vmin＝160m2，s＝0.5*60m/min，则计算得到的隧道通风量为：q＝160*0.5*60＝480m3/min本实施例中，作为再一可选实施例，还可以按照隧道瓦斯涌出量计算得到的第一隧道通风量以及按照洞内最小风速计算得到的第二隧道通风量中的较大者作为隧道通风量，具体公式如下：本实施例中，采用如上参数，则最终确定的隧道通风量为480m3/min。a12，计算压入式有效长度需要风量；本实施例中，作为一可选实施例，利用下式计算压入式有效长度需要风量：式中，qm为压入式有效长度需要风量；q0为掌支面需保证风量；l为从预先设置的横洞进入到贯通最远距离。本实施例中，掌支面需保证风量取q0＝4800m3/min，预先设置的横洞为1#横洞，从1#横洞进入到贯通最远距离为3795米，掌支面需保证风量为480m3/min，则计算得到的压入式有效长度需要风量为：a13，计算风机入口所需风速；本实施例中，作为一可选实施例，利用下式计算风机入口所需风速：式中，vo为风机入口所需风速；a为风筒截面积。本实施例中，作为一可选实施例，采用直径为1.5m的风筒，qm＝8813.80m3/min，则计算得到的风机入口所需风速为：a14，将所述隧道通风量、压入式有效长度需要风量以及风机入口所需风速应用于预先设置的风机功率计算公式，得到所述第一功率阈值。本实施例中，作为一可选实施例，利用下式计算风机功率：式中，p为风机功率；ρ为空气密度。本实施例中，取ρ＝1.2kg/m3，其它参数如上，则计算得到的风机功率为：p＝0.5*1.2*83.16*83.16*8813.8÷60÷1000＝609.5kw本实施例中，其他的功率阈值可依据上式进行计算，不同的是其中的具体参数值。本实施例中，作为一可选实施例，该方法还包括：在隧道弯道处布设将污浊风流引至洞外高处排放的轴流风机。本实施例中，作为一可选实施例，在弯道处增加外抽风机，以将污浊风流引至洞外高处排放，从而保证隧道内空气加快流通，避免随新鲜风流进入洞内。本实施例中，作为一可选实施例，在隧道弯道处布设将污浊风流引至洞外高处排放的轴流风机包括：在每个洞口安装2台110kw轴流风机，其中1台运行，1台备用，通过φ1.5m具有阻燃、抗静电的双抗风管将新鲜空气送至掌子面；在洞外距洞口30m处设通风机，风管最前端距掌子面5m，并且前55m采用可折叠风管。这样，在放炮时，可以将该55m的可折叠风管迅速缩至炮烟抛掷区以外。本实施例中，作为另一可选实施例，该方法还包括：对包含塌腔、模板台车、加宽段、避车洞的特殊段落增加局扇或设置高压风，对于非特殊段落采用射流风机卷吸升压以提高风速。本实施例中，作为一可选实施例，隧道回风风速按0.5m/s设计，为防止瓦斯积聚，对塌腔、模板台车、加宽段、避车洞等处增加局扇进行解决，对于一般段落采用射流风机卷吸升压以提高风速，从而解决回风流瓦斯的层流问题。本实施例中，作为再一可选实施例，对包含塌腔、模板台车、加宽段、避车洞的特殊段落增加局扇或设置高压风包括：在掌子面至模板台车的地段设置移动式局扇，所述移动式局扇通过将轴流风机安装在平板车上形成，所述移动式局扇配合软风管供风，以增加瓦斯易聚集地段的风速，防止瓦斯聚集；在掌子面至模板台车地段的死角、塌腔部位用高压风将瓦斯引出。具体方案为根据瓦斯检测结果对其吹入高压风，将其聚集的瓦斯吹出，使之与回风混合后排出。在每个隧道的紧急避车洞处设置5.5kw局扇一台，以吹散该处聚集的瓦斯。本实施例中，作为再一可选实施例，该方法还包括：在距离放炮点第一距离阈值范围内，如果检测到风流中的瓦斯浓度达到预先设置的瓦斯第一浓度阈值，禁止放炮。本实施例中，第一距离阈值为20m，瓦斯第一浓度阈值为1％，如果放炮地点20m以内风流中的瓦斯浓度达到1％时，严禁放炮。本实施例中，作为再一可选实施例，该方法还包括：在开挖风流中和距离电动机及其开关第二距离阈值范围内，如果检测到风流中的瓦斯浓度达到预先设置的瓦斯第二浓度阈值，停止工作和电机运转，撤出人员，切断电源。本实施例中，第二距离阈值为20m，瓦斯第二浓度阈值为1.5％，如果开挖风流中和电动机及其开关附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止工作和电机运转，撤出人员，切断电源，进行处理。本实施例中，作为再一可选实施例，该方法还包括：对高速铁路瓦斯隧道的通风进行通风管理。本实施例中，作为一可选实施例，对高速铁路瓦斯隧道的通风进行通风管理包括：b11，成立专人的通风安装、使用、维修、维护的通风班组，每天进行巡检，保证管路顺直，无死弯、漏洞，开机人员每天按班组对风机运行进行记录登记；b12，通风系统安装后，首先由项目部组织人员对通风设施进行验收，确认通风效果是否与设计相符，其次，项目部组织人员每周对通风进行定期检查；b13，钻眼、喷锚、出碴运输、安装格栅钢架、掌子面塌方、塌方处理、瓦斯浓度大于或者等于0.5％时，设置风机高速运转，加强检测确保洞内任一处瓦斯浓度降至0.5％以下才能施工；b14，风机的停运、关开、变速由监控中心专人负责调度指挥，并且做好相应的记录并签认后备查；其他任何人不准擅自停机，当移动模板台车时，风机采取低档位供风，以保证供风的连续性。b15，通风设施安装完正常运转后，每10天进行1次全面测风，对掌子面和其他用风地点，根据实际需要随时测风，每次测风结果做好记录并写在测风地点的记录牌上；若风速不能满足规范要求，采用适当的措施，进行风量调节。本实施例中，作为一可选实施例，可以设置风速传感器监测风速，在隧道内掌子面及回风地点分别设置瓦斯传感器，在通风设备中设置风机开停传感器。b16，每7天在风管进风、出风口测一次风速及风压，并计算漏风率，确保送至掌子面的风量与设计相符；如漏风率大于1％，分析查找原因，尽快改正。b17，隧道通风实行施工、监理管理制度。必须提出申请，逐级上报，根据停风时间长短由施工单位和监理单位审批后方可实施。具体包括：(1)停风在30分钟以内的，由架子队长报工区总工审核同意后，再报副总监审核批准后方可停风。(2)停风时间超过30min的，由架子队报项目部总工审核同意后，再报总监批准实施。(3)停风前必须确保洞内所有人员已经撤离，并切断电源；恢复通风前，必须检测瓦斯浓度，经当班瓦检工检测，在局部通风机及其开关附近10m以内风流中瓦斯浓度都不超过0.5％时方可由指定人员开启局部通风机，由瓦斯传感器监控洞内瓦斯浓度，当瓦斯浓度高于0.5％时报警。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12