一种高瓦斯特长隧道施工通风方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种高瓦斯特长隧道施工通风方法。

背景技术：

随着国家铁路建设的大力发展，一些长隧道乃至特长隧道也渐渐多了起来，通风也就成了一个关键性的难题，常规压入式通风、巷道式通风的通风距离较长，风量、风速损失较大，造成成本增加，且回风效果较差。难以满足长隧道乃至特长隧道的通风要求。于是采用竖井通风形式在越来越多的高瓦斯长隧道中成了一个必要的组成部分。通过超深竖井通风技术减少通风距离，一方面给从事施工的作业人员提供良好的工作环境，减少由于通风散烟条件差给工作人员身体健康造成危害；另一方面，可以节约成本，提高经济效益。但已有竖井通风技术只是将竖井做为自然排风通道使用，进风方式未改变，并未从根本上解决高瓦斯特长隧道施工的通风难题。

技术实现要素：

本发明提供一种高瓦斯特长隧道施工通风方法，根据施工进度分为两个阶段进行通风，竖井贯通前，采用正洞口、斜井洞口压入式通风，竖井贯通后，正洞口通风形式不变，斜井工区经竖井取风，斜井排风。通过不同阶段，不同工区两种通风模式合理配合，不但改善了通风效果，而且能大幅降低施工成本。同时通过设置风电闭锁和瓦电闭锁系统，有效降低了高瓦斯隧道施工风险，从而保证施工人员的人身安全。

本发明采取的技术方案：一种高瓦斯特长隧道施工通风方法，所述隧道根据施工进度分为两个阶段进行通风；

第一阶段：在通风竖井贯通前，隧道两端正洞口30m外各设置一台轴流风机ⅰ，且轴流风机ⅰ的出风端通过风管ⅰ将新鲜空气送至洞内工作面；隧道一侧的斜井洞口30m外各设置两台轴流风机ⅱ，且两台轴流风机ⅱ的出风端分别通过风管ⅱ将新鲜空气送至洞内两端工作面；

第二阶段：在通风竖井贯通后，隧道两端正洞口压入式通风形式不变的前提下，根据洞内工作面的施工进度，洞内自工作面起每隔500m增设一台射流风机ⅰ直至洞口，使污风经射流风机ⅰ接续沿隧道两端正洞口排出；所述通风竖井位于远离斜井一侧，且通风竖井的进风口位于地表低洼地带，通风竖井的底部具有横通道，并使横通道与正洞通过隔墙封闭；将斜井洞口外的两台轴流风机ⅱ移至横通道内，将两条风管ⅱ移至正洞内并设置在远离斜井一侧；所述两条风管ⅱ穿过隔墙分别与两台轴流风机ⅱ的出风端连接，将通风竖井进入的新鲜空气通过风管ⅱ送至洞内两端工作面，根据洞内两端工作面的施工进度，洞内自工作面起每隔500m增设一台射流风机ⅱ，使污风经射流风机ⅱ接续自斜井排出。

进一步，分别按施工隧道爆破排烟、允许最低风速、瓦斯涌出量、洞内同时工作的最多人数和稀释洞内使用内燃机废气来计算隧道施工通风所需风量，并选取其中的最大值；再根据通风所需风量最大值，选取所述轴流风机ⅰ、轴流风机ⅱ、射流风机ⅰ、射流风机ⅱ的型号，且轴流风机ⅱ、射流风机ⅰ、射流风机ⅱ必须为防爆型产品。

所述隧道内设置瓦电闭锁和风电闭锁系统并设定工作条件；所述瓦电闭锁和风电闭锁系统的工作条件是根据实时检测工作面附近的瓦斯浓度和风速来设定的，具体包括以下方面：

(1)当瓦斯浓度≥0.3％时，发出声光报警；

(2)当瓦斯浓度≥0.5％或当轴流风机、射流风机中的任意一个停止工作时，或回风风速＜0.5m/s时，发出控制信号实现隧道断电；

(3)当瓦斯浓度＜0.5％且轴流风机、射流风机恢复工作时，解除闭锁，隧道供电恢复。

进一步，施工时衬砌台车前后两侧及洞内洞室部位设置局扇，且衬砌台车前后两侧设置的局扇的出风口朝向污风排出方向，洞室部位设置的局扇的出风口朝向洞内。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、本发明根据隧道掘进长度实施分阶段通风方案，保证了高瓦斯隧道通风效果，稀释了隧道内的瓦斯浓度，具有节能减排的效果，能大幅降低施工成本；同时通过设置风电闭锁和瓦电闭锁系统，有效降低了高瓦斯隧道施工风险，从而保证施工人员的人身安全。

2、本发明在隧道进、出口工区和竖井贯通前斜井工区，采用压入式通风，这样可以避免在隧道施工初期存在浪费通风资源的情况，有利于降低施工通风成本，在竖井贯通后，采用竖井进风，斜井排风通风系统，能够缩短风管长度，使供风效果更好。

3、本发明通过设置在竖井底部横通道内设置两台轴流风机将新鲜空气沿通风管分别送至掌子面附近，从而将掌子面附近的瓦斯迅速稀释，同时采用射流风机加速隧道内气体的流动性，使隧道内的污浊空气自斜井快速流向洞外，从而保证隧道的通风良好、施工安全。相比已有已有竖井通风技术只是将竖井做为自然排风通道使用，竖井比斜井新鲜空气进入量大，掌子面附近的瓦斯稀释快，施工安全性更高。

4、本发明通风竖井的进风口位于地表低洼地带，且轴流风机设置在竖井底部。由于低洼地带气压低，保证了竖井新鲜空气的进入量。轴流风机设置在竖井底部能够大幅度缩短风管长度，使供风效果更好。

5、本发明施工时通过在衬砌台车前后两侧及洞内洞室部位设置局扇，有利于将这些位置积聚的瓦斯快速混合到流动的气流中，避免瓦斯不断积聚而导致安全事故。

附图说明

图1为本发明竖井贯通前通风示意图；

图2为本发明竖井贯通后通风示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2描述本发明的一种实施例。

第一步：分别按施工隧道爆破排烟、允许最低风速、瓦斯涌出量、洞内同时工作的最多人数和稀释洞内使用内燃机废气来计算隧道施工通风所需风量，并选取其中的最大值；再根据通风所需风量最大值，选取所述轴流风机ⅰ2、轴流风机ⅱ4、射流风机ⅰ6、射流风机ⅱ8的型号，且轴流风机ⅱ4、射流风机ⅰ6、射流风机ⅱ8必须为防爆型产品。同时在隧道内设置瓦电闭锁和风电闭锁系统并设定工作条件。

第二步：在通风竖井1贯通前，隧道两端正洞口30m外各设置一台轴流风机ⅰ2，且轴流风机ⅰ2的出风端通过风管ⅰ3将新鲜空气送至洞内工作面(掌子面)；隧道一侧的斜井洞口30m外各设置两台轴流风机ⅱ4，且两台轴流风机ⅱ4的出风端分别通过风管ⅱ5将新鲜空气送至洞内两端工作面(掌子面)；

第三步：在通风竖井1贯通后，隧道两端正洞口压入式通风形式不变的前提下，根据洞内工作面的施工进度，洞内自工作面起每隔500m增设一台射流风机ⅰ6直至洞口，使污风经射流风机ⅰ6接续沿隧道两端正洞口排出；所述通风竖井1位于远离斜井一侧，且通风竖井1的进风口位于地表低洼地带，通风竖井1的底部具有横通道7，并使横通道7与正洞通过隔墙9封闭；将斜井洞口外的两台轴流风机ⅱ4移至横通道7内，将两条风管ⅱ5移至正洞内并设置在远离斜井一侧；所述两条风管ⅱ5穿过隔墙9分别与两台轴流风机ⅱ4的出风端连接，将通风竖井1进入的新鲜空气通过风管ⅱ5送至洞内两端工作面(掌子面)，根据洞内两端工作面的施工进度，洞内自工作面起每隔500m增设一台射流风机ⅱ8，使污风经射流风机ⅱ8接续自斜井排出。

所述瓦电闭锁和风电闭锁系统的工作条件是施工时实时检测工作面附近的瓦斯浓度和风速来设定的，具体包括以下方面：

(1)当瓦斯浓度≥0.3％时，发出声光报警；

(2)当瓦斯浓度≥0.5％或当轴流风机、射流风机中的任意一个停止工作时，或回风风速＜0.5m/s时，发出控制信号实现隧道断电；

(3)当瓦斯浓度＜0.5％且轴流风机、射流风机恢复工作时，解除闭锁，隧道供电恢复。

在实施第二步、第三步通风的同时，施工时在衬砌台车前后两侧及洞内洞室部位设置局扇，且衬砌台车前后两侧设置的局扇的出风口朝向污风排出方向，洞室部位设置的局扇的出风口朝向洞内。有利于将这些位置积聚的瓦斯快速混合到流动的气流中，避免瓦斯不断积聚而导致安全事故。

本发明进、出口工区采用洞口压入式通风。而斜井工区通风是以竖井贯通为节点，竖井贯通前采用自斜井洞口压入式通风，竖井贯通后采用自竖井吸入式通风，自斜井排风的创新通风方式，大幅度缩短风管长度，使供风效果更好。改变了已有技术竖井贯通前后，斜井工区压入式通风方式不变，导致随施工进度增加，风管长度不断加长，加之斜井长度比竖井要长很多，风力损耗较大，使自斜井洞口压入式通风的通风效果越来越差，一般情况下只能更换更大功率的风机克服损耗，导致通风成本大幅增加。此外，本发明进、出口工区以及斜井工区均采用间隔设置射流风机的方式加快回风风速，进一步改善了通风效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。