尹德仁

摘要：通風是高瓦斯隧道施工的核心，是整個建設周期內的重要環(huán)節(jié)。特長高瓦斯隧道采用巷道式通風既能保證通風效果又可以節(jié)約能源，結合渝昆新復線昭通至瀘州高速公路坪上高瓦斯隧道闡述了公路特長高瓦斯隧道巷道式通風設計與計算、風機的選取、連續(xù)不間斷通風措施等關鍵技術，對特長瓦斯隧道施工通風有指導性作用。

關鍵詞：公路特長高瓦斯隧道;巷道式通風;設計;連續(xù)不間斷;

引言

隨著云、貴、川等地交通建設大力發(fā)展，山嶺公路隧道逐年增多，隧道長度也在不斷刷新，同時因西南地區(qū)賦存大量煤層和天然氣，涌現出一批公路特長高瓦斯隧道，通風成為了關鍵性的施工技術。目前公路高瓦斯隧道通風是參照煤礦巷道和鐵路瓦斯隧道通風的要求進行設與施工，針對特長高瓦斯隧道施工通風技術仍然缺少研究結果，技術上受到限制，而且有豐富的施工經驗和較好技術的單位少之又少，出現了通風效果差、耗電大等問題。所以，有必要對公路特長高瓦斯隧道施工通風技術進行研究，通過實踐工程案例總結技術與經驗。根據公路雙線隧道的特點，特長隧道可充分利用橫通道和斜井，采用巷道式通風縮短通風距離，既能保證通風效果，又可以達到節(jié)能降造的效果。

1 工程簡介

坪上隧道為高速公路雙線隧道，左線全長5973m，右線全長5997m，左、右線間距30米，最大縱坡1.8%，最小曲線半徑1200m，全隧圍巖破碎，節(jié)理裂隙很發(fā)育，穿二疊系上統宣威組含煤地層，被F2斷層分隔左右兩側，煤層段全長3300米，通過對附近興隆煤礦相關資料的查閱確定了該地層含7層煤，其中主采煤層為二疊系上統宣威組（P2x）C1、C5煤層，噸煤瓦斯含量8.05m3。設計從進、出口雙向掘進，為了加強通風排煙效果，項目建設初期通過變更優(yōu)化在線路左側增設2個斜井（1#斜井長540米，縱坡11%;2#斜井長740m，縱坡5.7%;）。

2 通風設計

該隧道原施工通風方案是各作業(yè)面都采用了洞口獨頭壓入式通風施工技術，最大供風長度2800m，施工過程中由于特殊地質原因導致各作業(yè)面施工進度不同，出現了誤差的問題，導致最大供風增加到長度3500m，如果不調整施工技術繼續(xù)采用壓入式通風串聯風機會加大耗電量，通風效果差。通過方案比選優(yōu)化后，決定當斜井工區(qū)與進、出口工區(qū)貫通后全隧采用巷道式通風，利用斜井排放污風。

斜井工區(qū)與進、出口工區(qū)聯通以后，根據調整后的施工方案，采用了巷道式通風，左、右洞洞口四臺風機移至左洞小里程方向距斜井口不小于50米處，穿過車行橫通道分別向左、右洞作業(yè)面供風，供風最大長度2000米，污風通過斜井和右洞排出洞外。左洞作為主供風通道，為加大新鮮風攝入量，同時避免污風回流，從左洞洞口向風機方向每500米安裝一臺（B）SSF-No11.2/37防爆射流風機，斜井內安裝一臺（B）SSF-No11.2/37防爆射流風機增加排放污風速度（圖1），除風筒穿行通道外，其余所有橫通道采用風門封閉。根據瓦斯隧道要求洞內風機位置需安裝防爆移動變壓器做供風獨立電源，洞內四臺SDFNO12.5（2x132Kw）風機進行防爆改裝，風筒采用?1.6m阻燃、抗靜電纖維螺旋風筒。在二襯臺車頂部、預留洞室、緊急停車帶等容易聚集瓦斯處采用（B）SDS-N010防爆局扇輔助通風。

3 通風計算

3.1 技術參數

坪上隧道高瓦斯段是Ⅳ級圍巖設計采用上下臺階開挖的設計方法，上臺階開挖后的最大斷面為65m2，仰拱施作后最大有效通風斷面為87m2，周長為36m;

1）一次爆破最大耗藥量。正洞采用上下臺階開挖施工技術，計算掌子面爆破時最大同時起爆炸藥量A=q×S×L×K修正=218kg。（q取1.4，K取1，每循環(huán)進尺按2.4m計。）

2）洞內施工作業(yè)人員為80人，要求供給每人的新鮮空氣為4m3/min。

3）爆破后通風排煙時間t<30min。

4）管道百米漏風β=1.5%。

5）風管內摩擦阻力系數λ=0.00225。

6）該隧道瓦斯絕對涌出量最大為0.61m3/min

3.2 需風量計算

正洞所需風量計算見下表1。

3.3 通風設備選型計算

正洞通風設備選型計算見下表2。

風機選用SDF-13.0/2×132型隧道軸流風機，風量1695-3300m3/min，高效風量2691m3/min>2496m3/min，風壓930-5920Pa>5158Pa，確保滿足正洞施工過程對于良好通風條件的要求。各作業(yè)面安裝兩臺相同風機（一臺為備用風機），當瓦斯壓力位于0.15Mpa～0.74 Mpa時或瓦斯涌出量>0.3m3/min時，將啟動備用風機加強通風，同時增設瓦斯排放孔25～30個，當瓦斯壓力>0.74Mpa或單孔瓦斯涌出量>0.5 m3/min時，安全隱患較大，必須立即停工，封閉掌子面另做專門處理。正洞施工過程的通風原則應該嚴格遵循“合理布局，優(yōu)化匹配，防漏降阻，嚴格管理、確保效果”。

4 24小時連續(xù)不間斷施工通風措施

高瓦斯隧道要求洞內必須24小時連續(xù)不間斷通風，因此隧道內必須配備與主風機同等型號的備用風機，且必須配有備用電源（自發(fā)電機組）。在以往的施工過程中很難實現連續(xù)不間斷通風，例如在接長或更換風筒時、二襯臺車行走時、仰拱和掌子面爆破時都要停風，針對這些情況，坪上隧道施工中采取了以下措施，達到了連續(xù)不階段通風要求。

（1）洞內采用雙風筒供風，主風機更換風筒時立即啟動備用風機，風筒間使用拉鏈式連接便于拆換，保證掌子面連續(xù)通風。

（2）由于公路單線隧道成洞斷面較小，采用直徑為1.6m的軟質風筒無法順直穿過二襯臺車，臺車行走時受其影響需停風30min左右，為了解決該問題，坪上隧道二襯臺車在橫梁與立柱連接處安裝了?140mm喇叭口型鋼風筒（圖2），采用變截面風筒，將風筒從?160mm變至?140mm后穿過鋼風筒接至距掌子面5m處（圖3），有效解決了臺車行走停風的問題。

（3）掌子面、下導坑、仰拱爆破時對風筒損壞很大，因此爆破過程中風筒需收至二襯臺車位置，此項工作是在風機停風狀態(tài)下操作。將備用風機的風筒與主風機風筒分別設在拱腰對稱位置的兩側，同時順接至已澆仰拱端頭，當作業(yè)面爆破作業(yè)收風筒時，開啟備用風機，達到連續(xù)不間斷通風要求。

5 結束語

公路特長高瓦斯隧道巷道式通風施工要注意下幾點：

（1）公路特長高瓦斯隧道設計時要高度重視施工通風環(huán)節(jié)，合理設置斜井或豎井等排煙通道。

（2）施工通風設計時要利用斜井和橫通道，合理選擇風機位置，確定最有利的排污風通道，風機距離洞口較遠時需設射流風機引導新鮮風，避免污風回流，風筒布置時要盡量順直，減少風阻，封閉橫通道，局部瓦斯易聚積部位應設防爆局扇。

（3）通風計算過程中要充分考慮需風量和風阻損失，合理選配風機及風筒，節(jié)約電能。

（4）通風是高瓦斯隧道防止瓦斯聚積最關鍵的程序，施工過程中要嚴格按24小時連續(xù)不間斷通風要求執(zhí)行。

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