通風(fēng)豎井在瓦斯隧道施工中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上通風(fēng)豎井在瓦斯隧道施工中的應(yīng)用摘 要: 為滿足高瓦斯隧道施工通風(fēng)的需求，通過對(duì)南呂梁山隧道通風(fēng)方式的比選，通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)，通風(fēng)豎井的利用，通風(fēng)設(shè)施的布置等方面的研究，利用通風(fēng)豎井的通風(fēng)方式改善了南呂梁山隧道高瓦斯地段的施工通風(fēng)效果，為類似的工程建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞: 通風(fēng)豎井；瓦斯隧道；施工通風(fēng) 0 引言隨著鐵路建設(shè)的發(fā)展，穿越煤層的瓦斯隧道數(shù)量不斷增多，發(fā)生瓦斯爆炸和燃燒事故的施工隧道也偶有發(fā)生，瓦斯事故防治是瓦斯隧道施工中的一個(gè)極其重要的安全問題，而加強(qiáng)通風(fēng)是保障瓦斯隧道施工安全的主要方法，通風(fēng)豎井作為輔助通風(fēng)措施也常用在一些長大隧道施工通風(fēng)及運(yùn)營通風(fēng)中，但關(guān)于通

2、風(fēng)豎井在瓦斯隧道施工通風(fēng)中應(yīng)用的研究并不多，我國修建的云臺(tái)山隧道1、青山隧道2、圓梁山隧道3、紅石巖隧道4、三聯(lián)隧道5等都是瓦斯隧道，在其修建過程中都遇到過施工通風(fēng)的問題6-7，因此有必要結(jié)合南呂梁山隧道研究在瓦斯隧道施工中如何利用利用通風(fēng)豎井更好地解決現(xiàn)場的通風(fēng)問題，改善瓦斯隧道施工通風(fēng)，提高瓦斯隧道施工安全，為以后同類工程提供借鑒。1 南呂梁山隧道概況南呂梁山隧道進(jìn)口里程為DK298+175，出口里程為DK321+618，全長23443m，為雙洞單線隧道，本隧道位于山西省臨汾市境內(nèi)，隧道線路貫穿于南呂梁山山脈以東及臨汾盆地邊緣丘陵區(qū)。隧道進(jìn)口端位于蒲縣境內(nèi)，出口端位于臨汾市堯都區(qū)與洪洞縣交

3、界處，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，線間距30m。隧道正洞在 DK299+440DK300+747段洞身穿越穿過二疊系山西組、石炭系太原組，由粉砂泥巖、砂巖、灰?guī)r、頁巖及煤層組成，該地區(qū)煤礦歷史上發(fā)生過多起瓦斯爆炸事故。隧址區(qū)煤系地層厚度約236m，含煤13層，煤層總厚9.66m，含煤系數(shù)8.4%，地質(zhì)判定為高瓦斯，存在煤與瓦斯突出、煤層自燃發(fā)火的可能性。隧道正洞DK309+720DK310+820段從石炭系太原組等煤系地層以下地層穿過，由于位于劉家莊向斜核部，洞頂距離上方11#煤層最短約95m，煤系地層中的瓦斯氣體和地下水可能沿著構(gòu)造裂隙向隧道運(yùn)移。施工運(yùn)輸方式采用無軌運(yùn)輸。南呂梁山隧道進(jìn)口工區(qū)承擔(dān)里

4、程為DK298+175DK301+747，全長為3572m的獨(dú)頭施工，隧道斷面積為50m2，由于南呂梁山隧道進(jìn)口工區(qū)通風(fēng)距離長，隧道斷面小，而且是高瓦斯工區(qū)，施工通風(fēng)難度較大。2 瓦斯隧道通風(fēng)豎井的設(shè)計(jì)2.1 位置的選擇南呂梁山隧道使用通風(fēng)豎井的目的是在穿煤層施工時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，保證施工安全，因此豎井位置的選擇首先要考慮的是煤層位置，還要考慮通風(fēng)阻力、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形條件等因素。豎井位置應(yīng)選擇在隧道上方靠近煤層的地方，能盡快排出穿煤層施工時(shí)隧道內(nèi)的瓦斯，且應(yīng)選擇在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較好的地層中。其上幾個(gè)因數(shù)可能相互影響，相互制約，但瓦斯隧道豎井位置的選取主要取決于煤層的位置，并

5、結(jié)合其它因素綜合分析、比較才能選出最為合理的豎井位置。 隧道正洞在DK300+180DK300+900之間為高瓦斯工區(qū)，在高瓦斯工區(qū)內(nèi)根據(jù)地勘資料推測，隧道正洞將分別揭穿1#、2#、8#、9#、11#煤層，如表1。表1 預(yù)測隧道正洞揭煤里程及煤層情況表揭露煤層煤層厚度 （m）煤層傾角 (°)與隧道正洞的交角 (°)揭煤里程 (m)1#0.453679DK300+4952#3.803679DK300+5868#1.303679DK300+8309#0.653679DK300+85711#5.603679DK300+900由于本隧道在DK299+650DK301+000之間為煤

6、系地層段，為了保證能第一時(shí)間消除隧道施工的瓦斯隱患、綜合考慮隧道埋深、巖層地質(zhì)、地形條件等因數(shù)，本隧道通風(fēng)豎井選取的位置為DK299+570，且在兩條平行隧道的中間位置。2.2 直徑的確定    通風(fēng)豎井的直徑可由通過豎井的最大風(fēng)量以及經(jīng)濟(jì)風(fēng)速確定，其中通過豎井的最大風(fēng)量Q由通風(fēng)計(jì)算可得，經(jīng)濟(jì)風(fēng)速可計(jì)算修建豎井的費(fèi)用及施工期間的通風(fēng)電力費(fèi)用均為最小時(shí)的風(fēng)速。即： （2-1）式中： d豎井直徑，m； Q通過豎井的風(fēng)量，m3/s； 經(jīng)濟(jì)風(fēng)速，m/s。3 利用通風(fēng)豎井的通風(fēng)方式3.1 雙洞單線隧道一般情況下的施工通風(fēng)方式第一階段采用送風(fēng)式通風(fēng)，如圖1所示圖1送風(fēng)式通風(fēng)示意圖第二階

7、段采用射流巷道式通風(fēng)，如圖2所示圖2 射流巷道式通風(fēng)示意圖按照鐵路瓦斯隧道施工技術(shù)規(guī)范8要求，瓦斯隧道各開挖面必須有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)?？紤]到南呂梁山隧道為高瓦斯隧道，在穿煤層施工時(shí)必須保證每個(gè)工作面有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，并能極快地稀釋和排出洞內(nèi)的有害氣體，經(jīng)反復(fù)計(jì)算、論證，并結(jié)合南呂梁山隧道現(xiàn)場情況，最終確定的通風(fēng)方案為：在豎井未貫通之前采用傳統(tǒng)的送風(fēng)式通風(fēng)（見圖1），豎井貫通以后利用通風(fēng)豎井進(jìn)行混合式通風(fēng)（見圖3）。圖3豎井貫通后通風(fēng)示意圖圖4 豎井剖面圖從本隧道的通風(fēng)方案上可以看出，豎井貫通以后，新風(fēng)由洞外220kW的軸流風(fēng)機(jī)通過軟風(fēng)管送到掌子面，污風(fēng)及瓦斯從掌子面沿隧道從通風(fēng)豎井排出，同時(shí)洞外

8、新風(fēng)通過隧道口流入，稀釋隧道內(nèi)的有害氣體，再由排風(fēng)主扇通過通風(fēng)豎井排出洞外，由此，洞口到豎井段能保持一定風(fēng)速的新鮮風(fēng)流。3.2 揭煤期間施工通風(fēng)方式瓦斯隧道施工中的揭煤，即石門從最小巖柱起，揭開煤層，煤門掘進(jìn)，石門全斷面進(jìn)入頂（底）板巖石2m止的整個(gè)過程，石門揭煤突出危險(xiǎn)性比掘進(jìn)工作面嚴(yán)重。經(jīng)預(yù)測揭煤有突出危險(xiǎn)時(shí)，揭煤前必須編制揭煤通風(fēng)方案，揭煤時(shí)嚴(yán)格按通風(fēng)方案實(shí)施，確保安全。揭煤通風(fēng)方案是石門揭煤的加強(qiáng)通風(fēng)措施，在相對(duì)較短的揭煤過程中實(shí)施，是揭煤的安全保障，需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。下面通過圖示簡單介紹南呂梁山隧道進(jìn)口工區(qū)揭煤期間利用豎井的通風(fēng)方式。如圖5所示圖5 揭煤期間利用豎井的通風(fēng)示意圖 根

9、據(jù)南呂梁山隧道施工組織設(shè)計(jì)中可以看出，在本隧道施工期間，若有一個(gè)掌子面在揭煤施工，則另一邊隧道停止所有施工，并封閉隧道內(nèi)所有橫通道，使兩個(gè)隧道都是獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，互不串風(fēng)，如圖5，左線在揭煤施工時(shí)，將豎井所在的橫通的風(fēng)門設(shè)置在右側(cè)，右線停止所有施工，并撤出所有人員，左線加大送風(fēng)量到掌子面，污風(fēng)從豎井排出；反之如果右線揭媒，將豎井所在橫通道的風(fēng)門設(shè)置在左側(cè)，左線停止的所有施工，撤出人員，右線加大送分量。 從圖5中可以看出，通風(fēng)豎井的作用是提前排出揭媒掌子面的污風(fēng)，若有瓦斯也提前被排出洞外，同時(shí)從洞口引進(jìn)新風(fēng)，保持洞口到豎井段處于新風(fēng)流中，有效地防止此段區(qū)間的瓦斯積聚。降低瓦斯事故發(fā)生的概率，提高瓦

10、斯隧道施工的安全系數(shù)。4 利用豎井以后的通風(fēng)效果 南呂梁山隧道在啟用通風(fēng)豎井后很快就進(jìn)入煤系地層（DK299+650DK301+000），在進(jìn)入煤系地層以后偶有瓦斯?jié)舛犬惓Ｇ闆r，在2011年10月6日左線掌子面響炮后瓦斯?jié)舛葹?.24%，在2011年12月23日右線掌子面響炮后瓦斯?jié)舛葹?.23%，經(jīng)通風(fēng)30分鐘后瓦斯?jié)舛榷紴?.00%。為了檢測利用豎井后的通風(fēng)效果，分別對(duì)隧道左、右線掌子面進(jìn)行CO濃度檢測，檢測結(jié)果如圖6所示圖6 掌子面炮后CO濃度隨時(shí)間的變化從上圖可以看出，利用通風(fēng)豎井以后，南呂梁山隧道掌子面響炮后的CO濃度在通風(fēng)10min后降到鐵路隧道施工規(guī)范9規(guī)定的最大允許濃度以內(nèi)，隨

11、后在30min后基本能降為0ppm，通風(fēng)效果良好。5 瓦斯隧道施工通風(fēng)利用通風(fēng)豎井的優(yōu)缺點(diǎn)普通隧道施工通風(fēng)如果沒有通風(fēng)豎井，則洞內(nèi)污風(fēng)通過隧道排出洞外，污風(fēng)將流經(jīng)整個(gè)施工隧道沿線，由于瓦斯密度比空氣小，可能沿程的瓦斯會(huì)集聚到隧道拱頂某一凹洞或者其它容易集聚的地方，因此整個(gè)隧道施工沿線都可能會(huì)因?yàn)橥咚辜鄱a(chǎn)生瓦斯爆炸的危險(xiǎn)。利用通風(fēng)豎井以后，施工地點(diǎn)的有害氣體及瓦斯將提前通過通風(fēng)豎井排出洞外，減少豎井位置到洞口這段距離由于瓦斯集聚產(chǎn)生瓦斯爆炸的危險(xiǎn)，由此可以看出，通風(fēng)豎井在瓦斯隧道施工通風(fēng)上是能夠更好地保障施工安全，提高作業(yè)環(huán)境的品質(zhì)。增加通風(fēng)豎井的缺點(diǎn)是，增加了隧道施工的土建成本，增加了排風(fēng)

12、主扇設(shè)備的購置及運(yùn)行費(fèi)用。6 結(jié)語長大高瓦斯隧道的施工通風(fēng)是否良好關(guān)系到整個(gè)隧道施工人員的健康安全，良好的通風(fēng)效果可以極快地稀釋隧道巖層溢出的瓦斯，較快地排出隧道內(nèi)的有害氣體，因此一個(gè)好的通風(fēng)方案顯的尤為重要，通風(fēng)豎井作為隧道施工通風(fēng)的輔助措施能夠提高瓦斯隧道通風(fēng)效果，如果我們能運(yùn)用得當(dāng)，將能解決很多通風(fēng)難題。參考文獻(xiàn)1 周校光.云臺(tái)山隧道瓦斯隧道施工設(shè)備配置方案探討J.巖土工程界，2003，6（7）：72-74.2 高偉，羅占夫，趙軍喜.射流通風(fēng)技術(shù)在青山隧道中的應(yīng)用J.隧道建設(shè)，2006，26（3）：29-31.3 李永生，羅占夫，趙軍喜.淺談射流通風(fēng)技術(shù)在圓梁山隧道施工通風(fēng)中的應(yīng)用J.隧道建設(shè)，2004，24（2）：21-24.4 劉石磊.紅石巖隧道出口工區(qū)瓦斯監(jiān)測技術(shù)J.隧道建設(shè)，2007，27（增刊1）：65-69.5 劉石磊，羅占夫，尹冬梅.三聯(lián)隧道高瓦斯工區(qū)施工通風(fēng)技術(shù)J.隧道建設(shè)，2010，30（1）：71-77.6 楊