隧道斜井通風方案

山西中南部鐵路通道ZNTJ-6標南呂梁山隧道1、2號斜井通風方案中國中鐵隧道集團二○一○年十二月南呂梁山隧道1、2號斜井通風方案一、南呂梁山隧道1、2號斜井情況簡介南呂梁山隧道1號斜井位于隧道左線左側(cè)，采用雙車道無軌運輸，與正洞交與DK304+300,斜井長2510m,綜合坡率為-11.1%。1號斜井承當正洞施工任務(wù)：左、右線起訖里程均為DK301+285～DK306+775,長5490m;其中V級圍巖97m、IV級圍巖805m、Ⅲ級圍巖600m、I級圍巖3988m,各級圍巖所占比例分別為：1.77%、14.66%、10.93%、72.64%。南呂梁山隧道2號斜井位于隧道左線左側(cè)，采用雙車道無軌運輸，與正洞交與DK309+150,斜井長2730m,綜合坡率為-11.4%。2號斜井承當正洞施工任務(wù)：左、右線起訖里程均為DK306+775～DK310+800,長4025m;其中V級圍巖1080m、IV級圍巖1345m、Ⅲ級圍巖1600m,各級圍巖所占比例分別為：26.83%、33.42%、39.75%。二、通風方案選擇及說明：蘭渝西秦嶺隧道羅家理斜井通風有成功經(jīng)歷可循，原方案1、2號斜井均采用接力式通風，后方案2號斜井改為隔離巷道式施工通風方案。具體修改原因為：1、后續(xù)斜井施工過程中2號斜井因為處于河道風口處，相較于1#通風，2#井通風相對困難，通風量需求大，主要表現(xiàn)為排煙困難，炮煙、車輛尾氣、灰塵集中于進洞200-500m之間。根據(jù)洞內(nèi)排煙需求，只能加大通風量、延長通風時間，直接導致通風本錢增加。下面是8月通風到11月份1#、2#通風耗電統(tǒng)計：月份斜井891號斜井用電〔度〕2號斜井用電〔度〕所以2號斜井存在新鮮空氣易送入，而污風不宜排出的情況，采用隔離巷道2、2號斜井線路設(shè)置有2處較大的曲線拐彎，對接力式通風風損比擬大。3、對于污風不宜排出問題，擬在2號斜井井底設(shè)置通風豎井，有效解決4、能夠通過2個近似斜井，直觀比擬兩種通風方案，采集相關(guān)數(shù)據(jù)，為附件1-1：南呂梁山隧道1#斜井接力式通風方案附件1-2：蓋雅獨頭通風方案附件2：南呂梁山隧道2#斜井隔離巷道式通風方案附件1-1：南呂梁山隧道1#斜井接力式通風方案中隧集團晉中南鐵路六分部的能耗指標；4、相關(guān)的標準、標準、指南、規(guī)那么等；隧道施工通風的目的是供應(yīng)洞內(nèi)充足的新鮮空氣，并沖淡、排除有害氣在隧道施工過程中，因為鉆爆、裝運、噴砼產(chǎn)生有害氣體和粉塵及開挖揭露地層釋放的有害氣體使隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境受到污染，必須采用機械通風的方法向洞內(nèi)供應(yīng)新鮮空氣，以稀釋有害氣體降低粉塵濃度，隧道內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境要到達以下衛(wèi)生標準：隧道中氧氣含量按體積計不得小于20%,溫度不宜高于28℃。粉塵允許濃度，含10%以上游離二氧化硅的粉塵，每m3空氣中不得大于2mg;。含游離二氧化硅在10%以下時，每m3空氣中不得大于4mg。一氧化碳最高容許濃度為30mg/m3,在特殊情況下施工人員必須進入工作面時可為100mg/m3,但工作時間不得超過30min。二氧化碳，按體積計不得大于0.5%。氮氧化物〔換算成NO2〕為5mg/m3以下。隧道內(nèi)噪聲不宜超過90dB?？茖W配置通風設(shè)施,風機型號，功率與風管直徑必須配套，到達低風阻，理論計算隧道內(nèi)需風量，風量以滿足國家標準為原那么，到達既滿足現(xiàn)次性爆破所需要排除的炮煙量和內(nèi)燃機械設(shè)備總功率分別計算，取其中最大工程單位數(shù)量說明斷面積單個掌子面一次爆破炸藥量單個掌子面洞內(nèi)最多作業(yè)人道工序總和考慮裝碴車功率出碴車功率0通風時間最低風速風管直徑m議采用20m/節(jié)風管百米漏風率%正洞最長通風m式中：q作業(yè)面每一作業(yè)人員的通風量，取3m3/min;n——作業(yè)面同時作業(yè)的最多人數(shù)，取30人。k——風量備用系數(shù)，取1.25。風算按數(shù)30算按洞內(nèi)同一時間爆破使用的最大炸藥量所產(chǎn)生的有害氣體稀釋到允許濃式中：A-掘進斷面面積，全斷面開挖55m2;t通風時間，30min;G——同一時間起爆總藥量，按鉆眼4m,進尺3m計算，火工品單耗量1.1~1.3,這里暫取1.2;那么G≈200kg;φ——淋水系數(shù)，取0.8;b炸藥爆炸后有害氣體生成量，計算取40L/kg;P通風管漏風系數(shù)，取P=1.02;L——通風長度〔22950m〕或臨界長度〔L'〕,臨界長度用公式L'=GbKIAP2=815m?！彩街蠯為紊流系數(shù)，取0.65〕。取L=min{L,L'}=75m。那么，按上式計算可得Q2=246.39m3/min按稀釋內(nèi)燃機廢氣計算需風量式中：H—內(nèi)燃機械總功，進入正洞單個作業(yè)面按1臺裝載機〔單機功率162Kw〕,1臺挖機〔單機功率110Kw〕,3臺大車〔單機功率340馬力，乘0.74轉(zhuǎn)換為功率)考慮。n-綜合考慮負荷率、機械利用率，取值0.3～0.4。這里取0.35。按最低風速計算需風量式中：Q.一最低風速需風量，m3/min;v—最小允許風速，取0.15m/s;S—隧道斷面積,55m2。經(jīng)計算正洞每個掌子面需風量Q4=107min那么，通風機要求提供風量：Q供=nKQmax式中，K高原修正系數(shù)，取K=1; Q供=1.15×1×1185.5=1304.05〔m3/min〕隧道總風壓h總=h摩總+h摩局+h其它h摩總=6.5×aLQ面Q供/D5 D——風管直徑〔m〕,斜井取2.0m,正洞按1.5m;α——風管摩擦阻力系數(shù)〔N-S2/m2〕,α=pX/8,其中p為空氣密度〔p=1.176kg/m3〕,入為達西系數(shù)〔λ=0.015〕;那么α=0.0022那么，第一階段：斜井口至井底風廊段h摩總=804(pa)第二階段：井底風廊至開挖面h摩總=1175(pa);h摩局局部性的壓力損失〔Pa〕,如風道縮小、轉(zhuǎn)彎等。通風管采取同直徑連接，沿洞身側(cè)壁布置，此局部壓力損失能夠忽略不計。h其它——其它因素增加阻力〔Pa〕,根據(jù)施工安排綜合考慮12.5%。經(jīng)計算得出，隧道總風壓為：第一階段：斜井通風h總1=904.5〔Pa〕,按獨頭壓入式通風設(shè)計,風機、通風管按井底需求第二階段：正洞開挖期間通風h總2=1322〔Pa〕按同時向3個掌子面通風設(shè)計，單個掌子面需風量為1185.5方，斜井通風機供風量為：1185.5x3=3556.5m3通風管道及設(shè)備選型通風機型號的選擇按以下三個條件：①通風機產(chǎn)生的風量不能不小于理論計算風量；②通風機直徑與選取通風管直徑不能差異差異太大；③風機全在凈空允許的情況下，盡可能采用大直徑風管配大風量通風機，以減少能耗損失的原那么，按同時向3個作業(yè)面送風考慮。南呂梁山1#斜井及正洞通風將按兩步接力的形式施工采用混合式方式。在斜井段采用2臺2×182KW軸流風機向井底風囊供風，正洞4個工作面進口方向2個面布設(shè)2臺2×110KW軸流風機、2#井方向布設(shè)2臺2×75軸流風機，并在三叉口位置設(shè)置2臺37KW射流風機向斜井方向抽出污風，以提高污濁空氣的向外流動，斜井井身段風管選用直徑2米的通風軟管，正洞段選用直徑1.5米的通風軟管按最長通風距離進口方向3000米計算。名稱型號功率〔KW〕風機62臺中速6155軸流風機002臺中速49低速7軸流風機〔552臺中速5低速5軸流風機高速551臺中速5低速5拉鏈風管平均百米漏風率0.02,摩阻系數(shù)0.02每節(jié)長度20m/節(jié)或10m/節(jié)。SLF系列2臺1、計算方法：通風機按照每500米增加一級功率計算，開機時間均按照每茬炮2小時〔出渣1.5小時，噴漿及其他0.5小時〕通風計算開挖每循環(huán)1.5米計算，共計1687個循環(huán)。電費0.8元/度。所需設(shè)備及材料：通風機1臺，型號：185x2KW風管：2m直徑，2530m電費消耗：〔30×2+60×2+185+185+60+185x2〕x1687/4x2x0.8=661340元3、正洞通風階段：此時井口通風機16小時運轉(zhuǎn)，洞內(nèi)根據(jù)條件通風，按同時向3個掌子面送風計算。所需設(shè)備及材料：通風機2臺，型號：185x2KW通風機4臺，型號：110x2KW總功率：1620KW設(shè)備投入：250000×2+115000×4=960000(185x2+185x2+(185+60)x2+185x2x2+185x2x2+45x2x3+110x3+(110+17)x3+110x2x3)x2x1500x0.8=30199200元總計：31820540元由專業(yè)技術(shù)人員進展通風技術(shù)及工、機、料的管理，風管吊裝必須做到平直、順，并拉緊吊穩(wěn)，防止褶皺，以減小管路沿程阻力和局部阻力，在與為減少阻力，當外徑不同的風機與風管連接時，應(yīng)以大小頭鐵皮管節(jié)過渡，過渡節(jié)長度以3~5m為宜。風機應(yīng)設(shè)專人值班，根據(jù)具體情況開關(guān)風機和調(diào)節(jié)風機的風量，以到達通風的每個階段均應(yīng)進展一次系統(tǒng)的測試，測試內(nèi)容包括氣象條件、管路風量和風壓、作業(yè)區(qū)段的有害氣體和粉塵濃度以及風機安設(shè)位置對各斷面加強日常通風檢測，保證充足的風量和風壓，并且要保護通風管路，防洞口風機需要安設(shè)在距離洞口30m以外的上風向，防止發(fā)生污風循環(huán)；風管出風口距開挖工作面的距離不許超過45m。因為所選擇的風管直徑較大，必須保證隧道有充足的凈空，防止發(fā)生過采用無軌運輸時，運輸車輛的尾氣排放口必須安設(shè)凈化裝置，以降低對采用水幕降塵器降塵、濕式鑿巖，出碴前用水淋濕全部石碴等措施降低附件1-2：蓋雅壓入式通風方案30860540x30%=9258162元附件2南呂梁山隧道2#斜井隔離巷道式施工通風方案中隧集團晉中南鐵路六分部1.行業(yè)事實：獨頭壓入〔含接力〕式通風對于長度近5km的施工通風距離不可行，業(yè)界尚無成功案例，可見資訊為約3.5km且后期通風效果并不理想；獨頭混合式通風理論上是可行的，但是因為局部循環(huán)風、3次接力〔本隧道〕導致的多處電力配置可能需要12螺旋式上升一樣，以輕型管道和軸流式通風機為根基的施工通風模式也有其階段性閾值仍然像茫茫黑夜中盲然航海的一葉扁舟；(2)根據(jù)近20余年隧道通風的實踐和經(jīng)歷可初步認為常規(guī)隧道施工通風長度能力的主要限制點，首先在于軸流式通風機的能力，雖然約10年來制造行業(yè)進展了大量的探索，但根本處于改良日本軸流式通風機的階段；其次在于輕型正壓通風管的的各種限制，自上世紀90年代初仿制日本拉鏈式通風管以來，業(yè)界僅僅主攻連接方式、材質(zhì)、懸掛方式的改良，從而導致獨頭壓入長度的瓶頸；其三在于沒有輕型、經(jīng)濟的負壓通風管面世，致使隧道工程師不便將通風機較為自由地安裝于期待的位置；(3)上述三方面限制之中任何一方面的突破都會使隧道施工通風產(chǎn)生進步，于是我們想到借助巷道式通風的思路，只要在施工運輸?shù)耐ǖ乐懈綦x出一個滿足我們需求的巷道去替代負壓通風管就能夠產(chǎn)生一個飛躍；(4)中鐵隧道的杭州分公司在甬臺溫鳳凰山隧道的磚砌巷道不能稱為成功，積累了很多珍貴的經(jīng)歷，但在關(guān)角隧道的初步實踐已經(jīng)顯現(xiàn)出成功的曙光，一處借鑒關(guān)角隧道在渝利鐵路長洪嶺斜井的再度實踐已經(jīng)初步顯示過程成果；所以隔離巷道式通風應(yīng)該、也必然是隧道施工通風獨頭長度飛躍的一塊基石，但從經(jīng)濟性方面而言可能比擬適宜于非大斷面隧道。3.概念：隔離巷道式通風就是用不透風的隔板將施工通道或隧道上部隔離形成通風巷4.經(jīng)濟性預(yù)測：根據(jù)業(yè)界同仁的實踐、編制者的經(jīng)歷、對方案與費用之間的直感初步認為，隔離巷道式通風雖然設(shè)施費用較高但在效果、總體經(jīng)濟性、可達施工長度方面均具備明顯優(yōu)勢。上述判斷的根底在于對通風機能耗在隧道施工通風總體費用方面所占的比例根據(jù)南呂梁山2#斜井及正洞設(shè)計、施工組織模式的資源配置、下述的計算等情況，擬將施工通風分為4個階段，各階段示意如下：斜井長2730mⅡV-VV抽入，方案在斜井井底設(shè)置通風豎井一座：豎井直徑1500mm,深約345m。通風豎井能夠大大加快污風排出，減少洞內(nèi)射流風機的安裝或運行時間，必要時在通四、通風計算工作面最小允許風速V≥0.15m/s;巷道內(nèi)最大允許風速V≤15m/s;通風管內(nèi)允許最大風速V≤24m/s;計算；參數(shù)：340馬力〔功率250KW,排氣量20L/min〕出碴車6臺砼罐車〔功率213KW,排氣量20L/min〕1臺，ZL50C內(nèi)燃裝載機(功率162KW)2臺，PC200挖掘機(功率170KW)1臺1.5T農(nóng)用車(功率17KW)2臺，工作人員20人，斜井斷面面積48m2。式中β內(nèi)燃機產(chǎn)生的有害氣體,按照有凈化裝置機械產(chǎn)生的CO氣體為0.09×10-3K——允許濃度(0.01%)N每人每分鐘呼吸所需新鮮空氣量，取為4m3min參數(shù)：340馬力〔功率250KW,排氣量20L/min〕出碴車6臺，ZL50C內(nèi)燃裝載機(功率162KW)1臺，PC200挖掘機(功率170KW)1臺1.5T農(nóng)用車(功率17KW)3臺，工作人員35人正洞開挖斷面面積按53m2。Q=V/K(m3/min)+N×M,其中v=ZpP式中β內(nèi)燃機產(chǎn)生的有害氣體,按照有凈化裝置機械產(chǎn)生的CO氣體為0.09×10-3K——允許濃度(0.01%)N每人每分鐘呼吸所需新鮮空氣量，取為4m3/min;按照2個工作面同時出碴和另外2個工作面分別處于初期支護工作階段進展組合〔以2臺干式噴射機作業(yè)，單臺風量需求為900m3/min〕,正洞施工所需最大風量為7374m3分別按巷道內(nèi)最大允許風速為15m/s和24m/s檢算，所需巷道面積分別為8.3m2和5.2m2,以巷道摩阻和漏風率合計影響度20%計算所需巷道面積分別9.96m2和6.24m五、通風設(shè)備與材料選型名稱型號速度風壓〔Pa〕功率高速5中速高速0中速0備選主扇風速33m/s,風量2364m3/min,功率37KW風速30.9m/s風量3727.6m3/min,功率55KW軟風管或10m,過風面積2.5m2。軟風管或100m,過風面積3.1m2。射流風機選用37-55kw規(guī)格即可，需安裝5臺，每個掌子面1臺，三岔口1臺。按上述通風管漏風率和斜井、正洞最大通風距離分別為1500m、1700m檢算所需通風管直徑分別為1860mm、1720mm,即所需通風管直徑為1800mm。六、考前須知2.斜井初支構(gòu)造擬安裝隔板高程上下約1m范圍須保證初支的密實、平順，以便于隔板密封；并在此部位預(yù)留橫梁安設(shè)接口或預(yù)埋件，以策應(yīng)隔板橫梁安設(shè)；4.轉(zhuǎn)入第四階段須滿足正洞各個工作面開挖均到達100m及其以上，且穿插口處完成七、經(jīng)濟性比擬達的通風效果。通風機按照每500米增加一級功率計算，開機時間渣1.5小時，噴漿及其他0.5小時〕通風計算，開挖每天3個循環(huán)計算。電費0.8元/度。風管布180元/米，彩鋼瓦35元/m2,C型鋼架按28元/m。2、中隔板骨架采用C型鋼。根據(jù)每階段通風是做的不同，本錢測算如下：第一階段：斜井開挖小于1500,本階段主要采用常規(guī)通風,所需設(shè)備及材料為：220KW通風機一臺，風管布1500米。材料費：風管：1500×180=270000電費：(16x2+34x2+110×2)x0.8x2x535/3=91306元第二階段：斜井開挖至井底，通風機下井至1500位置，巷道敷設(shè)1500米。材料費：彩鋼瓦：6x35x1500=315000鋼架：1000x6x28=168000電費：(16x2+34x2)x0.8x2x357/2=2