小断面隧道独头长距离通风施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及小断面隧道独头长距离通风领域，特别涉及一种小断面隧道独头长距离通风施工方法。
【背景技术】
[0002]随着国家铁路跨越式发展，大量的高等级铁路开工建设，由于受到设计时速和地形的限制，在近几年开工建设了众多长大山岭隧道，长大隧道施工均采用斜井或平导与正洞平行施工，以加快隧道施工进度。但斜井(平导)施工通风是一个难以克服的技术难题，尤其是小断面隧道施工期间通风排烟的诸多难题。
[0003]隧道掘进时，由于钻眼，炸药爆破，装渣，喷射混泥土，内燃机和运输车辆的排气，洞内氧气太少，开挖时地层中放出混杂各种有害气体与岩尘，使洞内狭窄空间的空气非常混浊污浊，大大的对人体健康威胁影响严重，必须向洞内供给新鲜的空气，排除有害气体，降低粉尘浓度，有效通用的方法就是使用各种通风机和风道来排尘通风。
[0004]在小断面隧道独头长距离通风施工中，由于正洞断面小，独头掘进的距离很长，所以其通风效果难以控制，在国内，做到通风效果良好，每人供应新鲜空气充足的情况下，一般成本较高，同时结构复杂，不方便维修更换设备。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种通风效果良好，成本低，方便维修更换设备的小断面隧道独头长距离通风施工方法。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
一种小断面隧道独头长距离通风施工方法，其步骤为:
A，分析污染源以及确定通风标准；
B，设计通风系统；
C，隧道通风参数计算，选定风机，实施方案；
所述通风系统具体为，在正洞施工期间，在斜井外洞口设置风机，采用压入式通风方式，风管伸入正洞，并向正洞两个工作面前进方向支出，在斜井内洞口两侧设置射流风机，其射流方向均朝向斜井内洞口 ；压入的风通过风管吹向工作面后，变相像斜井内洞口返回，带动污染气体一起流动，射流风机帮助了污染气体的流动，两个方向返回的空气在斜井内洞口处汇合，通过斜井把污染空气排出，本方案在成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段保安营隧道1#斜井(单车道斜井)的施工中，达到了良好的通风效果，同时结构简单，方便维修更换设备，而其成本在施工中也得到了良好的控制，并减少了爆破后排烟时间，加快了隧道施工循环进度。
[0006]作为本发明的优选方案，斜井施工期间，在斜井外洞口设置风机，采用压入式通风方式，风管伸入斜井底部，结构简单，只需一个风机，成本低，同时该结构在正洞施工期间可以继续使用，只需加长风管即可，节约成本。
[0007]作为本发明的优选方案，斜井外洞口的风机安装位置距外洞口为15-20m，该风机位于外洞口外上风向位置，保证风管、风机在同一直线上。风机位于洞口外上风向位置，避免洞内压出废气循环进入风机形成二次污染。
[0008]作为本发明的优选方案，所述风管的出风口距工作面距离< 20m，且大于等于10m，保证能将风送到工作面保证通风的基础上，同时保证风管不被爆破飞石损坏。
[0009]作为本发明的优选方案，风机出风口位置设置高压水喷头，利用通风机的风压使高压水雾化，送入隧道内工作面，隧道内施工温度过高，并且部分施工地区气候干燥，该方案可以使工作面温度、湿度相对适宜，减少隧道内污染源，同时改善工人工作环境。
[0010]作为本发明的优选方案，风管挂于斜井顶部，进入正洞后挂于衬砌边墙上，距底板5m的位置，与底板之间留出空间，方便气体的流动。
[0011]作为本发明的优选方案，所述风管挂于钢丝绳吊挂线上，所述钢丝绳吊挂线通过膨胀式挂钩挂于设计位置。
[0012]作为本发明的优选方案，当一个工作面爆破后需要集中通风时，将另一个工作面的风管在正洞交叉口的位置用绳索锁紧，减少通风量，以增加爆破后的工作面的通风量。
[0013]作为本发明的优选方案，步骤A中，断面开挖时风速不小于0.25m/s，供风量保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min，保证施工进度的同时，保证了隧道内的空气质量。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果:
通风效果良好，成本低，方便维修更换设备，减少爆破后排烟时间，加快隧道施工循环进度。
[0015]【附图说明】:
图1为本发明斜井施工期间示意图；
图2为本发明正洞施工期间示意图；
图3为一个工作面爆破后需要集中通风时的通风示意图。
[0016]图中标记:1_斜井内洞口，2-风管，3-斜井外洞口，4-风机，5-射流风机，6-A工作面方向，7-B工作面方向，8-绳索。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0018]实施例1
本实施例结合近年来隧道施工通风技术的发展，以成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段保安营隧道1#斜井(单车道斜井)为例，保安营隧道起讫里程LXD4K1+070?LXD4K14+396，全长13326m，最大埋深877m，设计为单线隧道，净空尺寸4.5mX 6.6m。为满足施工工期、防灾救援、施工通风需要，隧道设3座斜井:其中1#斜井长2460m，坡度8.6%，承担LXD4K4+313?LXD4K6+815段2502m正洞施工，最大独头掘进长度4475m ;2#斜井长1898m，坡度10%，承担LXD4K6+815?LXD4K9+500正洞施工2685m，最大独头掘进长度4583m ；3#斜井长884m，坡度9%，承担LXD4K9+500?LXD4K14+396正洞施工4896m，最大独头掘进长度4034m。斜井均采用单车道无轨运输方式，净空尺寸5mX6m (宽X高)，每250m设错车道，错车道净空7.3m X 6.5m(宽X高)，下面以该斜井为例进行小断面隧道独头长距离通风设计，其中对施工通风风量、风压、通风系统布置、通风机选择等作出了详细设计，其概括步骤为:
A，分析污染源以及确定通风标准(其中包括断面开挖时风速不小于0.25m/s，供风量保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。)；
B，设计通风系统；
C，隧道通风参数计算，选定风机4，实施方案；
所述通风系统具体为，在正洞施工期间，在斜井外洞口 3设置风机4，采用压入式通风方式，风管2伸入正洞，并向正洞两个工作面前进方向支出，在斜井内洞口 I两侧设置射流风机5，其射流方向均朝向斜井内洞口 I，斜井施工期间，在斜井外洞口 3设置风机4，采用压入式通风方式，风管2伸入斜井底部，斜井外洞口 3的风机4安装位置距外洞口为15-20m，该风机4位于外洞口外上风向位置，所述风管2的出风口距工作面距离< 20m，且大于等于1m0
[0019]风机4出风口位置设置高压水喷头，利用通风机4的风压使高压水雾化，送入隧道内工作面，风管2挂于斜井顶部，进入正洞后挂于衬砌边墙上，距底板5m的位置，所述风管2挂于钢丝绳吊挂线上，所述钢丝绳吊挂线通过膨胀式挂钩挂于设计位置。
[0020]当一个工作面爆破后需要集中通风时，将另一个工作面的风管2在正洞交叉口的位置用绳索8锁紧。
[0021]具体的施工步骤为:
A、隧道施工中的主要污染源分析 Al爆破污染源
爆破产生的炮烟，主要成分为CO、SO2, CO2, NO等；
A2柴油机污染源
柴油机产生的废气。柴油机生产的有害物质为:为CO、SO2, NO2, NO、NO5^，但主要是CO、SO2、NOx;
A3围岩释放污染源
围岩中释放的有害气体，如甲烧(CH4)、硫化氧(H2S)等，其中甲烧气体易燃易爆，硫化氢气体易燃易爆且具有剧毒性；
A4其他污染源
主要是作业人员的呼吸产生的CO2，锚喷支护形成大量的粉尘和其他小型机具产生的污染等。
[0022]B、洞内通风标准
BI风速和风量要求:断面开挖时风速应不小于0.25m/s (煤巷允许最小风速)，供风量应保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。
[0023]B2压入式进风管2 口设在洞外20m处，并做成烟囱式，防止污染空气再流入洞内。
[0024]B3通风管2靠近工作面的距离:压入式通风管2的出风口距工作面不宜大于20m，吸出式通风管2吸风口不宜小于5m。
[0025]B4隧道中空气质量要求:一氧化碳(CO)浓度不大于30mg/m3;二氧化碳(CO2)按体积计不得大于0.5% ;氮氧化物(勵2)在5mg/m3以下；含10%以上游离二氧化硅的粉尘，不得大于2mg/m3，含10%以下游离二氧化硅的粉尘，不得大于4mg/m3。
[0026]B5设计高地温为28°C?37°C，工业卫生标准不高于28°C，确保施工人员及机械设备安全,需加强通风。
[0027]C、通风系统设计
Cl斜井施工期间的施工通风
该阶段因只进行斜井施工，需风量较小，所以采取在斜井洞口布置轴流式风机4采取压入式通风方法来解决洞内的通风问题。此阶段考虑斜井最大通风长度2460m。斜井施工均采用无轨运输。斜井施工通风平面布置见图1，其中A工作面方向6、B工作面方向7是具体工程中隧道所通的两个方向，该实施例中A为成都方向，B为昆明方向。
[0028]C2正洞施工期间的施工通风
进入正洞施工后，正洞分两个工作面进行开挖，考虑正洞最大通风距离2015m，斜井2460m,独头通风达到4475m，且是单台风机4供应两个工作面的风量，压力较大。为保证通风效果，加快污浊空气快速排出，考虑在正洞各工作面前进的相反方向布置射流风机5。正洞施工通风平面布置见图2。
[0029]D、隧道通风计算
本隧道施工运输系统全部采用无轨运输，隧道断面小，独头通风距离长。根据影响通风因素(隧道有害气体涌出量、洞内允许最小风速、洞内同一时间最多工作人员数量、稀释洞内爆破炮烟时间、稀释内燃机废气)进行计算。此处仅以正洞施工通风作详细计算说明。
[0030]Dl按隧道瓦斯涌出量计算采用公式 Q1= Q O14XK/ (η- η。)
式中=Qch4—瓦斯绝对涌出量2m3/min ；
K一瓦斯涌出的不均衡系数，取1.6 ；
η—工作面允许的瓦斯浓度，取0.3% ；
Iitl一送入风流中