瓦斯公路隧道施工通风技术研究范文

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摘要：在开挖隧道工程时，实施有效的通风方案，以此确保隧道开挖过程中洞内的通风良好是保障开挖人员生命安全的前提。基于此，本文主要结合实际隧道开挖工程选取合适的通风技术，详细介绍通风方案的具体措施，并对其通风效果进行验证，为其它将建工程提供技术参考。

关键词：公路隧道；瓦斯；通风；施工技术

1引言

瓦斯的主要组成成分是甲烷（CH4），在进行隧道开挖的过程中，如果隧道穿越煤层以及沥青层，那么当该区域内的围岩破碎或存在的节理裂隙发育就会造成开挖过程出现瓦斯气体泄露。瓦斯气体极易发生爆炸，当瓦斯气体在隧道内发生爆炸时，周围温度能达到2000℃以上，且瓦斯爆炸后会快速消耗隧道内氧气，并产生有害气体，造成开挖人员身体不适，甚至直接造成人员伤亡。本次选取的实际工程为天坪寨隧道，该工程所处区域为分离式路基段，该工程的左右线隧道距离中线的距离大于20m，本次隧道开挖工程中的右线隧道全长约为3.68km，左线隧道约为3.702km，并穿越多条断层及煤层。据《达州至万州高速公路工程可行性研究隧道工程地质勘察A线、C线和D线天坪寨隧道、B线峨层山隧道采空区及煤层瓦斯专项评价》可知，因为该隧道贯通区域内的瓦斯压力以及地应力较小，故在施工过程中存在瓦斯外泄的可能，并且该隧道工程所处区域位于断层交汇处。且地应力较为集中，故存在瓦斯气体集聚的概率，因此在进行隧道开挖时，确定合适的通风方案，确保隧道开挖过程中的员工安全就显得尤为重要。

2通风方案的确定

2.1通风方式分类

在隧道工程施工过程中需要根据该隧道长度、开挖方式以及开挖设备来确定通风方式。通风形式可根据是否使用机械而细分为自然通风和机械通风，其中，自然通风是借助隧道内外压差的通风，机械通风是指在需通风工作面布设合适的机械通风设备，达到工程通风的目的，主要包括：压入式通风、抽出式通风、混合式通风、巷道式通风。

2.2通风方案的确定

在隧道开挖过程中，洞内的通风措施好坏直接决定了瓦斯隧道开挖工程的安全与否。根据本工程实际特点以及洞内施工设备影响，确定本工程通风方式为压入式通风。确定使用西安交大工程中心生产的SDDYⅡ12.5A通风机，其技术参数为：转速980/1480r/min；功率2×110kW；风量1167~1500/1750~2250m3/min；全压1950~2650/4300~6000Pa；全压效率≥84%。前期每个洞设置一台风机，后期施工通风不能满足要求时，每洞增设一套通风设备。其中，对于强力风筒的选择结合了施工条件，确定使用煤炭科学研究总院重庆分院生产的煤矿用正压强力风筒。其技术指标为：耐内压≥6100；膨胀率≤3%；百米风阻≤6.2N•s2•m8；百米漏风率≤1%。该强力风筒具有抗静电以及电阻燃等特征，可满足本瓦斯隧道通风要求。在行人横洞及行车横洞施工中，临时通风联络隧道中左、右洞的行人横洞（开挖断面30m2）及行车横洞(开挖断面40m2）长度为50m，施工通风最小风速按0.3m/s，则按照规范开挖行人横洞及行车横洞所需要的风量大小分别是540m3/min、720m3/min。确定使用西安交大工程中心生产的SDDY11.0型风机，其技术参数为：转速1480r/min；功率2×55kW；风量867~1200m3/min；全压3700~5400Pa；全压效率≥82%。

3风量计算

（1）按照洞内最小允许风速计算Q风=60SV=60×143.43m2×0.3m/s=2582m3/min。式中：S为隧道最大断面（m2）；V是最小允许风速取值0.3（m/s）；（2）按洞内同一时间最多人数计算：Q人=4KN=4×1.25×50=250m3/min。式中：K备用系数；N为洞内同一时间最多人数（按照规范取值4）；（3）按瓦斯涌出量计算：Q瓦=100*qCH4/(Bg-Bg0)=100×10/(0.5-0)=2000m3/min。式中：Q瓦是瓦斯涌出量计算所需风量，m3/min；qCH4-实际瓦斯涌出量，根据本隧道地勘及设计资料，考虑取10m3/min；Bg允工作面允许瓦斯浓度,取0.5%；Bg送送入风中瓦斯浓度,取0。（4）按稀释和排炮烟所需风量计算:Q炮=7.8[A（SL）2]1/3/t=7.8×[120×(80×1840)2)]1/3/40=2681m3/min。式中:Q炮按稀释和排炮烟计算所需风量，m3/min；A是该洞体一次爆破所用最大装药量（取120kg）S隧道断面最大按143.34m2，L为隧道洞体内的最大所需通风距离（取值为1840m），t放炮后通风时间取40min。（5）按同时起爆炸药量计算Q=5Ab/t=5×120×40÷30=800m3/min。式中：Q为爆炸药量计算所需风量，m3/min；b代表每稀释1kg炸药起爆时产生的有害气体CO所用的通风量，（m3/min）。依据相应的规范经过计算后，通风量应为以上计算值中的最大值，即2681m3/min。

4对通风方案的具体实施

本次通风风机安设在隧道开挖的主洞内，距离横洞开口位置至少20m的新鲜风流处（横洞开口前方），风筒距横洞掌子面距离不超过5m。在隧道洞体内设置风机区域布设相应的瓦斯浓度传感器和风机开停传感器，并实现“瓦电闭锁、风电闭锁”，即当横洞风机吸入风流瓦斯浓度达到0.5%时，能自动切断横洞施工风机以及横洞内所有非本质安全型机电设备的电源。当隧道主洞风机停止运转时，能自动关闭横洞施工风机以及横洞内任意机械设备电源。因为瓦斯的密度比空气的密度小，因此瓦斯会在部分区域形成聚集。隧道开挖过程中出现塌方以及掉顶，容易导致瓦斯气体的聚集，因此当发生塌方以及掉顶时，应提升事发点的通风能力，避免瓦斯聚集产生危险。针对这一问题，本次施工过程中在瓦斯容易聚集的位置设置局扇风机通风根据实际情况选择风机型号及数量，拟在隧道配备SDDY-16.0型5台，SDDY-17.1型3台,普通局扇采用SDDY-16.0型通风设备台，特殊的探腔等根据实际情况制定专项排放方案。

5施工通风效果检验

在隧道开挖施工过程中需设置相应的通风监测系统对洞内的风速、风量进行测试。其中，主要借助1.3m毕托管、U型压力机来对洞内的静压值进行检测，利用DGM-9补偿微压计检测洞内的风动压值大小，利用电子风速仪测量通风量，此外，数字式温度计用来测量洞内的气温，干湿球检测巷道的湿度，P-5粉尘仪检测洞内单位时间的粉尘动态变化，远红外线CO测试仪检测洞内测点CO浓度变化情况。当隧道内的第一个横通道通畅后，就可以开始转换相应的通风设施，即采用全负压巷道通风手段进行持续通风，之后将正洞掌子面压入式通风机转至洞内，把平行导坑掌子面压入式通风机转至正洞。其中，在平道洞口处设立风门，并布设抽出式通风机进行通风。正洞与平导压入式通风机和掌子面相距较近，经检测通风效果较好，风速可达0.15mps，其中平行导坑掌子面的风速经监测大约为1mps，平行导坑回流处的通风速度能够达到4mps。此外，在施工过程中经测量平行导坑抽出式通风机的风量值远大于正洞与平导压入式通风机两者风量的和，故本次通风方案设计满足实际要求。

6结束语

本隧道工程已完工，经实践证明，本次瓦斯隧道所应用的通风方案效果较好。本文通过对通风量的计算并结合工程特点进行分阶段通风，把洞外压入式、洞内抽出式以及全负压巷道通风形式相结合，经后期检测该通风方案通风量大，瓦斯稀释较快，所需的排烟时间较短，，满足工程要求，保证了工程开挖过程中良好的人员工作环境。

参考文献：

[1]侯杰平.山区高速铁路桥梁墩台边坡防护接口技术研究[J].高速铁路技术,2017(3):10~15．

[2]唐高.山岭隧道洞口段桥隧相接工程施工技术分析[J].低碳世界,2017(7):208~209．

作者:谭蓬勇 单位:中铁二局四公司