王達飛-抽壓混合式通風在熊洞灣隧道揭煤施工中的應用

中煤礦山建設集團有限責任公司鐵路項目部中煤礦山建設集團鐵路項目部發(fā)布人：王達飛二0一一年八月抽壓混合式通風在熊洞灣隧道揭煤施工中的應用一、引言二、工程概況三、通風方案比選四、通風設計五、方案特點及實施效果六、結論目錄一、引言近年來，隨著鐵路建設的迅猛發(fā)展，新建鐵路向全國偏遠區(qū)域腹地深入，線路的選擇不可避免地穿越含煤層地區(qū)，瓦斯隧道的數(shù)量越來越多，施工難度越來越大。在長大高瓦斯隧道長距離獨頭掘進施工中，改善隧道通風環(huán)境，降低瓦斯?jié)舛燃案纳贫磧茸鳂I(yè)環(huán)境是隧道施工亟待解決的難題，研究高性能施工設備及其配套技術設計和施工管理技術自然成為至關重要的課題，尤其是對無軌運輸施工的長大隧道的通風技術的研究。礦井中后期多采用混合式通風，本文是在礦井混合式通風的基礎上，結合工程特點進行通風設計，以提高揭煤期間通風效果。蘭渝鐵路LYS-8標段位于廣元市朝天區(qū)及利州區(qū)境內，熊洞灣隧道為本標段的重點控制工程，根據(jù)設計資料顯示，熊洞灣隧道為極高風險隧道，又為高瓦斯隧道。隧道設計為200km/h雙線隧道，隧道設進、出口平行導坑輔助施工，平導與隧道線間距30m，導坑長度7012m。二、工程概況3.1備選方案：三、方案比選方案1：采用長距離串聯(lián)壓入式通風，在正洞與平導洞口各安裝一臺對旋軸流風機，中途再各串聯(lián)一臺風機，將新鮮風流經(jīng)風筒直接送入工作面，回風流段每千米設射流風機一臺助推乏風排出洞外。方案2：采用抽壓混合式通風，正洞進風，平導回風；局部通風機安設在正洞洞內分別向正洞與平導工作面供風，正洞與平導乏風由安設在平導洞口的抽風機抽出洞外。3.2.1相關技術指標對比3.2方案對比方案1：目前巖巷鉆爆法無軌運輸施工的獨頭通風長度在4km左右，正洞設置4臺SDF（C）-NO13軸流風機（2臺備用）；平導設置4臺SDF（C）-NO12.5軸流風機（2臺備用）。串聯(lián)通風雙路風筒切換難度大，風阻較大、漏風率高，風筒維護難，投入多。方案2：在正洞距離工作面較近的橫通道處安設2臺軸流風機（SDF-No11.5，2×75kw，其中一臺備用）向正洞工作面供風；2臺軸流風機（SDF-No112×55kw，其中一臺備用）向平導工作面供風；平導洞口安設一臺FBCDZ-6-No18B抽風機。3.2.2經(jīng)濟性對比3.3方案選定通過以上對比分析，一方面考慮正洞局扇前移，通風管路最長可控制在800m以內，提高了風機運行效率，又保證有效供風量，能迅速稀釋與排出瓦斯等有害氣體；另一方面能降低通風管理及維護強度，同時也為滿足經(jīng)濟性最優(yōu)，選定方案2作為最終通風方案（見圖1）。4.1通風設計標準四、通風設計氧氣含量按體積分數(shù)計≥20%，溫度≤30℃游離SiO?,每m3空氣中≤4mg防止瓦斯積聚的風速≥1m/sCO最高容許體積質量為30mg/m3，CO?體積分數(shù)≤0.5%工作面風流中的瓦斯?jié)舛认♂專?.5%，平坑作回風道時，瓦斯?jié)舛取?.75%隧道內施工作業(yè)環(huán)境標準4.2風量計算

4.2.1風量計算參數(shù)。見表24.2.2風量計算施工通風所需風量按洞內同時工作的最多人數(shù)、一次性爆破所需排除的炮煙量、揭炮正常瓦斯涌出量、內燃機械設備總功率和洞內允許最小風速分別計算，取其中最大值作為控制風量。1)按瓦斯涌出量計算：Q總=Q正+Q平==830m3/min；2）按炸藥量計算：Q總=Q正+Q平=1207m3/min；3）按稀釋內燃機廢氣計算，得出Q總=Q正+Q平=（162+110+249*2）×3+60×2×3=2670m3/min；4）按最低風速計算，得出Q總=Q正+Q平=60×0.25×(110+17)=1905m3/min；5)按洞內同時工作的最多人數(shù)計算，得出Q總=Q正+Q平=320m3/min；6)通過以上計算取最大值作為計算風量：Qmax=max{Q總}=2670m3/min則風機要求提供的風量：Q供=KQmax=1.1×2670=2937m3/minK為儲備系數(shù)，取1.10；Q供為通風機要求提供風量，m3/min。4.3風壓計算4.3.1正洞通風阻力計算，H正=0.025×(2937/60)2=59.90Pa；4.3.2平導通風阻力計算，H平=0.098×((2937/60)2=234.82Pa；H總=H正+H平=294.72Pa。4.4通風設備選型1)抽風機的工作風量：Q抽=K×Q總=1.3×2937=3818m3/min；2)抽風機的工作風壓，抽風機在運行過程中，抽風機的工作風壓除了要克服井下巷道的摩擦阻力外，風機自身還要消耗一部分動能，抽風機在運行過程中消耗的動能為：H動=812.24paH全=H總+H動=294.72+812.24=1106.96Pa正洞掌子面采用1臺2×75kw對旋軸流風機配合∮1.5m通風軟管供風，通風距離按800m計算；平導掌子面采用1臺2×55kw對旋軸流風機配合∮1.2m通風軟管供風，通風距離按800m計算；平導洞口安設1臺FBCDZ-6-No18B型（2×110kw）抽出式對旋軸流風機排出乏風。4.4.1通風機的選型，見表3

五、方案特點及實施效果5.1方案基本原理及特點5.1.1基本原理新鮮風流均由正洞進入，乏風由平導排出；正洞內安裝壓入式軸流風機向正洞與平導掌子面供入新鮮空氣，平導洞口安設抽風機，洞內產(chǎn)生壓力差，乏風均由平導排出。除靠近掌子面最近的橫通道外其它橫通道均密閉封堵。5.1.2方案特點1）工藝較簡單，減少了大量的風管安設與維護；2）通風效果好、可靠，施工成本低；5.2通風效果檢測在揭煤施工過程中，本通風方案保證了工作面的風速與風量；爆破后正常通風15min～30min均未檢測出瓦斯?jié)舛瘸瑯爽F(xiàn)象。六、結論1）采用本方法進行揭煤施工通風，由于通風高效、可靠；有利于廣泛推廣應用，可以較好地解決長大高瓦斯隧道的施工技術難題，獲得較滿意的通風效果。能有效的控制與稀釋瓦斯?jié)舛?，并降低施工中的塵毒污染，保障了施工人員的作業(yè)安全與身體健康。2）壓入式通風機安設在離掌子面較近的橫通道，隨著掌子面掘進，適時前移，縮短了獨頭通風距離，不僅可以節(jié)省大量風管，也降低了通風機的功率消耗；更重要的是，能夠延長隧道獨頭施工的長度而不會出現(xiàn)瓦斯大量積聚與瓦斯長時間濃度超標等現(xiàn)象。3）合理的通風系統(tǒng)、理想的通風效果是實現(xiàn)長大高瓦斯隧道快速施工、施工人員身心健康及施工安全的重要保證。高水平的施工通風管理也是保證通風效果的關鍵。目前本工程已揭煤多次，通風效果非常理想。參考文獻(References):[1]賴滌泉.隧道施工通風與防塵[M].北