陳 前

1 概述

新建合肥至武漢鐵路站前工程第三標(biāo)段位于安徽金寨縣及湖北麻城境內(nèi)，其中紅石巖隧道位于古碑鎮(zhèn)汪棚村與果子園鄉(xiāng)栗灣村之間，是合武鐵路控制性工程之一，起訖里程為DK181+373～DK189+230，全長(zhǎng)7857 m，紅石巖隧道屬于大別山中段北坡，為江淮分水嶺主脈，群山連綿，溝谷深切，自南向北地勢(shì)由高趨低，為低山區(qū)，相對(duì)高差最高達(dá)500m。

紅石巖隧道位于大別山中部地帶，不同時(shí)期巖漿活動(dòng)頻繁，歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，變形變質(zhì)作用強(qiáng)烈，構(gòu)造發(fā)育。隧道設(shè)計(jì)文件均未提及隧道內(nèi)含有瓦斯氣體，紅石巖隧道出口開(kāi)始進(jìn)洞施工，施工距離洞口長(zhǎng)度11.4 m發(fā)現(xiàn)爆破后的碴堆上有燃燒現(xiàn)象，在隨后的施工中又發(fā)生多次燃燒現(xiàn)象，為保證施工安全，施工通風(fēng)工作變得異常重要。

2 施工通風(fēng)方式選擇

由于紅石巖隧道長(zhǎng)獨(dú)頭掘進(jìn)在地，開(kāi)挖斷面積大，內(nèi)燃設(shè)備進(jìn)洞作業(yè)，無(wú)軌運(yùn)輸，除爆破產(chǎn)生的污染之外，出碴時(shí)柴油車(chē)尾氣污染整個(gè)隧道，所需風(fēng)量大，隧道施工中出現(xiàn)可燃?xì)怏w燃燒現(xiàn)象，所以應(yīng)采用大功率風(fēng)機(jī)配大直徑軟風(fēng)管通風(fēng)。

紅石巖隧道按進(jìn)、出口兩個(gè)工區(qū)，出口工區(qū)按瓦斯工區(qū)、進(jìn)口工區(qū)按非瓦斯工區(qū)考慮。

根據(jù)瓦斯燃燒后的施工安排，出口工區(qū)施工長(zhǎng)度約2700m、進(jìn)口工區(qū)施工長(zhǎng)度約5100m。依據(jù)《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計(jì)院“合武鐵路片麻巖隧道可燃?xì)庠u(píng)價(jià)及處理措施”的要求，施工通風(fēng)方式采取壓入式通風(fēng)。進(jìn)出口貫通前各自采用獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)出口貫通后采用巷道式通風(fēng)方式，利用射流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。

3 風(fēng)量、風(fēng)壓計(jì)算和通風(fēng)設(shè)備的選擇

3.1 風(fēng)量計(jì)算

1)按洞內(nèi)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需風(fēng)量:

其中，Q為同時(shí)作業(yè)人員所需風(fēng)量，m3/min;N為同時(shí)作業(yè)人數(shù)，50人;q為每人供應(yīng)新風(fēng)量，4 m3/min。

經(jīng)計(jì)算需風(fēng)量為200m3/min。

2)按開(kāi)挖面爆破排煙計(jì)算需風(fēng)量:

其中，Q為爆破排煙所需風(fēng)量，m3/min;t為通風(fēng)時(shí)間，15min;A為一次爆破炸藥消耗量，250 kg;F為開(kāi)挖斷面積，120m2;L為通風(fēng)換氣長(zhǎng)度，100m。經(jīng)計(jì)算需風(fēng)量為1580m3/min。3)按內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)計(jì)算需風(fēng)量:

其中，Q為內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)所需風(fēng)量，m3/min;H為內(nèi)燃機(jī)械總功率，1000 kW;q為單位內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)供風(fēng)量，m3/(min·kW);α為內(nèi)燃機(jī)械的工作效率，0.85。

經(jīng)計(jì)算需風(fēng)量為2550m3/min。

4)出口工區(qū)按瓦斯涌出量計(jì)算需風(fēng)量:

其中，Q為稀釋瓦斯所需風(fēng)量，m3/min;V為爆破后瓦斯拋出體積，12000m3;n為所測(cè)最大瓦斯?jié)舛龋?.3%;k為瓦斯涌出不均衡系數(shù)，1.8;n0為瓦斯允許濃度，0.5%;t為稀釋時(shí)間，20min。

經(jīng)計(jì)算需風(fēng)量為2800m3/min。

5)允許風(fēng)速檢驗(yàn)通風(fēng)量:

其中，Q為風(fēng)速檢驗(yàn)需風(fēng)量，m3/min;V為最小允許風(fēng)速，進(jìn)口取 0.25m/s，出口取 1 m/s;S 為隧道斷面積，120m2。

經(jīng)計(jì)算需風(fēng)量為1800m3/min。

3.2 風(fēng)壓計(jì)算

通風(fēng)阻力計(jì)算取決于通風(fēng)管的管徑和送風(fēng)距離的長(zhǎng)短，選擇直徑1700mm的通風(fēng)管，進(jìn)口工區(qū)通風(fēng)距離5100m，出口工區(qū)通風(fēng)距離2700m?？梢赃x擇合適的通風(fēng)機(jī)、確定通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，得到通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量和風(fēng)壓。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用SDF(C)-No12.5型通風(fēng)機(jī)，出口通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn):供風(fēng)量2500m3/min、風(fēng)壓3700 Pa，開(kāi)挖到2700m時(shí)風(fēng)管出風(fēng)口風(fēng)量1450m3/min;進(jìn)口通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn):供風(fēng)量2300m3/min、風(fēng)壓4300 Pa，開(kāi)挖到5100m時(shí)風(fēng)管出風(fēng)口風(fēng)量850m3/min。

進(jìn)口工區(qū)選用3臺(tái)SDF(C)-No12.5型通風(fēng)機(jī)配φ1700mm PVC拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管基本可以滿(mǎn)足通風(fēng)量要求，到后期通風(fēng)量稍有不足。出口工區(qū)選用2臺(tái)SDF(C)-No12.5型通風(fēng)機(jī)配φ1700mm PVC拉鏈?zhǔn)杰涳L(fēng)管可以滿(mǎn)足防瓦斯積聚要求。

表1 主要通風(fēng)設(shè)備參數(shù)表

3.3 通風(fēng)設(shè)備選擇

根據(jù)計(jì)算，紅石巖隧道主要通風(fēng)設(shè)備見(jiàn)表1。

4 施工通風(fēng)布置

紅石巖隧道施工通風(fēng)布置為進(jìn)、出口工區(qū)各自獨(dú)立的壓入式通風(fēng)系統(tǒng)，各自向洞內(nèi)供風(fēng)。新風(fēng)由洞外經(jīng)通風(fēng)管壓入，污風(fēng)由洞內(nèi)排出，施工通風(fēng)布置見(jiàn)圖1。

5 結(jié)語(yǔ)

紅石巖隧道開(kāi)始施工按非瓦斯隧道組織，在施工過(guò)程中出現(xiàn)瓦斯燃燒現(xiàn)象，由于采取措施得力，施工通風(fēng)方案可靠，沒(méi)有發(fā)生瓦斯事故，這說(shuō)明瓦斯在隧道施工中是通風(fēng)工作的重要性。紅石巖隧道的施工通風(fēng)工作有以下認(rèn)識(shí):

1)關(guān)于無(wú)軌運(yùn)輸?shù)恼J(rèn)識(shí)。

對(duì)于無(wú)軌運(yùn)輸?shù)乃淼?，?nèi)燃設(shè)備往返運(yùn)行，排出大量有害氣體，全隧都要受到污染，每輛車(chē)產(chǎn)生的污染會(huì)疊加，污染程度愈下風(fēng)側(cè)愈嚴(yán)重，施工通風(fēng)的難度大大增加。紅石巖隧道施工過(guò)程中由于出口工區(qū)出現(xiàn)瓦斯燃燒，造成進(jìn)出口施工不平衡，進(jìn)口工區(qū)要承擔(dān)5100m的施工長(zhǎng)度，對(duì)于如此長(zhǎng)的獨(dú)頭無(wú)軌運(yùn)輸施工的施工通風(fēng)，施工通風(fēng)難度將非常巨大，后期的施工通風(fēng)效果難以達(dá)到最佳。

2)通風(fēng)設(shè)備的布置。

紅石巖隧道長(zhǎng)獨(dú)頭施工，內(nèi)燃設(shè)備多，洞內(nèi)需風(fēng)量大，必須采用大功率通風(fēng)機(jī)配大直徑通風(fēng)管送風(fēng)，如此也需要2路～3路φ1700mm通風(fēng)管。通風(fēng)管路的布置對(duì)通風(fēng)效果影響極大，通風(fēng)管如何通過(guò)各種臺(tái)架送風(fēng)到開(kāi)挖面是需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

3)瓦斯涌出量的計(jì)算。

根據(jù)《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》的要求，施工通風(fēng)的好壞，直接關(guān)系到作業(yè)人員的人身安全，因此必須根據(jù)瓦斯絕對(duì)涌出量編制通風(fēng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中采用實(shí)測(cè)爆破后瓦斯?jié)舛确此阃咚褂砍隽?，乘涌出不均衡系?shù)，是否安全可靠，還需要進(jìn)一步研究。

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