秦 毅，陳 浩

(1.沈陽(yáng)公路工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000； 2.長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引 言

在隧道和地下工程的施工過(guò)程中，施工通風(fēng)是隧道內(nèi)外空氣交換的惟一手段，是隧道施工人員及作業(yè)機(jī)械的“生命線”，是保障施工安全不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。特別是對(duì)于有瓦斯、高溫和有毒氣體等特殊危險(xiǎn)的隧道，必須要保證充足的通風(fēng)量，降低洞內(nèi)有害物質(zhì)的濃度，避免瓦斯爆炸、高溫和毒害等災(zāi)害的發(fā)生[1]。作為隧道施工環(huán)境綜合控制的主要組成部分，施工通風(fēng)效果的好壞直接關(guān)系到隧道內(nèi)作業(yè)人員的健康和施工效率、工程進(jìn)度與安全。對(duì)于長(zhǎng)大公路隧道施工，其長(zhǎng)距離通風(fēng)問(wèn)題顯得更為重要[2]。

近年來(lái)，隧道通風(fēng)一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。胡自林[3]等以交通量、隧道長(zhǎng)度、人體安全指標(biāo)為計(jì)算依據(jù)，采用微分算法，建立了中長(zhǎng)公路隧道縱向通風(fēng)計(jì)算模型，對(duì)有害氣體濃度在中長(zhǎng)公路隧道中的分布規(guī)律進(jìn)行了分析[4]。夏永旭探討了秦嶺終南山公路隧道的通風(fēng)方案，建議用數(shù)值模擬方法，研究對(duì)于不同區(qū)段劃分、不同斜(豎)井?dāng)嗝?、不同工況、不同風(fēng)機(jī)配置時(shí)，隧道內(nèi)的風(fēng)流方向、風(fēng)壓分布、風(fēng)速變化，給出該通風(fēng)方式的定性及定量描述[4]。張靜通過(guò)建立三維獨(dú)頭引水隧道風(fēng)流和粉塵擴(kuò)散的非穩(wěn)態(tài)歐拉兩相流模型，依托云南南汀河引水隧洞工程，對(duì)獨(dú)頭掘進(jìn)掌子面爆破通風(fēng)過(guò)程進(jìn)行了模擬，研究了隧洞內(nèi)的風(fēng)流結(jié)構(gòu)，分析了渦流、壁面粗糙度對(duì)粉塵擴(kuò)散的影響[5]。杜江林等對(duì)采用FLAC3D軟件某特長(zhǎng)公路隧道送風(fēng)通道風(fēng)機(jī)與隧道間變截面段建模，指出取消聯(lián)絡(luò)風(fēng)道二次襯砌會(huì)增大風(fēng)道橫截面積,減小風(fēng)速，有助于減小通風(fēng)摩擦阻力,減少壓力損失，最終降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本[6]。張雄等采用SES軟件建立鄭州地鐵17號(hào)線長(zhǎng)大區(qū)間6 700 m隧道數(shù)值計(jì)算模型，分析對(duì)比不同中間風(fēng)井活塞通風(fēng)模式下，該區(qū)間隧道的新風(fēng)量、溫度、初投資和牽引能耗費(fèi)用等，從隧道環(huán)境和工程經(jīng)濟(jì)性綜合分析,推薦采用雙活塞通風(fēng)模式[7]。謝光明等以三聯(lián)隧道為工程依托，采用流體計(jì)算軟件Phoenics建立了瓦斯隧道擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型，得到瓦斯?jié)舛茸罡唿c(diǎn)為斷面頂端,監(jiān)測(cè)時(shí)需以頂端濃度作為判斷依據(jù)，在入口風(fēng)速為4 m·s-1條件下,通風(fēng)30 min時(shí)的掌子面CH4濃度降低至0.004 162%，在入口風(fēng)速為8 m·s-1條件下,通風(fēng)30 min掌子面CH4濃度降低至0.002%；從施工便利以及通風(fēng)效果良好兩方面考慮,最佳入口風(fēng)速應(yīng)設(shè)置為5～7 m·s-1[8]。從上述研究可知，隧道通風(fēng)的研究多集中于礦井隧洞、公路隧道和地鐵隧道的運(yùn)營(yíng)期。由于公路隧道在運(yùn)營(yíng)期間污染物含量較少、且危害小，故而此類(lèi)工程通風(fēng)問(wèn)題的研究較少考慮污染物的擴(kuò)散與運(yùn)移，圍繞特長(zhǎng)公路隧道施工通風(fēng)的研究仍然較少，且施工通風(fēng)受隧道所在海拔、施工方法、通風(fēng)方法及施工工期要求等所面臨的問(wèn)題不盡相同。為此，論文圍繞長(zhǎng)6 873 m的通省特長(zhǎng)公路隧道施工過(guò)程通風(fēng)問(wèn)題展開(kāi)數(shù)值模擬研究，以?xún)?yōu)化施工通風(fēng)方案，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工通風(fēng)實(shí)施，以期進(jìn)一步豐富和完善隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)。

1 工程概況

該通省隧道系湖北省十堰至房縣高速公路上的特長(zhǎng)公路隧道，是十房高速公路上的控制工程。隧道進(jìn)口位于十堰市房縣土城鎮(zhèn)馬蹄山村，出口位于土城鎮(zhèn)塘埂村，平面圖如圖1所示。隧道設(shè)計(jì)為分離式雙洞隧道，兩洞軸線相距48.6 m。隧址區(qū)域地形復(fù)雜、山嶺險(xiǎn)峻、峰巒疊嶂，最大埋深約500 m。左線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為6 900 m，隧道縱斷面采用+1.90%的單向坡；右線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為6 873 m，隧道縱斷面采用+1.90%的單向坡，獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度約為3 450 m。

圖1 通省隧道平面

通省隧道進(jìn)口段施工通風(fēng)主要分為4個(gè)階段。

(1)第1階段。左、右洞各自掘進(jìn)前2 000 m時(shí)，左、右洞各自采用壓入式管道通風(fēng)。

(2)第2階段。第2個(gè)車(chē)行橫通道貫通后，采用巷道式通風(fēng)，新鮮風(fēng)流自右洞進(jìn)入，污風(fēng)自左洞排出；在右洞第2個(gè)車(chē)行橫通道后一定距離處，設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)，對(duì)工作面進(jìn)行壓入式通風(fēng)。

(3)第3階段初期。當(dāng)?shù)?個(gè)車(chē)行橫通道貫通后，進(jìn)行換邊作業(yè)，新鮮風(fēng)流自左洞進(jìn)入，污風(fēng)自右洞排出，并將軸流風(fēng)機(jī)移至左洞第3個(gè)車(chē)行橫通道后一定距離處對(duì)工作面進(jìn)行壓入式通風(fēng)。

(4)第3階段中后期。豎井溜渣孔的貫通后，隨著豎井正向鉆爆開(kāi)挖的進(jìn)行，豎井?dāng)U挖掌子面的施工以及井底出渣作業(yè)都將對(duì)隧道正洞的施工通風(fēng)產(chǎn)生影響，其具體的通風(fēng)布置情況需根據(jù)施工后現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境重新設(shè)計(jì)。

圖2 隧道內(nèi)輪廓圖

通省隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓圖如圖2所示，且左、右洞采用相同斷面。隧道內(nèi)輪廓的主要計(jì)算尺寸見(jiàn)表1。

表1 隧道斷面水力尺寸

通省隧道爆破施工中單循環(huán)最大裝藥量為240 kg，采用式1計(jì)算得炮煙拋擲區(qū)長(zhǎng)度

(1)

代入式(2)得

(2)

由此，計(jì)算得CO的初始濃度(體積分?jǐn)?shù))為

(3)

式(1)～式(3)中:c為CO的初始濃度(ppm)，2 349 ppm為體積分?jǐn)?shù)，合質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 268 ppm；G為爆破最大裝藥量(kg)；l0為炮煙拋擲區(qū)長(zhǎng)度(m)；b為單位質(zhì)量炸藥產(chǎn)生的CO的體積(m3·kg-1)，取值為0.04；A為隧道斷面面積(m2)。

2 數(shù)值模擬方法

本文采用國(guó)際通用流體計(jì)算軟件Fluent對(duì)通省隧道進(jìn)口段的施工通風(fēng)各階段進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容主要包括壓入式通風(fēng)數(shù)值模擬、巷道式通風(fēng)模擬、溜渣孔貫通后通風(fēng)效果模擬和豎井?dāng)U挖工況模擬。受篇幅限制，在此僅給出數(shù)值模擬復(fù)雜程度高、工況多的巷道式通風(fēng)模擬和豎井?dāng)U挖工況模擬方法及計(jì)算結(jié)果。

2.1 巷道式通風(fēng)模擬

對(duì)通省隧道掘進(jìn)長(zhǎng)度大于2 000 m施工段的爆破施工通風(fēng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。該施工段隧道內(nèi)采用巷道式通風(fēng)，掌子面采用壓入式管道通風(fēng)，其通風(fēng)布置如圖3所示，排風(fēng)洞內(nèi)開(kāi)通的橫通道附近采用55 kW的SDS-ⅡNO12.5射流風(fēng)機(jī)，掌子面通風(fēng)采用2×132 kW的SDF(C)-NO13的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓入式通風(fēng)。采用巷道式通風(fēng)時(shí)，通風(fēng)控制工況為隧道掘進(jìn)過(guò)下一橫通道位置而橫通道尚未貫通時(shí)，此時(shí)，掌子面壓入式通風(fēng)距離最遠(yuǎn)，壓入式通風(fēng)阻力最大。針對(duì)該控制工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工通風(fēng)提供有益指導(dǎo)，選取隧道掘進(jìn)至2 350 m時(shí)進(jìn)行研究，以隧道掘進(jìn)方向?yàn)閦軸的負(fù)方向，掌子面為x-y平面；掌子面壓入式通風(fēng)風(fēng)管布置于起拱線位置處，風(fēng)管出口距掌子面15 m。圖4給出了Fluent模型圖。

圖3 通省隧道巷道式施工通風(fēng)簡(jiǎn)圖

圖4 Fluent模型

本模型采用k-ε中的雙方程組分輸運(yùn)模型，其邊界條件如下。

(1)隧道進(jìn)出口為outflow邊界條件；

(2)射流風(fēng)機(jī)進(jìn)口為流量邊界條件，出口為速度邊界條件，風(fēng)機(jī)的質(zhì)量流量為55 kg·s-1和出口速度為37.5 m·s-1；

(3)管壁及隧道內(nèi)壁邊界類(lèi)型均為wall，滿足無(wú)滑移條件，風(fēng)管內(nèi)部流體湍流強(qiáng)度系數(shù)取2.5%，直徑取1.8 m；隧道內(nèi)壁粗糙顆粒高度取0.08 m，粗糙系數(shù)取0.6；

(4)爆破后隧道掌子面附近CO濃度為2 268 ppm。

2.2 豎井?dāng)U挖工況模擬

豎井?dāng)U挖施工時(shí)，為排除工作面的炮煙、恢復(fù)正常作業(yè)環(huán)境，保證井底空氣新鮮，并降低地溫對(duì)施工產(chǎn)生的不良影響，需對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行通風(fēng)。由于不同擴(kuò)挖深度的圍巖條件不同，其施工爆破參數(shù)也不相同；不同擴(kuò)挖深度下的爆破炮煙拋擲區(qū)長(zhǎng)度和污染物(CO)初始濃度見(jiàn)表2。

表2 不同圍巖條件下的爆破炮煙拋擲區(qū)和CO初始濃度

由表2可知，不同圍巖級(jí)別的炮煙拋擲區(qū)長(zhǎng)度接近，在此統(tǒng)一取30 m；考慮到不同圍巖級(jí)別下，擴(kuò)挖深度越大，通風(fēng)距離越長(zhǎng)，通風(fēng)越困難，分別?、跫?jí)圍巖擴(kuò)挖57 m、Ⅳ級(jí)圍巖擴(kuò)挖182 m、Ⅲ級(jí)圍巖擴(kuò)挖217 m，其中循環(huán)進(jìn)尺為1 m進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

模型中均采用1.0 m軟風(fēng)管進(jìn)行壓入式通風(fēng)，風(fēng)管出口距豎井?dāng)U挖工作面15 m，圖5、6分別給出幾何模型圖和隧道橫斷面網(wǎng)格劃分圖；物理模型均采用k-ε雙方程組分輸運(yùn)模型，其邊界條件如下。

圖5 豎井?dāng)U挖時(shí)幾何模型

圖6 隧道斷面網(wǎng)格劃分

(1)靠近掌子面的隧道斷面為風(fēng)流進(jìn)口，設(shè)置為速度進(jìn)口邊界條件，進(jìn)口風(fēng)速為1.94 m·s-1。

(2)隧道洞口和豎井口為風(fēng)流出口，其邊界條件為壓力出口。

(3)豎井內(nèi)風(fēng)管出口為速度入口邊界條件，進(jìn)口風(fēng)速為20.32 m·s-1，湍流強(qiáng)度系數(shù)取2.5%，當(dāng)量直徑為1 m風(fēng)管直徑。

(4)隧道內(nèi)壁、溜渣孔及已擴(kuò)挖豎井井壁邊界類(lèi)型均為wall，滿足無(wú)滑移條件，湍流強(qiáng)度系數(shù)均取2.5%，當(dāng)量直徑分別為8.2 m、1.4 m和9.5 m；隧道內(nèi)壁粗糙顆粒高度取0.09，擴(kuò)挖豎井內(nèi)壁粗糙高度取0.12，粗糙系數(shù)取1；溜渣孔壁粗糙顆粒高度取0.02，粗糙系數(shù)均取0.5。

(5)豎井升壓力為29.91 Pa，方向沿溜渣孔向上。

(6)炮煙拋擲區(qū)為豎井?dāng)U挖掌子面上方30 m范圍內(nèi)，拋擲區(qū)內(nèi)CO初始濃度按表2取值。

3 結(jié)果分析

3.1 巷道式通風(fēng)模擬結(jié)果分析

圖7、8給出爆破后沿隧道長(zhǎng)度方向不同時(shí)刻隧道內(nèi)CO濃度分布情況。結(jié)合圖7、8可知，爆破后隨隧道內(nèi)CO濃度分布會(huì)形成一個(gè)波峰；隨著時(shí)間的推移，該波峰逐漸向洞口移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中峰值逐漸減??；同一時(shí)刻左洞CO濃度峰值位置均比右洞距洞口近，即左洞CO濃度峰值位置移動(dòng)速度大于右洞，說(shuō)明左洞通風(fēng)效果比右洞要好。其原因在于從右洞進(jìn)入的新鮮空氣除滿足掌子面壓入式通風(fēng)的需風(fēng)量外繼續(xù)向右洞掌子面流動(dòng)，因右洞橫通道前方壓入式通風(fēng)段空間封閉使得橫通道處壓力升高，阻礙了右洞污染空氣排出。爆破后安排施工作業(yè)時(shí)右洞應(yīng)晚于左洞即進(jìn)風(fēng)洞晚于排風(fēng)洞。此外，施工時(shí)隧道內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)即CO高濃度區(qū)不斷變化，施工時(shí)不得在途中尤其是作業(yè)面后方100～300 m范圍內(nèi)停留，應(yīng)避免工作人員處于危險(xiǎn)區(qū)工作以免造成人員傷亡。由圖7可知，通風(fēng)10 min后左洞掌子面后方100 m范圍內(nèi)的CO濃度，15 min后掌子面后方300 m范圍內(nèi)的CO濃度均已降至安全濃度以下。由圖8可知：通風(fēng)10 min后右洞掌子面后方100 m范圍內(nèi)的CO濃度，通風(fēng)20 min后右洞掌子面后方300 m范圍內(nèi)的CO濃度均已降至安全濃度以下。

圖7 不同通風(fēng)時(shí)刻左洞CO濃度分布

圖8 不同通風(fēng)時(shí)刻左洞CO濃度分布

圖9給出了不同通風(fēng)時(shí)刻開(kāi)通的橫通道前后各100 m范圍內(nèi)的風(fēng)流速度矢量圖。由圖9可知，右洞的新鮮風(fēng)流在橫通道處與從掌子面返回的污染空氣相遇，使得從掌子面返回的污染空氣在接近橫通道處形成渦流，導(dǎo)致右洞的污染空氣較難排出；此后兩股氣流匯合形成一股較強(qiáng)的低濃度風(fēng)流，經(jīng)小斷面的車(chē)行橫洞后在左洞形成一股速度較高風(fēng)流；與從左洞掌子面返回的風(fēng)流方向垂直，使得其在接近橫通道處也形成小的渦流，使得左洞污染空氣的排出也受到一定影響。巷道式通風(fēng)時(shí)應(yīng)注意橫通道附近的風(fēng)流組織，盡量避免在橫通道附近形成大的渦流，阻礙污染空氣的排出，必要時(shí)應(yīng)在橫通道附近加設(shè)射流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)污染空氣快速排出。通風(fēng)初始階段橫通道附近的風(fēng)流復(fù)雜且變化較大，左、右洞均有較大的渦流產(chǎn)生，不利于污染空氣的排出；至15 min后逐漸趨于穩(wěn)定，風(fēng)流趨于平緩，渦流減少，污染空氣排出較為順暢。

圖9 風(fēng)流跡線圖

3.2 豎井?dāng)U挖模擬結(jié)果分析

3.2.1 豎井?dāng)U挖至57 m深

圖10、11分別給出了不同通風(fēng)時(shí)刻工作面上方1.6 m即男性直立時(shí)的平均呼吸道高度處CO的最大濃度和面平均濃度變化曲線。結(jié)合圖10、11可知，爆破后通風(fēng)6 min工作面上方1.6 m處CO濃度已降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)即30 mg·m-3或質(zhì)量分?jǐn)?shù)25 ppm以下。

圖10 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO最大濃度值

圖11 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO平均濃度值

圖12給出了不同通風(fēng)時(shí)刻豎井?dāng)U挖中心線上CO的濃度分布曲線。由圖12可知，爆破通風(fēng)后CO濃度迅速下降，并在空間分布上呈現(xiàn)一定的峰值特性；通風(fēng)2 min時(shí)，CO濃度分布峰值位置已移至豎井口。此后，隨著通風(fēng)時(shí)間的增加CO濃度峰值逐漸下降，至通風(fēng)9 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度全面降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖12 不同通風(fēng)時(shí)刻豎井中心線上的CO濃度分布

圖13、14給出了通風(fēng)7、9 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖。由圖13、14可知，通風(fēng)7 min時(shí)，工作面上方30 m范圍內(nèi)的CO濃度均已降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下，但是工作面上方30 m至井口的空間內(nèi)的CO濃度仍高于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；至通風(fēng)9 min后豎井空間內(nèi)的CO濃度均已降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖13 通風(fēng)7 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖

圖14 通風(fēng)9 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖

3.2.2 豎井?dāng)U挖至182 m深

圖15、16給出了不同通風(fēng)時(shí)刻工作面上方1.6 m處CO的最大濃度和面平均濃度變化曲線。由圖15、16可知，爆破后通風(fēng)7 min左右工作面上方1.6 m處的CO濃度已降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖15 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO最大濃度值

圖16 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO平均濃度值

圖17給出了不同通風(fēng)時(shí)刻豎井?dāng)U挖中心線上CO的濃度分布曲線。由圖17可知，爆破后CO在豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的分布呈現(xiàn)出明顯的峰值特性，隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，峰值位置逐漸向豎井口移動(dòng)；至通風(fēng)12 min時(shí)，CO濃度分布峰值位置已移至豎井口。隨著通風(fēng)時(shí)間的增加CO濃度峰值逐漸下降，至通風(fēng)19 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度全面降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖17 不同通風(fēng)時(shí)刻豎井中心線上的CO濃度分布

圖18給出了不同通風(fēng)時(shí)刻即7、10、15、19 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖。由圖18可知：通風(fēng)7 min時(shí)工作面上方25 m至井口的空間內(nèi)的CO濃度仍高于衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，達(dá)標(biāo)空氣區(qū)域邊界逐漸向井口移動(dòng)(10 min時(shí)為工作面上方60 m，15 min時(shí)達(dá)到145 m)；至通風(fēng)19 min時(shí)，該邊界移至豎井口，豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度全部降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖18 不同通風(fēng)時(shí)刻豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖

3.2.3 豎井?dāng)U挖至217 m深

圖19、20給出了不同通風(fēng)時(shí)刻工作面上方1.6 m處CO的最大濃度和面平均濃度變化曲線。由圖19、20可知，爆破后通風(fēng)7 min左右工作面上方1.6 m處的CO濃度已降至衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖19 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO最大濃度值

圖20 不同通風(fēng)時(shí)間工作面上方1.6 m處的CO平均濃度值

圖21給出了不同通風(fēng)時(shí)刻豎井?dāng)U挖中心線上CO的濃度分布曲線。由圖21可知，爆破后CO在豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的分布呈現(xiàn)出峰值特性，隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，峰值位置逐漸向豎井口移動(dòng)；至通風(fēng)15 min時(shí)，CO濃度分布峰值位置已移至豎井口。此后，隨著通風(fēng)時(shí)間的增加CO濃度峰值逐漸下降，至通風(fēng)22 min時(shí)豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度全面降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

圖21 不同通風(fēng)時(shí)刻豎井中心線上的CO濃度分布

圖22給出了不同通風(fēng)時(shí)刻即7、10、15、20、22 min豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖。由圖22可知：通風(fēng)7 min時(shí)工作面上方45 m范圍內(nèi)CO濃度已降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下；隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，達(dá)標(biāo)空氣區(qū)域邊界逐漸向井口移動(dòng)(10 min時(shí)為工作面上方約85 m處，15 min時(shí)達(dá)到150 m，20 min時(shí)達(dá)到200 m)；至通風(fēng)22 min時(shí)，該邊界移至豎井口，豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度全面降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)巷道式通風(fēng)時(shí)，爆破后通風(fēng)10 min即可進(jìn)入掌子面工作區(qū)進(jìn)行施工，滿足快速施工的要求。然而要進(jìn)入掌子面后方90 m至掌子面后方300 m范圍內(nèi)進(jìn)行施工，則需通風(fēng)20 min以上即排風(fēng)洞15 min，進(jìn)風(fēng)洞20 min。

(2)橫通道附近風(fēng)流復(fù)雜，易形成渦流使得污染空氣在此滯留，不利于污染空氣的排出。施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測(cè)，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)射流風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)流加以誘導(dǎo)。

圖22 不同通風(fēng)時(shí)刻豎井?dāng)U挖空間內(nèi)的CO濃度分布云圖

(3)豎井?dāng)U挖不同深度時(shí)，CO在豎井?dāng)U挖空間的分布呈現(xiàn)峰值特性，且隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，峰值位置逐漸向井口移動(dòng)；在相同的通風(fēng)風(fēng)量下，通風(fēng)7 min后工作面附近的CO濃度就已降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以下；在豎井?dāng)U挖空間內(nèi)CO全面降至安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)則需要一定的時(shí)間，且擴(kuò)挖深度越大所需時(shí)間越長(zhǎng)。