李 鳴

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京 101121）

1 工程概況

雞鳴隧道進(jìn)洞口坐落于重慶市城口縣婆子鄉(xiāng)梨坪村南西側(cè)斜坡處，溝底高程約827.50 m，進(jìn)口斜坡坡向約56°； 出洞口位于一斜坡下部，斜坡下部為常年性河溝-雙岔河，勘察時(shí)沖溝流量約30 L/s，溝底高程約為818.90 m。 出洞口斜坡坡向約148°，坡角30°～48°，隧址區(qū)的最高標(biāo)高點(diǎn)位于K64 km＋130 m 山頂，標(biāo)高2030 m，最低標(biāo)高點(diǎn)位于隧道出口段的沖溝溝底附近，標(biāo)高818.90 m，相對(duì)高差達(dá)1215.50 m，隧道最大埋深1140.05 m。 隧址區(qū)在K65 km+836 m～K65 km+898 m 段、 K66 km+975 m～K66 km+996 m 段穿越龍馬溪組炭質(zhì)頁(yè)巖層，厚約23～33 m，厚度相對(duì)較大，出露位置主要是團(tuán)城-雙河背斜兩翼，南翼埋深較淺，一般84～86 m，巖層直立，儲(chǔ)氣構(gòu)造不佳，容易逸出地表，故隧道施工遇頁(yè)巖氣溢出的可能性較小。 但北翼巖層相對(duì)緩傾，埋深達(dá)507～526 m，隧道施工遇頁(yè)巖氣溢出的可能性較大。

勘察后，雖然SCK2 號(hào)鉆孔揭穿了P3d 和P2g兩層含煤地層，但由于鉆孔中P3d 埋深較淺，含煤料，分述如下。

1） 依據(jù)通渝隧道對(duì)C1，C2 煤層瓦斯總涌出量推測(cè)其瓦斯含量為12.52 m3/t 及9.52 m3/t，瓦斯總涌出量為2.98 m3/min 及2.65 m3/min。 通渝隧道為高瓦斯隧道。

2） 根據(jù)城口縣安監(jiān)局收集的東升煤礦相關(guān)資料可知： 東升煤礦為瓦斯礦井，瓦斯絕對(duì)涌出量為0.3 m3/min，相對(duì)涌出量為6.7 m3/t，為低瓦斯礦井。

由于本次控制煤層的鉆孔較少，且煤層分布的不連續(xù)性，已實(shí)施的鉆孔SCK2 揭露的煤層情況無(wú)法囊括本場(chǎng)地所有含煤地層。 結(jié)合收集的資料綜合考慮，將雞鳴隧道歸為高瓦斯隧道。

2 隧道工程施工方式分析

2.1 擴(kuò)散通風(fēng)

擴(kuò)散通風(fēng)主要是通過(guò)自然風(fēng)的方式進(jìn)行隧道內(nèi)外的氣體交換，使得隧道內(nèi)施工工作面的氣體與外部相結(jié)合，而不需要再設(shè)置相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備，來(lái)排出隧道內(nèi)部渾濁的氣體或瓦斯[1]。 但擴(kuò)散通風(fēng)有著比較明顯的缺點(diǎn)，因沒(méi)用主動(dòng)的通風(fēng)設(shè)備使其通風(fēng)的效率不高，能夠影響的范圍也很小，所以一般適用于隧道深度較小的隧道[2]。

2.2 引射器通風(fēng)

引射器通風(fēng)是利用噴嘴噴出的高壓流體在噴嘴射流的周圍造成負(fù)壓而吸入空氣，并在混合管口內(nèi)混合，將能量傳遞給被吸入的空氣，使之具有通風(fēng)壓力，達(dá)到通風(fēng)的目的。 引射器通風(fēng)主要包含壓氣式引射器通風(fēng)和水力引射器通風(fēng)，這兩種通風(fēng)方式具有不同的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。 其中壓氣式引射器通風(fēng)是采用壓氣驅(qū)動(dòng)，價(jià)格較高，不夠經(jīng)濟(jì)且得到的風(fēng)力和風(fēng)量有限； 優(yōu)點(diǎn)是體積較小，安裝簡(jiǎn)單，工作時(shí)期噪音小。 通常情況下壓氣式引射器不作為主要的通風(fēng)手段使用，而是作為輔助的通風(fēng)方式進(jìn)行設(shè)置。 而水力引射器通風(fēng)則是以水為動(dòng)力，在費(fèi)用上相對(duì)于壓氣式引射器通風(fēng)價(jià)格更低，更加經(jīng)濟(jì)。 水力引射器通風(fēng)可以在工作盲區(qū)使用，比較適合超前導(dǎo)坑開挖[3-4]。

2.3 機(jī)械通風(fēng)

機(jī)械通風(fēng)主要包括： 壓入式通風(fēng)、 壓出式通風(fēng)和混合式通風(fēng)。 其中混合式通風(fēng)就是將壓入式與壓出式的通風(fēng)方式相結(jié)合，即通風(fēng)管道既能將新鮮空氣壓入也能將隧道工作面的渾濁空氣或瓦斯壓出，這樣的通風(fēng)方式可以較大地提高通風(fēng)效率，能夠很好地滿足施工的需求[5]。但需要特別注意的是，在進(jìn)行管道安裝時(shí)必須是適用的硬質(zhì)管道，因此裝置的設(shè)置費(fèi)用較高，且在實(shí)際施工過(guò)程中必須把控好壓入或壓出的時(shí)機(jī)。

2.4 利用輔助坑道通風(fēng)

2.4.1 雙巷通風(fēng)

兩個(gè)平行隧道通過(guò)橫洞連接，工作面兩側(cè)采用壓機(jī)通風(fēng)，靠近門的一端密封，避免循環(huán)空氣的發(fā)生雙向通風(fēng)。

2.4.2 混合式通風(fēng)

隧道進(jìn)風(fēng)口處安裝風(fēng)機(jī)壓機(jī)，將新風(fēng)送至工作面。 當(dāng)隧道與地面高度相差較大時(shí)，其自然產(chǎn)生的風(fēng)壓就可以滿足送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)就不用特別設(shè)置風(fēng)壓裝置。

3 雞鳴隧道通風(fēng)方式的選擇與施工重點(diǎn)

3.1 通風(fēng)方式

雞鳴隧道是左側(cè)洞長(zhǎng)為7435.2 m，右側(cè)洞長(zhǎng)為7452 m 的超長(zhǎng)隧道。 因此雞鳴隧道的通風(fēng)方式總體選擇機(jī)械通風(fēng)。 對(duì)于隧道施工中的非瓦斯區(qū)域和低瓦斯區(qū)域施工時(shí)采用壓入式通風(fēng)方式。 而對(duì)于高瓦斯區(qū)域的施工則采用壓入式通風(fēng)結(jié)合雙巷通風(fēng)的方式。 高瓦斯施工區(qū)域應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求配置通風(fēng)設(shè)備，不斷地將外部新鮮空氣壓入到施工區(qū)域，加快內(nèi)外氣體的交換速率，以滿足施工規(guī)范要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知，隧道口的正洞挖掌子面所需風(fēng)量為3972 m3/min，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇風(fēng)機(jī)類型，可以采用FBDCZ-19 型2×110 kW （單機(jī)高速風(fēng)量2550～5430 m3/min，風(fēng)壓116～3417 Pa） 防爆式抽風(fēng)機(jī)，將其設(shè)置在正洞門口，即可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)雞鳴隧道通風(fēng)的技術(shù)要求。

3.2 地下風(fēng)機(jī)房及其附屬工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雞鳴隧道于K61 km+224 m～K62 km+300 m 右側(cè)設(shè)置一處地下風(fēng)機(jī)房，位于IV 級(jí)圍巖內(nèi)，并設(shè)置一通風(fēng)斜井，平長(zhǎng)620 m，斜長(zhǎng)676.24 m，坡度為43.55%，采用有軌運(yùn)輸施工工藝。 地下風(fēng)機(jī)房及其附屬工程包括地下風(fēng)機(jī)房、 排風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道、 排風(fēng)口、 設(shè)備房、 運(yùn)輸通道、 人行（電纜）等的設(shè)置。

3.3 瓦斯區(qū)段及瓦斯突出區(qū)段處設(shè)計(jì)

1） 施工工序要求。 當(dāng)施工斷面接近所預(yù)測(cè)的煤層時(shí)，要進(jìn)行預(yù)報(bào)處理，并通過(guò)鉆孔等方式測(cè)定其準(zhǔn)確位置。 要測(cè)定此處瓦斯?jié)舛扰c壓力，然后抽排釋放瓦斯，同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)，隧道內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到規(guī)范所標(biāo)定的安全標(biāo)準(zhǔn)后才可進(jìn)行施工[6]。 在所穿越的煤層及前后20 m 范圍內(nèi)按照一級(jí)防護(hù)的要求進(jìn)行襯砌處理，若發(fā)現(xiàn)煤層采空區(qū)，則按采空區(qū)相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行處理。

2） 增加瓦斯檢測(cè)措施，采用人工檢測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。

3） 加強(qiáng)通風(fēng)。 通風(fēng)所需風(fēng)量應(yīng)按規(guī)范中瓦斯絕對(duì)涌出量分別計(jì)算，同時(shí)滿足瓦斯工區(qū)施工中風(fēng)速需超過(guò)1 m/s 的要求。 施工通風(fēng)方式宜用巷道式通風(fēng)方式。

4） 采用防爆型施工設(shè)施，嚴(yán)格落實(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)管理措施，防止出現(xiàn)任何形式的火花或者明火。

5） 為降低運(yùn)營(yíng)中瓦斯?jié)B漏的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)穿煤中心點(diǎn)前后10 m 范圍內(nèi)應(yīng)采用開挖后徑向注漿的方式封堵裂隙[7]。

6） 運(yùn)營(yíng)中增加瓦斯檢測(cè)次數(shù)，可利用新型智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道中瓦斯含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對(duì)裝設(shè)在隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，當(dāng)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)到的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)所設(shè)置的瓦斯最大濃度時(shí)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)開啟備用風(fēng)機(jī)，以及時(shí)吹散瓦斯，降低其在隧道中的濃度。

3.4 鄰近瓦斯區(qū)段防滲漏設(shè)計(jì)

因雞鳴隧道的施工段穿越龍馬溪組炭質(zhì)頁(yè)巖，施工中極易遇到高瓦斯區(qū)。 所以對(duì)臨近瓦斯段進(jìn)行防滲漏設(shè)計(jì)非常必要。 當(dāng)施工到達(dá)高瓦斯區(qū)域時(shí)，應(yīng)該增加監(jiān)控手段。 一旦發(fā)生泄露，應(yīng)立即排查滲漏區(qū)域，確定滲漏量大小，并按照上述3.3 瓦斯區(qū)段及瓦斯突出區(qū)段處的設(shè)計(jì)方案對(duì)隧道進(jìn)行處置變更。 若瓦斯?jié)B漏量較大、 瓦斯壓力也較大，應(yīng)在上述步驟中增加注漿措施，可采用開挖后徑向注漿、開挖后局部注漿的方式進(jìn)行處理[8]。

3.5 自燃煤層的處治

針對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，不排除煤層出現(xiàn)自燃的可能。 因此，在施工過(guò)程中要進(jìn)行預(yù)勘察，判斷煤層自燃的位置。 當(dāng)隧道施工進(jìn)入自燃煤層段落時(shí)，首先應(yīng)對(duì)煤層的自燃傾向性進(jìn)行鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果綜合采取預(yù)防煤層自燃的措施，加強(qiáng)施工通風(fēng)及灑水降塵，并對(duì)可能發(fā)生自燃的煤層及時(shí)噴射混凝土將其封閉，以免發(fā)生煤塵爆炸或煤層自燃。同時(shí)，為了避免煤層自燃，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，對(duì)自燃煤層的棄渣要單獨(dú)堆放，并用1 m 厚的地表黏土進(jìn)行封閉，分層壓實(shí)、 鋪平，頂部還應(yīng)設(shè)置3%～5%的排水坡度。

4 總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)

4.1 施工效果總結(jié)

通過(guò)上述的設(shè)計(jì)方案，使得整個(gè)工程能夠有效應(yīng)對(duì)在施工過(guò)程可能出現(xiàn)的瓦斯突然滲透等突發(fā)情況。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量可知，隧道施工區(qū)域中的風(fēng)速可以穩(wěn)定在1.2 m/s 左右及以上，并且全隧道的最低風(fēng)速也高于0.5 m/s，完全滿足現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)于隧道施工區(qū)域風(fēng)速不宜小于1 m/s 的要求以及全隧道最低風(fēng)速應(yīng)大于0.5 m/s 的要求。

4.2 通風(fēng)方式和設(shè)備的選擇

實(shí)際施工中盡量避免選擇擴(kuò)散通風(fēng)方式，雖然擴(kuò)散通風(fēng)的方式不用特別安裝通風(fēng)設(shè)備，可以節(jié)約工程費(fèi)用，但其通風(fēng)效果不穩(wěn)定且通風(fēng)效果比較差。 隧道施工的運(yùn)輸環(huán)節(jié)通常分為有軌運(yùn)輸和無(wú)軌運(yùn)輸。 對(duì)于有軌運(yùn)輸通常選擇壓入式或者混合式通風(fēng)方式。 而對(duì)于無(wú)規(guī)則運(yùn)輸則選擇吸入式或混合式等通風(fēng)方法比較合適。 特別地，若出現(xiàn)平導(dǎo)設(shè)置的施工情況，通常則選擇巷道式通風(fēng)方式。

選擇通風(fēng)風(fēng)機(jī)時(shí)要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)方式和結(jié)構(gòu)布置。 風(fēng)機(jī)的尺寸要小于通道的尺寸，且風(fēng)管的排列方式為等距排列。 風(fēng)機(jī)的數(shù)量要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及管道的大小進(jìn)行綜合考慮，并不是越多越好。 工作過(guò)程中應(yīng)保證風(fēng)機(jī)的風(fēng)力穩(wěn)定、 風(fēng)量充足且對(duì)管壁的壓力較小，可以在達(dá)到良好通風(fēng)要求的同時(shí)，盡量做到經(jīng)濟(jì)[9]。

對(duì)于風(fēng)管的選擇，理論上應(yīng)采用直徑較大的風(fēng)管，這樣能夠有效地降低風(fēng)阻，節(jié)約能源，提供充足的風(fēng)力以及足速的風(fēng)速。 但還是要與風(fēng)機(jī)、 通風(fēng)方式和結(jié)構(gòu)布置相結(jié)合，形成系統(tǒng)的通風(fēng)方式，特別要注意，在進(jìn)行風(fēng)管連接時(shí)，要保證風(fēng)管之間的緊密相連，防止在通風(fēng)過(guò)程中出現(xiàn)氣體從氣管的連接縫隙中跑出的情況，防止發(fā)生實(shí)際通風(fēng)效果與理論通風(fēng)效果相差較大的情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)雞鳴隧道的實(shí)際情況，對(duì)隧道的通風(fēng)環(huán)節(jié)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。 特別是對(duì)于高瓦斯隧道，針對(duì)性地說(shuō)明了瓦斯給施工環(huán)節(jié)帶來(lái)的問(wèn)題和困難。 同時(shí)指出了施工過(guò)程中存在的影響通風(fēng)情況的因素，最后提出了對(duì)應(yīng)不同情況應(yīng)該如何選擇相應(yīng)的通風(fēng)方式和設(shè)備。