通風豎井在瓦斯隧道施工中的應用11111

1、通風豎井在瓦斯隧道施工中的應用摘 要: 為滿足高瓦斯隧道施工通風的需求，通過對南呂梁山隧道通風方式的比選，通風豎井的設計，通風豎井的利用，通風設施的布置等方面的研究，利用通風豎井的通風方式改善了南呂梁山隧道高瓦斯地段的施工通風效果，為類似的工程建設提供參考。關(guān)鍵詞: 通風豎井；瓦斯隧道；施工通風 0 引言隨著鐵路建設的發(fā)展，穿越煤層的瓦斯隧道數(shù)量不斷增多，發(fā)生瓦斯爆炸和燃燒事故的施工隧道也偶有發(fā)生，瓦斯事故防治是瓦斯隧道施工中的一個極其重要的安全問題，而加強通風是保障瓦斯隧道施工安全的主要方法，通風豎井作為輔助通風措施也常用在一些長大隧道施工通風及運營通風中，但關(guān)于通風豎井在瓦斯隧道施工通風中

2、應用的研究并不多，我國修建的云臺山隧道1、青山隧道2、圓梁山隧道3、紅石巖隧道4、三聯(lián)隧道5等都是瓦斯隧道，在其修建過程中都遇到過施工通風的問題6-7，因此有必要結(jié)合南呂梁山隧道研究在瓦斯隧道施工中如何利用利用通風豎井更好地解決現(xiàn)場的通風問題，改善瓦斯隧道施工通風，提高瓦斯隧道施工安全，為以后同類工程提供借鑒。1 南呂梁山隧道概況南呂梁山隧道進口里程為DK298+175，出口里程為DK321+618，全長23443m，為雙洞單線隧道，本隧道位于山西省臨汾市境內(nèi)，隧道線路貫穿于南呂梁山山脈以東及臨汾盆地邊緣丘陵區(qū)。隧道進口端位于蒲縣境內(nèi)，出口端位于臨汾市堯都區(qū)與洪洞縣交界處，設計為雙洞單線隧道，

3、線間距30m。隧道正洞在 DK299+440DK300+747段洞身穿越穿過二疊系山西組、石炭系太原組，由粉砂泥巖、砂巖、灰?guī)r、頁巖及煤層組成，該地區(qū)煤礦歷史上發(fā)生過多起瓦斯爆炸事故。隧址區(qū)煤系地層厚度約236m，含煤13層，煤層總厚9.66m，含煤系數(shù)8.4%，地質(zhì)判定為高瓦斯，存在煤與瓦斯突出、煤層自燃發(fā)火的可能性。隧道正洞DK309+720DK310+820段從石炭系太原組等煤系地層以下地層穿過，由于位于劉家莊向斜核部，洞頂距離上方11#煤層最短約95m，煤系地層中的瓦斯氣體和地下水可能沿著構(gòu)造裂隙向隧道運移。施工運輸方式采用無軌運輸。南呂梁山隧道進口工區(qū)承擔里程為DK298+175DK

4、301+747，全長為3572m的獨頭施工，隧道斷面積為50m2，由于南呂梁山隧道進口工區(qū)通風距離長，隧道斷面小，而且是高瓦斯工區(qū)，施工通風難度較大。2 瓦斯隧道通風豎井的設計2.1 位置的選擇南呂梁山隧道使用通風豎井的目的是在穿煤層施工時加強通風，保證施工安全，因此豎井位置的選擇首先要考慮的是煤層位置，還要考慮通風阻力、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地形條件等因素。豎井位置應選擇在隧道上方靠近煤層的地方，能盡快排出穿煤層施工時隧道內(nèi)的瓦斯，且應選擇在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較好的地層中。其上幾個因數(shù)可能相互影響，相互制約，但瓦斯隧道豎井位置的選取主要取決于煤層的位置，并結(jié)合其它因素綜合分析、比較

5、才能選出最為合理的豎井位置。 隧道正洞在DK300+180DK300+900之間為高瓦斯工區(qū)，在高瓦斯工區(qū)內(nèi)根據(jù)地勘資料推測，隧道正洞將分別揭穿1#、2#、8#、9#、11#煤層，如表1。表1 預測隧道正洞揭煤里程及煤層情況表揭露煤層煤層厚度 （m）煤層傾角 (°)與隧道正洞的交角 (°)揭煤里程 (m)1#0.453679DK300+4952#3.803679DK300+5868#1.303679DK300+8309#0.653679DK300+85711#5.603679DK300+900由于本隧道在DK299+650DK301+000之間為煤系地層段，為了保證能第一時

6、間消除隧道施工的瓦斯隱患、綜合考慮隧道埋深、巖層地質(zhì)、地形條件等因數(shù)，本隧道通風豎井選取的位置為DK299+570，且在兩條平行隧道的中間位置。2.2 直徑的確定    通風豎井的直徑可由通過豎井的最大風量以及經(jīng)濟風速確定，其中通過豎井的最大風量Q由通風計算可得，經(jīng)濟風速可計算修建豎井的費用及施工期間的通風電力費用均為最小時的風速。即： （2-1）式中： d豎井直徑，m； Q通過豎井的風量，m3/s； 經(jīng)濟風速，m/s。3 利用通風豎井的通風方式3.1 雙洞單線隧道一般情況下的施工通風方式第一階段采用送風式通風，如圖1所示圖1送風式通風示意圖第二階段采用射流巷道式通風，如圖

7、2所示圖2 射流巷道式通風示意圖按照鐵路瓦斯隧道施工技術(shù)規(guī)范8要求，瓦斯隧道各開挖面必須有獨立的通風系統(tǒng)?？紤]到南呂梁山隧道為高瓦斯隧道，在穿煤層施工時必須保證每個工作面有獨立的通風系統(tǒng)，并能極快地稀釋和排出洞內(nèi)的有害氣體，經(jīng)反復計算、論證，并結(jié)合南呂梁山隧道現(xiàn)場情況，最終確定的通風方案為：在豎井未貫通之前采用傳統(tǒng)的送風式通風（見圖1），豎井貫通以后利用通風豎井進行混合式通風（見圖3）。圖3豎井貫通后通風示意圖圖4 豎井剖面圖從本隧道的通風方案上可以看出，豎井貫通以后，新風由洞外220kW的軸流風機通過軟風管送到掌子面，污風及瓦斯從掌子面沿隧道從通風豎井排出，同時洞外新風通過隧道口流入，稀釋隧

8、道內(nèi)的有害氣體，再由排風主扇通過通風豎井排出洞外，由此，洞口到豎井段能保持一定風速的新鮮風流。3.2 揭煤期間施工通風方式瓦斯隧道施工中的揭煤，即石門從最小巖柱起，揭開煤層，煤門掘進，石門全斷面進入頂（底）板巖石2m止的整個過程，石門揭煤突出危險性比掘進工作面嚴重。經(jīng)預測揭煤有突出危險時，揭煤前必須編制揭煤通風方案，揭煤時嚴格按通風方案實施，確保安全。揭煤通風方案是石門揭煤的加強通風措施，在相對較短的揭煤過程中實施，是揭煤的安全保障，需要進行專門的設計。下面通過圖示簡單介紹南呂梁山隧道進口工區(qū)揭煤期間利用豎井的通風方式。如圖5所示圖5 揭煤期間利用豎井的通風示意圖 根據(jù)南呂梁山隧道施工組織設計

9、中可以看出，在本隧道施工期間，若有一個掌子面在揭煤施工，則另一邊隧道停止所有施工，并封閉隧道內(nèi)所有橫通道，使兩個隧道都是獨立通風系統(tǒng)，互不串風，如圖5，左線在揭煤施工時，將豎井所在的橫通的風門設置在右側(cè)，右線停止所有施工，并撤出所有人員，左線加大送風量到掌子面，污風從豎井排出；反之如果右線揭媒，將豎井所在橫通道的風門設置在左側(cè)，左線停止的所有施工，撤出人員，右線加大送分量。 從圖5中可以看出，通風豎井的作用是提前排出揭媒掌子面的污風，若有瓦斯也提前被排出洞外，同時從洞口引進新風，保持洞口到豎井段處于新風流中，有效地防止此段區(qū)間的瓦斯積聚。降低瓦斯事故發(fā)生的概率，提高瓦斯隧道施工的安全系數(shù)。4

10、利用豎井以后的通風效果 南呂梁山隧道在啟用通風豎井后很快就進入煤系地層（DK299+650DK301+000），在進入煤系地層以后偶有瓦斯?jié)舛犬惓Ｇ闆r，在2011年10月6日左線掌子面響炮后瓦斯?jié)舛葹?.24%，在2011年12月23日右線掌子面響炮后瓦斯?jié)舛葹?.23%，經(jīng)通風30分鐘后瓦斯?jié)舛榷紴?.00%。為了檢測利用豎井后的通風效果，分別對隧道左、右線掌子面進行CO濃度檢測，檢測結(jié)果如圖6所示圖6 掌子面炮后CO濃度隨時間的變化從上圖可以看出，利用通風豎井以后，南呂梁山隧道掌子面響炮后的CO濃度在通風10min后降到鐵路隧道施工規(guī)范9規(guī)定的最大允許濃度以內(nèi)，隨后在30min后基本能降為

11、0ppm，通風效果良好。5 瓦斯隧道施工通風利用通風豎井的優(yōu)缺點普通隧道施工通風如果沒有通風豎井，則洞內(nèi)污風通過隧道排出洞外，污風將流經(jīng)整個施工隧道沿線，由于瓦斯密度比空氣小，可能沿程的瓦斯會集聚到隧道拱頂某一凹洞或者其它容易集聚的地方，因此整個隧道施工沿線都可能會因為瓦斯集聚而產(chǎn)生瓦斯爆炸的危險。利用通風豎井以后，施工地點的有害氣體及瓦斯將提前通過通風豎井排出洞外，減少豎井位置到洞口這段距離由于瓦斯集聚產(chǎn)生瓦斯爆炸的危險，由此可以看出，通風豎井在瓦斯隧道施工通風上是能夠更好地保障施工安全，提高作業(yè)環(huán)境的品質(zhì)。增加通風豎井的缺點是，增加了隧道施工的土建成本，增加了排風主扇設備的購置及運行費用。

12、6 結(jié)語長大高瓦斯隧道的施工通風是否良好關(guān)系到整個隧道施工人員的健康安全，良好的通風效果可以極快地稀釋隧道巖層溢出的瓦斯，較快地排出隧道內(nèi)的有害氣體，因此一個好的通風方案顯的尤為重要，通風豎井作為隧道施工通風的輔助措施能夠提高瓦斯隧道通風效果，如果我們能運用得當，將能解決很多通風難題。參考文獻1 周校光.云臺山隧道瓦斯隧道施工設備配置方案探討J.巖土工程界，2003，6（7）：72-74.2 高偉，羅占夫，趙軍喜.射流通風技術(shù)在青山隧道中的應用J.隧道建設，2006，26（3）：29-31.3 李永生，羅占夫，趙軍喜.淺談射流通風技術(shù)在圓梁山隧道施工通風中的應用J.隧道建設，2004，24（2）：21-24.4 劉石磊.紅石巖隧道出口工區(qū)瓦斯監(jiān)測技術(shù)J.隧道建設，2007，27（增刊1）：65-69.5 劉石磊，羅占夫，尹冬梅.三聯(lián)隧道高瓦斯工區(qū)施工通風技術(shù)J.隧道建設，2010，30（1）：71-