隧道施工通风方案设计

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1、隧道施工通风方案设计目录1设计依据32编制原则33工程概况33.1工程地理位置332工程范围和主要工程量4321工程范围43.2.2主要工程量43.3工程地质及不良地质5331工程地质 53.3.2不良地质54通风方式选择65选型计算751计算参数752风量计算75.3通风设备选型计算9531轴流风机选型计算95.3.2射流风机选型计算146通风设备配置157. 通风布置177.1进口工区177.2 1#、2#斜井工区217.3 3#斜井工区247.4出口工区258. 施工通风管理268.1管理机构设置及人员编制原则2682机构和人员268.3管理制度与评价279. 通风对施工的要求2810.

2、 气体监测29101主要有害环境因素29102污染防治措施2910.3主要检测对象30104测对象、仪器和检测频率。31115气体检测和应急警报系统31116上报频率31*隧道施工通风方案设计说明1设计依据(1) *隧道工程地质说明(2) *隧道实施性施工组织设计(3) 铁路隧道施工规范(TB10204-2002)；(4) 铁路瓦斯隧道技术规范(TB10120-2002)。2编制原则(1) 科学配置的原则科学配置通风设施，风机型号，功率与风管直径必须配套，达 到低风阻，满足低损耗高送风量要求。(2) 经济合理的原则理论计算隧道内需风量，风量以满足国家标准为原则，达到既 满足现场施工，又节约能源

3、的目的。(3) 利用现有设施的原则尽量利用现场现有的通风设备，既达到合理利用又满足施工通 风的要求。3.1工程地理位置*隧道位于成都东简阳南区间，属于新建成都至重庆铁路客 运专线工程CYSG-1标段，其隧道进口位于成都市龙泉驿区，出口 位于简阳市。龙泉山山脉系四川盆地西部成都平原和川中丘陵的地 理界线，是岷江与沱江的分水岭，在四川盆地内部，山脉形成一条 高高的、狭长的隆起，其西面是成都平原，东面是川中丘陵。龙泉 山呈一条形山脉，高程480985m，由北东南西纵贯境内，为本区 最高地形，丘陵和平原分别依附于两侧，地形起伏较大，相对高差50150m，自然坡度30。50。，坡面植被发育。3.2工程范

4、围和主要工程量3.2.1工程范围*隧道全长7328m,为双线单洞铁路隧道，进口里程DK22+485，出口里程DK29+813。全隧位于直线上，设有平导一座 和斜井三座，共计分为四个工区：进口工区，1#、2#斜井工区，3#斜井工区，出口工区。其具体线位平面图如图3-1所示。3.2.2主要工程量四个工区的正洞施工工程量任务划分区段为：进口工区2515m(DK22+485DK25+000)，1#、2#斜井工区 1366m( DK25+000 DK26+366)，3#斜井工区 1684m (DK26+366DK28+050)，出口口 工区1763m (DK28+050DK29+813)。具体工程量任务

5、划分情况见 表 3-1 o表3-1工程量任务划分表序号名称工稈量（m）里程1进口工区正洞2515DK22+485- DK25+000平导2515PDK22+485- PDK25+00021#、2#斜井工区正洞1366DK25+000- DK26+366平导1366PDK25+000- PDK26+3661#斜井3882#斜井29833#斜井工区正洞1684DK26+366- DK28+050斜井5104出口工区正洞1763DK28+050- DK29+8133.3工程地质及不良地质331工程地质*隧道为高瓦斯隧道，其中DK23+210DK25+900为高瓦斯 区段，其余为低瓦斯区段。*隧道位于

6、新华夏系第三沉降带四川盆地西缘的川西褶皱带 中，主要构造体系为龙泉山褶皱带，发育褶皱有卧龙寺向斜和龙泉 山大背斜；断层带有龙泉驿断层和尖尖山断层。隧道地质节理裂隙 发育，主要以构造裂隙为主，浅部多为风化卸荷裂隙。根据岩性、 地貌、构造因素分为5个富水带：龙泉驿断层富水带，卧龙寺向斜 富水带，龙泉山大背斜强富水带，尖尖山断层强富水带及砂岩、泥 岩接触带强富水带。隧道正常涌水量为15900m3/d,雨季最大涌水量 为19080m3/d ；地下水具有硫酸盐侵蚀性，主要等级斗H2。同时存 在松软土、膨胀土及石膏等不良地质。3.3.2不良地质*隧道不良地质为天然气和断层破碎带，对施工通风构成严重 威胁的

7、就是天然气，该隧道有2690m的高瓦斯地段，其经过地段的 有害气体主要为天然气。根据区域内气矿资料调查：*隧道所经过的侏罗系上、中统地 层以及更深部的三叠系须家河组砂岩内储存有具一定开采价值的天 然气体，区内无油层分布。测区内的天然气一般被上部后层泥岩所 阻隔，但由于受龙泉驿断层及龙泉山大背斜影响，隧道洞身段局部 岩体节理裂隙发育、岩体破碎，天然气可能沿断层带及背斜核部溢 出。据成简快速通道初勘及详勘阶段在龙泉山1#、2#隧道布置 深孔，并已委托西南石油大学针对天然气进行专项测试，根据西南 石油大学提供的龙泉山1#、2#隧道浅层天然气检测研究报告综 合研究分析：龙泉山隧道位于龙泉山背斜含油气构

8、造上，是油气运 输的有利指向区和储集区，并且在石油钻探中已有显示，只是未达 到工业开采要求。同时隧道穿越遂宁组地层，紧邻沙溪庙组地层， 而沙溪庙组地层在洛带气田属油气产层。由于受构造影响，岩层节 理发育，所以沙溪庙组中的油气很容易上移至遂宁组，加之其上覆 有较厚的泥岩层作为盖层封闭，所以油气易储集而不易散发，危害 性较大。综合判定*隧道为高瓦斯隧道，风险等级暂定为“极高”。4通风方式选择（1）进口工区，有平导超前施工，采用有轨运输方式，前期只 适合采用独头压入式通风，中期和后期可利用平导采用射流巷道式 通风。（2）1#、2#斜井工区，有平导超前施工，同时存在主、副斜井， 采用有轨运输方式，前期

9、只适合采用独头压入式通风，中期和后期 可利用平导和斜井采用射流巷道式通风。（3）3#斜井工区，单斜井与单正洞施工，采有无轨运输方式，只适合采用独头压入式通风，随着隧道深入加大送风量。(4) 出口工区，单正洞施工，采有无轨运输方式，只适合采用 独头压入式通风，随着隧道深入加大送风量。5选型计算5.1计算参数风量和风阻计算需要一定的边界条件和相关参数，根据设计依据 所提供的相关资料，对计算参数进行了整理，具体数据见表5-1。表5-1施工通风计算参数表项目单位数量断面积正洞m3136平导24一次爆破炸药量正洞(三台阶)Kg200平导80洞内同时作业最多人数正洞人100平导50掌子面装碴功率正洞kw1

10、65平导134出碴车功率kw211通风时间min30最低风速m/s0.25风管平均百米漏风率%1.5风管摩擦阻力系数0.02隧道沿程摩擦阻力系数0.0255.2风量计算施工通风所需风量按洞内同时作业最多人数、洞内允许最小风 速、一次性爆破所需要排除的炮烟量、内燃机械设备总功率和瓦斯 涌出量分别计算，取其中最大值作为控制风量。（1）按洞内同时作业最多人数计算Q 人二 q - n式中：q作业面每一作业人员的通风量，取3m3/min人；n 作业面同时作业的最多人数，正洞100人、平导50人。 计算可知:正洞需风量为300 m3/min，平导需风量为150 m3/min。（2）按洞内允许最小风速0.2

11、5m/s计算Q =S - V风式中：S隧道最大开挖断面积，正洞136 m2、平导24 m2；V洞内允许最小风速0.25m/s。计算可知：正洞需风量为2040 m3/min ,平导需风量为360 m3/min。（3）按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算Q =竺 3：A（F L0 t式中：A同时爆破炸药量，kg； t 通风时间，30min；L 炮烟抛掷长度，250m； F 隧道断面积，m2。计算可知：正洞需风量为1595 m3/min，平导需风量为370 m3/min。正洞按照三台阶开挖考虑，平导按照全断面开挖考 虑，一次性爆破炸药量均较少。（4）按内燃机械设备总功率计算内=h q式中:H 内燃机械

12、总功，kw；q内燃机械单位功率供风量，4m3/ （ min kw ）。进口工区和1#、2#斜井工区为有轨运输工区，按计划只有开挖 面装碴设备可能是内燃机械，正洞为165kw、平导为134kw。计算可知：正洞需风量为660 m3/min，平导需风量为536 m3/min。3#斜井工区和出口工区为无轨运输工区，除开挖面装碴 内燃机械外，洞内交通运输设备均为内燃机械，在送风距离 最远的最不利通风条件下洞内按4台出碴车考虑，所以总功 率为165kw+4 X 211kw=4036kw。计算可知正洞开挖面需风量 为 4036 m3/min。（5）按瓦斯涌出量计算Q =匕瓦斯 B 一 B1 0式中：K 相关

13、系数，取1 2；a 瓦斯涌出量，取2.2 m3/min ；B 送风瓦斯浓度，取0.00%；0B 隧道内允许瓦斯浓度，取0.5%。1计算可知正洞和平导需风量均为880 m3/min。经计算可知，正洞有轨运输时开挖作业面所需控制风量 为2040m 3/min （按风速计算值最大），正洞无轨运输时开挖 作业面所需控制风量为4036m 3/min （按内燃机械总功率计 算值最大），平导开挖面所需控制风量为880m3/min （按瓦 斯涌出量计算值最大，平导均为有轨运输）。5.3通风设备选型计算531轴流风机选型计算通风阻力因选择的风管直径和风机型号以及送风距离的不同会 有很大差距，需要指出的是，如果选

14、择的风管直径过小，会导致通 风阻力过大，不能满足送风需要；如果选择的风管直径过大，又会 造成浪费，且不利于施工组织。5-1P 二 400九Px -卩益 T 1 X Q 2 兀 2 d 5InQ B丿f式中：p 风管沿程阻力，Pa；九一摩阻系数，0.02； P空气密度，kg/m3； d 风管直径，m； B 风管平均百米漏风率， 0.015； L 管路长度，m； Qf风机工作点风量，m3/ s。下面我们只针对每个工区的实际情况，结合风机特性曲线和送 风长度对通风阻力进行模拟计算，同时也对风机风管进行选型匹配。 风管阻力曲线计算公式见式5-1。（1）进口工区进口工区由于采用射流巷道式通风，根据施工组织进度计划可 知，其正洞和平导送风管路最大长度不超过1000m，正洞开挖面需 风量为2040 m3/min、平导开挖面需风量为880 m3/min，这也 是风管出口风量，按照平均百米漏风率1.5%计算可知：正 洞需要风机提供风量为2373 m3/min、平导需要风机提供风 量为1024 m3/min。通过反复计算可得出：正洞选用2x132kw轴流 风机与1.6m风管匹配比较合理；平导选用2x75kw轴流风机与 1.2m风管匹配比较合理