斑竹林隧道射流通风反算与研究.pdf
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1、文章编号:():./.斑竹林隧道射流通风反算与研究蒋志超贺兆鹏(陕西建工集团第十五建设有限公司 渭南市)摘 要:以级高风险隧道高瓦斯页岩气斑竹林隧道通风为背景工程隧道多次穿越多层具有开采价值的煤线、下伏岩溶暗河存在大量矿物质溶蚀裂隙存储的页岩气呈透镜体状无规律分布赋存 采用现场应用对比、数据收集、趋势分析和 分析等手段通过监控系统提供的数据进行分析与再分析将现场实时检测的瓦斯浓度监测数据与通风风速监测数据变化趋势作为措施应用效果的分析指标确保隧道施工通风监控数据处于合理的范畴 关键词:高瓦斯隧道页岩气 通风系统 安全距离中图分类号:.文献标识码:基金项目:中铁十七局重点科研项目 西南地区穿越煤
2、层高瓦斯岩溶强烈发育地区隧道综合施工技术项目()引言云贵川地区多山多煤且岩溶发育以级特长高风险隧道高瓦斯页岩气斑竹林隧道通风为背景隧道穿越溶洞与废弃矿区下伏地下暗河通过对瓦斯通风技术与瓦斯隧道监控系统完成优化再分析数据与模拟并投至隧道通风过程中将现场实时检测的瓦斯浓度监测数据与通风风速监测数据变化趋势作为措施应用效果的分析指标确保隧道施工通风监控数据处于合理的范畴 实践证明隧道通风措施在高瓦斯隧道掘进施工通风管理过程中切实可行且效果显著能够保障施工安全快速进行可为类似铁路隧道施工提供借鉴 瓦斯隧道通风难点隧道采用传统台阶法开挖时易出现初期支护封闭不及时、安全步距超标等问题 导致瓦斯不能及时封闭
3、 隧道降低瓦斯浓度的技术措施目前行之有效的方法就是增加隧道作业面的风量通过分区管理逐级增加风量达到稀释瓦斯浓度并使其处于安全的范围内规避瓦斯三要素的形成 瓦斯隧道建设通风技术可完成三要素规避的设防标准保证瓦斯隧道施工过程安全可控隧道全长.为云贵川地区特长高瓦斯隧道穿越溶洞与废弃矿区下伏地下暗河在施工进度与经济成本的综合考量下项目采取分级管控 第一阶段为传统压入式通风之后优化为巷道式通风 其瓦斯特点为多次穿越多层煤线(页岩)裂隙发育分布无规律储存空间小或裂隙中持续泄漏量小但甲烷浓度超 超前探测难以探明瓦斯储集及分布特征且.的顺坡通风因瓦斯技术特性决定其极易分层重新积聚局部浓度超标如隧道变化段落(
4、横通道、配电室等)存在安全风险 通风方案设计隧道在横洞与进口工区未贯通前采用压入式通风贯通后采用压入式与巷道式相结合 针对辅助洞室、下锚段等局部气体聚集区采用局扇风机通风防止瓦斯等有害气体积聚隧道通风平面示意图见图 通风方案设计优化.计算参数选择断面选择:采用 断面作为隧道断面进行计算初支断面:面积为.周长为.当量直径为 /.衬砌断面:面积为.周长为.当量直径为 /.北方交通 年 第 期图 斑竹岭隧道通风平面示意图 摩擦阻力系数 .横通道局部阻力系数为.选用/取最大值见表 表 隧道通风风量计算表瓦斯/(/)内燃/(/)风速/(/)人员/(/)爆破/(/)爆破(通风时)爆破(通风时).风管漏风计
5、算()百米漏风率的计算由于铁路隧道施工规范的漏风计算公式是统计计算式适用于较为理想状态下的管道通风百米漏风率计算项目根据风管厂家建议和实际量测修正后将百米漏风率修正为.()采用青函隧道理论的近似计算长距离输送后的风机需风量:()同时根据实测漏风率反算计算平导横通道进入正洞至 作业面为最大通风长度 风管直径为.百米漏风率为.即进入正洞风机供风量之和为 /./因此实测中进入正洞风量不应小于./即进入正洞风机供风量之和为 /./因此理论上进入正洞风量不应小于./.横通道风流控制与射流风机布设采用 组 强力射流风机每组两台每台风速./每台间距.高低排放整体与周边不小于 直线段 组横洞转正洞位置一直进行
6、导流 并在横通道位置设置风门 隧道通风理论模拟根据爆破后通风在空间 内的 浓度的衰减规律以斑竹林隧道工程为例通过 完成斑竹林隧道通风的模型建立通风管口放置在距离掌子面 处在仰拱端部进行隧道模拟计算根据其爆破通风时间进行部分演算 同时根据演算得出:涡流区建议在掌子面往后延伸 范围内在爆破完成开启通风 开始作业面周围的风流流场区域稳定从掌子面起 范围内变化速率区域稳定满足了掌子面的作业基本条件同时随着时间的增长在受到爆破过程中吹起大量灰尘及大量尘埃物的情况下通风 后出现贴壁现象见图 当通风 左右时掌子面上的瓦斯浓度基本稳定同时表明隧道内部(掌子面到初支段落)空间范围内的瓦斯浓度场也基本稳定见图图
7、开挖段掌子面至初支段 范围内通风 通风检测根据规范要求同时结合隧道内所需要的风量 年 第 期 蒋志超等:斑竹林隧道射流通风反算与研究图 开挖段掌子面至初支段 范围内通风 隧道内气体流速范围为./由以上所需风速结合自动检测系统和微速风表及中速风表所采集的数据现场通风数据如图 所示整理推导出了近期隧道洞口风速(隧道入口 处风速)、掌子面风速并满足通风要求图 作业面风速 通风时间与通风距离的优化.通风时间的优化通风时间对施工的风量影响很大虽然隧道安规和隧道作业规程中明确爆破 后方可进入作业面如铁路瓦斯隧道技术规范().第 条在非瓦斯工区、低、高瓦斯工区爆破作业时后应巡视爆破点第条瓦斯突出工区揭煤爆破
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