長大斜井通風技術研究

1、長大斜井通風技術楊金歌摘要：詳細介紹了關角隧道進口 6#工程地質情況、通風量計算、通風方案選擇、風機布設以及通風方案 取得的效果。施工實踐表明，所介紹的施工方案合理可行，效果良好。關鍵詞：長大；斜井；通風；巷道1前言關角隧道6號斜井設方t平距長2808m,綜合坡度為10.3%,井口高程3766.83m,與正洞交 點為DK296+110,交角為58 38/ 58/，。采用無軌運輸，井內每隔 200mi一處錯車道，錯 車道間距亦可以根據(jù)地質情況適當調整。斜井單車道內輪廓寬 660cm,高663cm；錯車道內 輪廓寬730cm,高700cmo斜井進入主洞后，向格爾木方向承擔主洞1820ms工任務，加

2、上斜井2808ms工，獨頭掘進長度達到 4628m,施工通風是施工的重點及難點。經(jīng)多方比選，最 終確定采用將斜井橫斷面分隔為上、下兩部分，上部為半徑為3.3m半圓形，作為進風通道，然后在斜井底部與正洞交匯處安裝4臺風機與軟管形成壓入式通風系統(tǒng)分別向4個工作面供風。所有回風流經(jīng)斜井下部（寬X高）6.6m x 4.0m矩形通道排往洞外。2設計依據(jù)及參數(shù)鐵道部鐵路隧道施工標準TB10204-2002鉆孔深度，平均取4.5m,有效爆破深度4.0m；炸藥用量，全斷面開挖時取4kg/m3,一次爆破炸藥用量767kg，導洞開挖取1.8kg/m3 , 一次爆破炸藥364kg;排除炮煙通風時間：全斷面開挖和平導

3、均取20min；軟管百米漏風率，取耳00 =1.0%2.0%之間；巷道通風時風門等漏風率取1.5%;洞內柴油機采用安裝廢氣凈化裝置后的用風指標取4.0m3 / min kW .海拔高度：取隧道平均海拔高度3600m；空氣的重率高程修正系數(shù)K尸（1Z 4.25644300取關角隧道地區(qū)平均海拔z=3600m,則K = (1360044300)4.256=0.697 ;取管道的沿程摩擦阻力系數(shù)即達西系數(shù)九=0.0120.015 ;對自卸汽車汽車內進彳T設計標準車速為10km/h,具有5左右的坡度或者出現(xiàn)路面不平整時，車速為 5km/h。3通風量及工作方式關角隧道6#斜井全長2808m,凈斷面（寬X

4、高）6.6m x 6.6m ,斷面積38.9m2 ,進入正洞后將分別在I、n線向進、出口方向施工，共4個工作面。為解決施工通風和無軌運輸作業(yè)的環(huán)境問題，已提出多種通風方案。本方案設想將斜井橫斷面分隔為上、下兩部分，上部為半徑為3.3m半圓形，作為進風通道，然后在斜井底部與正洞交匯處安裝4臺風機與軟管形成壓入式通風系統(tǒng)分別向4個工作面供風。所有回風流經(jīng)斜井下部（寬X高）6.6m x 4.0m矩形通道排往洞外。初步估計，I、n線正洞向進口方向施 工長度1312m ,其風機供風量可取 1800m3/min；向出口方向施工長度 1812m,其 風機供風量可取2400m3/min , 4臺風機總風量 8

5、400m3/min.按此風量計算，斜井上部斷面積 12.5m2 ,平 均風速11.2m/s ;下部 斷面積 26.4m2 ,平均風速5.3m/s ,考慮下部增加射 流風機，風速將會達到 7m/s,已超過隧規(guī) 要求平均風速不小于 6m/s的規(guī)定。斜井下部 既是通風通道，又是車輛運輸和人行通道， 為保證安全，平均風速必須滿足隧規(guī)要 求。失過大，能源消耗增加，因而不宜采用?？紤]到施工長度不同，擬在初期將出口方向的風機以低速檔運行，風量降至 方向貫通后僅施工出口方向工作面時，風機以高速檔運行滿足掘進若增大下部斷面積，即減少上部斷面積， 將使上部斷面平均風速更大，進風道阻力損 4個工作面工序的不同時性和

6、進、出口方向1600m3/min,待進口 1812m勺要求。如此安排則可以減少斜井上、下部分的總流量，將風速控制在標準以內?？傦L量以滿足最多3個工作面同時裝渣作業(yè)的要求，按6000m3/min計算，則斜井上部進風道平均風速為8m/s,下部出風道平均風速3.8m/s。待進口方向的兩個工作面已貫通或到分界點時，出口方向兩個工作 面的總風量為4800m3/min,斜井上部平均風速 6.4m/s ,下部平均風速3.1m/s ,均符合隧 規(guī)要求。4通風量計算4.1按施工隧洞內的最多人數(shù)計算風量洞內每人每分鐘需要新鮮空氣量按q =3 m3/min ,風量備用系k=1.2 ,同時最多工作人數(shù)按m=5以計算。

7、則3.Q=k m p=1.2 50X3=180m /min4.2按排塵風速計算風量取排塵風速L=0.2m/s ,則3.Q= u A=0.2 6760=804m /min按最低允許風速計算風量按最低允許風速 -0.15m/s ,則工作面風量：Q=60V S=600.15 67=603 m3/min按洞內同一時間內爆破使用的最多炸藥用量計算風量取單位炸藥用量1.8kg/m3 ,循環(huán)進尺量3.5m。開挖斷面積A=67m2則一次爆破炸藥用 量G=1.8 N67 X3.5)=422.1kg 。炮煙拋擲長度：l0=15+G/5=15+422.1/5=99.42m取爆破后通風時間t=20min ,壓入式通風

8、工作面要求新鮮風量計算公式，即：B. H.伏洛寧公式：Q =：8 3 G( AL0)2 = ；： 3. 422-(67-99)2 =1032m3/min從各種計算結果比較，按排除炮煙計算風量是所有計算風量中最大的，工作面的設計 風量取排除炮煙風量 Q=1032m3/min。關角隧道地處海拔3600mW高度，所以必須要考慮空氣高程重率修正系數(shù)：44300)4.256二(1 一360044300、4.256)=0.697考慮到重率高程修正系數(shù)后，K尸=0.697 ,工作面要求風量用以下公式計算：Q=Q/.K =1032 / .0.697 =1236 m3/min修正計算后得到的工作面風量為Q=12

9、36 m3/min。平均風速：_3=0.31m/soQ = 1236m /minA - 67m2 605斜井進風道和由風道的風阻斜井進風道阻力計算斜井上部進風道斷面積12.5m2,半圓形周長15.4m,當量直徑3.23m；斜井下部排風道斷面積26.4m2,矩形周長21.2m,當量直徑4.98m。斜井施工采用鉆爆法，按光面爆破和噴錨支護，地面為無軌運輸車輛路面條件，不考 慮車輛形成的風流阻力時，取壁面摩阻系數(shù) & =90X 10-4N - s2/m8 ,計算上部沿程風阻系數(shù)：90 10 , 2808 15.412.53=0.199(N s2/m8)卜部排風道沿程風阻系數(shù):_4 _=0.029(N

10、 s2/m8)90 102808 21.226.43斜井上部進風道的局部阻力系數(shù)包括進風口局部E 1=0.6,井底與正洞交匯處分岔E2=1.5，總局部阻力系數(shù)匯七=2.1。斜井下部排風道的局部阻力系數(shù)包括井底部匯流局部E 1=0.5;中部會車洞局部10處取10X0.5=5.0 ;洞口局部E 3=1.0 ,總的局部阻力系數(shù)匯衛(wèi)=6.5。風流在斜井上部進風道的阻力損失222hf進=Rf進 Q a +Z U 2=0.199 乂 100 +2.1 乂 1.2/2 乂25.852=1990+43=2033(Pa)斜井出風道阻力計算斜井下部斷面積26.4m2 ,矩形周長2 X (6.6+4)=21.2m,

11、當量直徑,4S 26.4 4de = =4.98m。U 21.2沿程風阻系數(shù)：90 10，2808 21.226.43=0.029(N s2/m8)斜井各部局部阻力系數(shù)包括：進口局部 E 1=0.6 ,井底與正洞交匯處分岔E 2=1.5 ,中=30部會車點每處取 Q =0.5 ,按6處計乙-3.0 ,總的局部阻力系數(shù)匯 工=5.1。風流在斜井下部排風道的阻力損失h加 = Rf出Q； + U ,-U =0.029X 1002+6.5X 1.2/2X 3.62=290+51=341(Pa) 2風流在斜井上、下兩部分通道中的總阻力損失hf -%進hf出=2033+341=2374(Pa)這些阻力損失

12、都由通風機提供的能量來克服，因此在確定通風機的全壓時應將這些損 失計算在內。6通風機的選擇6.1進口段工作面通風機的選擇進口段方向施工長度1312m,選擇風機風量1800m3/min,配用風管直徑()1.5m,管道風 阻系數(shù)Rf6.5. zl6.5 0.0021 1300d51.55= 2.33(N- s2/m8)通風管道沿程阻力損失(漏風系數(shù)取1.2)30hf =2.33 30 一 =17501.2 (Pa)考慮斜井進風道的風阻，風機總壓力損失4124Pa,風機設計全壓應大于 4250Pa。選用125B-2F110型對旋式軸流通風機，設計風量1800m3/min,全壓5000Pa,電動機功率

13、2X 110kW 雙級調速。6.2出口段工作面的通風機選擇出口段I、n線正洞施工長度1812m選擇風機風量2400m3/min ,配用風管直徑(f)1.6m, 管道風阻系數(shù)Rf6.5： l 6.5 0.0021 1800 小-=5 = 2.34- s2/m8)d1.6( N通風管道沿程阻力損失(漏風系數(shù)取1.5)hf =2.34 40 =24961.5 (Pa)當總風量為6000m3/min時，風流在斜井上、下兩部分進、出風道的總阻力損失為 4870Pa, 風機總全壓5000Pa?？蛇x用142BD-2SE11CB對旋式軸流通風機，設計風量2400m3/min ,全壓6000Pa,電動機功率2X

14、 110kW 雙級調速。7現(xiàn)場實施巷道通風中隔板設置隔板采用厚度3mrmj彩鋼瓦，骨架采用15*15mm勺方鋼，采用膨脹螺栓及鋼筋進行固定， 彩鋼瓦固定到方鋼骨架上，最終形成上下通道。具體布置見圖 7.1。?221紋鋼15*15mrmf 鋼膨脹螺栓圖7.1巷道通風中隔板設置系統(tǒng)布置（斜井上部平面布置）圖7.2主洞內通風機設置8實施效果分析采用壓入式巷道通風，用彩鋼板將斜井分為進風道及排風道兩部分，上部為進風道， 下部為排風道及施工通道，彩鋼板風道沿斜井布設至斜井與主洞交叉口處，然后采用風機 通過風筒將高壓新鮮空氣分流至各施工掌子面，渾濁空氣通過下部排風通道排至洞外，這 樣隔離后，上部進風道進風量是原設計采用2條直徑1.8m風管進風量的5