1、瓦斯隧洞工程隧道爆破、通风管安装施工通风专项方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 二XX年X月目录一、编制的范围、原则及依据51.1 编制范围51.2 编制依据及原则52）xx水利水电设计研究院提供的设计图纸及技术交底资料。54）积极推广施工通风节能技术，努力降低成本，提高经济效益。5二、xx隧道工程概况52.1工程概况52.2瓦斯问题6三、隧道施工作业环境卫生标准63.1 隧道施工作业环境卫生标准61）坑道中氧气含量62）有毒有害气体允许浓度63）粉尘允许浓度74）瓦斯（CH4）浓度75）温度76）噪音73.2 其它2、相关规定81）瓦斯隧道爆破82）洞内风量要求83）洞内风速要求84）通风管的安装8四、xx隧洞施工通风设计原则及影响因素84.1 xx隧道施工通风设计原则81）准确计算的原则82）科学配置的原则83）经济合理的原则84）设备综合利用的原则85）同步除尘的原则96）安全优先原则94.2 施工通风影响因素91）通风方案对长距离施工通风的影响92）高瓦斯工区的影响9五、隧道工区需风量的计算和设备选用95.1 通风方式95.2 需风量计算公式95.3风压计算：11系统风压为计算方法：H系统=H摩+H局+H正（公式1.8）125.4风机选型及布置13H1=6389Pa, H2 =3352Pa,H3=353、21Pa133)关于风机功率与风量风压的经验计算公式：14六、xx隧道施工通风方案及设备配置156.1 通风区段调整156.2风机供风量的确定166.3 风筒阻力计算16风筒沿程阻力计算16风筒接头局部阻力计算17风筒转弯处局部阻力计算176.4 施工通风方案186.4.1 进口工区186.4.2 出口工区216.4.3 通风设备配置23七、xx隧道施工期间通风管理237.1 气体检测237.1.1 气体检测的原理237.1.2 主要检测的对象247.2 xx隧道防尘措施247.3 施工通风在实际应用中存在的问题及应对措施267.3.1 存在的问题277.3.2 应对措施277.3.3通风设备4、287.3.4通风供配电287.3.5通风监控287.3.6防止瓦斯积聚的措施29 一、编制的范围、原则及依据1.1 编制范围本专项方案编制适用范围为：xx建设股份有限公司承建的xx灌区xx河一期工程xx隧洞施工期间的通风、除尘相关的技术方案、设备配置等。1.2 编制依据及原则1）严格执行现行的公路隧道施工技术规范、公路隧道施工技术细则铁路瓦斯隧道技术规范、煤矿安全规程等相关规范和标准，运用现代科学技术优化施工通风。2）xx水利水电设计研究院提供的设计图纸及技术交底资料。3）以满足本隧道施工通风、防尘需要为目的，根据本工程特点合理配置施工通风设备及其相关资源。4）积极推广施工通风节能技术，努力5、降低成本，提高经济效益。5）统一部署，科学管理，分工区制定不同施工阶段的合理通风方案，确保按各施工阶段的通风效果。6）突出应用新技术、新设备、新工艺，提高施工通风、除尘的技术水平。7）树立环保和安全意识，严格执行国家和合同关于隧道施工洞内外环境保护、安全施工的相关规定。二、xx隧道工程概况2.1工程概况 xx隧洞属特长引水隧道(一19+601.45一31+494），全长11893m，总体走向从西向东，隧洞断面为城门洞形。隧洞为1/3000的下坡。xx隧洞进口位于青白江区清泉镇福洪乡杏花村3组兰家老房子旱地，出口位于仁和乡金水桥村3组狗跳地沙河沟右岸坡。 根据图纸xx隧洞设置三条施工支洞，施工支6、洞洞型为城门洞型，洞径为4.55.3m。xx1#施工支洞长度为379.2m,2#施工支洞长度为406.3m，3#施工支洞长度为313.6m。xx瓦斯隧洞工程拟采取全岩掘进机与钻爆台车相结合开挖施工；出渣采用WZG-120扒渣机装10t自卸车运输弃渣，弃渣运至进出口、支洞口附近指定渣场；开挖后立即实施支护措施，支护措施由系统锚杆，超前锚杆，挂钢筋网，钢支撑，喷砼等项目组成；隧洞砼衬砌施工采取先底板后边顶拱，根据本施工段特点，隧洞底板砼均采用滚筒摊铺，隧洞边顶拱砼采用钢模台车一次衬砌完成。2.2瓦斯问题xx隧洞工程在中部都穿越了xx背斜和龙泉驿断裂。由K1-2j、K1b、K1c、J3P2等地层组成7、，岩性为砂岩与粉砂质泥岩不等厚互层。与其北西侧相距约30km，已经建成通车的成简快速通道xx1#、2#交通洞所处构造构造背景和组成地层岩性相当。根据xx大学成简快速通道xx1#、2#隧洞浅层天然气检测研究报告，下伏xx（J2S）地层中含油气已串至xx镇（J3p）或遂宁组（J3s）地层中。因此，本工程可能存在瓦斯问题。三、隧道施工作业环境卫生标准3.1 隧道施工作业环境卫生标准隧道施工中，由于炸药爆炸、内燃机械的使用、开挖时地层中放出有害气体，以及施工人员呼吸等因素，使洞内空气十分污浊，对人体的影响较为严重，因此，在隧道内必须尽量降低有害气体的浓度，同时对其他不利于施工的因素如噪声、地热等也应进8、行控制。按照有关规定，隧道施工作业环境必须符合下列卫生标准：1）坑道中氧气含量按体积计，隧道作业过程中空气中含氧量不得低于19.5%，严禁用纯氧进行通风换气。2）有毒有害气体允许浓度（1）一氧化碳（CO）：最高允许浓度为20mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为30mg /m3。（2） 二氧化碳（CO2）：最高允许浓度为9000mg/m3。短时间（15min）接触允许浓度为18000mg /m3。（3）二氧化氮（NO2）：最高允许浓度为5 mg/m3，短时间（15min）接触允许浓度为10mg /m3。（4） 二氧化硫（SO2）：最高允许浓度为5mg /m3，短时间（15min）接触9、允许浓度为10mg /m3。（5）一氧化氮（NO）：最高允许浓度为15mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为30mg /m3。（6）硫化氢（H2S）：最高允许浓度为10mg /m3，短时间（15min）接触允许浓度为15mg /m3。3）粉尘允许浓度每立方米空气中含 10% 以上游离二氧化硅的粉尘为2 mg，含 10%以下游离二氧化硅的粉尘为4 mg，二氧化硅含量在10% 以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10 mg。其它允许粉尘浓度如表4-1所示。表4-1 工作场所粉尘允许浓度（mg/m3）4）瓦斯（CH4）浓度按体积计不得大于0.5%，否则必须按煤炭工业部现行的煤矿安全10、规则的规定办理。5）温度洞内工作地点的空气温度，不得超过28 C。6）噪音洞内工作地点噪声，不宜大于90 dB。3.2 其它相关规定1）瓦斯隧道爆破瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度必须小于0.75%。开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点。2）洞内风量要求隧道施工时供给每人的新鲜空气量不低于3m3/min，在瓦斯隧道中可取4 m3/min，采用内燃机械作业时供风量不低于4.5m3/(min.kw)。3）洞内风速要求瓦斯隧道风速不小于0.5m/s，均不大于6m/s。4）通风管的安装通风管距开挖面的距离不宜大于15m。通风管11、的安装应平顺，接头严密，每100m平均漏风率不得大于2%。四、xx隧洞施工通风设计原则及影响因素4.1 xx隧道施工通风设计原则1）准确计算的原则全面掌握施工通风设计相关资料，慎重选取相关设计参数，准确计算需风量和风压。xx隧道进出口工区均采用无轨运输，可进行保守计算，根据现象复杂的内燃机情况，配置风量应该比理论计算需风量大一些。同时，考虑到瓦斯工区穿越煤层时的一些不确定因素，可考虑在计算结果基础上一定程度的多配风。2）科学配置的原则科学配置通风设施，风机型号（功率、风压和风量）与风管直径必须配套，实现低风阻、低损耗和高送风量，选用的风管性能参数必须达标（平均百米漏风率、摩擦阻力系数、强度和每12、节长度等）。3）经济合理的原则合理选择通风方式，理论计算隧道内需风量和各工区的通风阻力，风量以满足国家标准为原则，通风阻力必须结合现场条件尽量降低，尽量缩短管道独头送风距离，达到既满足现场施工，又节约能源的目的。4）设备综合利用的原则尽量选用各种工况能够综合利用的通风设备，在施工过程中通过阶段调整和理论计算校核，实现通风设备综合利用，避免阶段调整换装，既达到合理利用又满足施工通风的要求。5）同步除尘的原则在满足施工通风风量和风压的同时，每开挖面配备必要的除尘设施，如水幕降尘器和除尘机等，保证粉尘含量达标。6）安全优先原则瓦斯工区施工时，若瓦斯体积浓度大于0.5%，应采取有效措施加强测试、加强通13、风，使瓦斯浓度控制在正常范围内。瓦斯浓度在0.5%以下时，没小时检查1次，0.5%以上时随时检查，检查作业不得离开该工作面。4.2 施工通风影响因素1）通风方案对长距离施工通风的影响通风方案与长距离施工通风是双向选择的关系，有些公认较好的通风方案不一定能够满足长距离施工通风的要求。施工通风方案决定长距离施工通风的独头送风长度、需要配备的总风量和设备总功率、通风设备的型号和数量、预期通风质量和可优化调整的空间，所以必须进行合理的选择和匹配方可达到最佳效果。2）高瓦斯工区的影响穿越高瓦斯工区时，需充分考虑瓦斯的溢出对施工通风的影响。开挖面要有足够的风量和足以驱散瓦斯的风速，风速不应低于1m/s。在14、低瓦斯工区，考虑到防止瓦斯积聚通风设备还需预留足够的安全系数，以便应当紧急情况下的通风需求，风速不宜低于0.5m/s。五、隧道工区需风量的计算和设备选用5.1 通风方式5.2 需风量计算公式开挖面需风量计算按照以下因素分别计算，取最大值作为配风标准的控制风量，具体按各因素计算结果如下：1.按隧洞内同时工作的最多人数计算风量。（以每人每分钟供给新鲜空气量3m3 ） Q 1 q N = 3 m3/min 10人 1.25 = 37.5 m3/minQ 施工人员所需风量；q 洞内每人所需的新鲜空气，一般按3m3/min；N 洞内工作面同时工作的最多人数（按照10人/工作面）； 风量备用系数，取1.215、5。2.按隧洞内同时放炮使用的最多炸药量计算风速。（按每公斤炸药爆破后稀释炮烟所需要的新鲜风量为500m3计算） Q2 = = 627.5 m3/minA 工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；t 爆破后稀释炮烟所用的通风时间，min，取60min。3.按瓦斯隧洞所需的风速计算风量。（最小风速取0.5m/s，最大风速取6m/s) 60 6S Q3 60 0.25S 10134 m3/min Q3 844.5 m3/minS 工作面的净断面面积，m2。4.按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算。 作业面区域范围内王牌10t自卸汽车2台，总功率为170kw Q4 4.5 P = 4.5 16、170 kW = 765 m3/min 4.5 最小供风量，m3/min；P 内燃机总功率，kW。5.根据开挖形式取不同风速，计算风量。（全断面开挖时，风速取0.15m/s；风速上限取为6m/s。）60 6S Q5 60 0.15S 10134 m3/min Q5 253.35 m3/minS 工作面的净断面面积，m2。综合比较，应选用最大需风量值：Q需 = Qmax （ Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6）= 844.5 m3/min考虑风管漏风因数：根据风筒百米漏风率，通过隧洞需风量，计算风机供风量风管漏风系数：= 1.25（公式1.1） 通风距离，2000m; 百米漏风率，取1% 。则风17、机供风量Q供应为：Q供= Q需 = 844.5 m3/min 1.25= 1055.6 m3/min5.3风压计算：从理论上讲，系统需供风压最小能克服通风阻力，所以计算出通风阻力就可知系统风压。系统阻力包括摩擦阻力、局部阻力和正面阻力，局部阻力和正面阻力一般都取摩擦阻力的0.10.2。因此，只需要计算出摩擦阻力就可以了。雷诺数Re=（公式1.2）查表得标准大气压下（20，0.1Mp）条件下，空气的动力粘度为pa.m， 管道摩擦阻力，pa； 管道摩阻系数； 气体密度，kg/m3，空气20时取1.2kg/m3; 供风距离，m; 取2000m 风管直径，m；取1.0m 管道平均风速，m/s。计算结果18、=（公式1.3）,得=22.4m/s由公式1.2,得Re=，当Re2320时候为湍流。本通风管Re=2320,为湍流管道总摩擦压损用表示，单位长度的摩擦压损用表示， 简称比摩损=（公式1.4），（公式1.5） （公式1.6）湍流时，查求比摩擦压力损失线解图查出比摩阻，=0.4mm/m=8000pa= 1600pa（公式1.7）系统风压为计算方法：H系统=H摩+H局+H正（公式1.8）由公式1.7、公式1.8,计算出只设置一组2*55风机时的风管系统风压：H系统0=11200Pa设计风管尺寸为1.0m。选用一组2*55kw通风机时，提供的全压H=6256pa显然不能满足要求，因此考虑到串联通风。19、5.4风机选型及布置在洞口设2*55kw通风机，输送到500m后再设置55kw通风机一组，再在1000m处设置55kw通风机一组，示意图如下：1000m500m500m1号风机2号风机作业面3号风机管段编号流量Qm3/min流速Vm/s管径Dmm比摩阻hmPa/m管段长度Lm摩擦压损H摩Pa/m1Q11033V121.9D11000hm14L1500H摩120002Q2984.3V220.9D21000hm23.6L2500H摩218003Q3937.4V319.9D31000hm33.4L31000H摩334001=1.05，2=1.05，3=1.11风机提供的压力：H1=6389Pa, H20、2 =3352Pa,H3=3521PaH总=H1+H2+H3=13262Pa管道的压损：H系1=2800Pa，H系2=2520Pa， H系3=4760PaH系总=10080Pa由此可见该设计方案能满足要求。设备选型关系到整个方案的成败，是通风系统运行好坏的基本保证。在立足现有、国产设备的基础上，1号风机采用了YBF2-250M-4型轴流式风机，其功率为255KW，2号、3号风机均采用YBF2-250M-4，功率为55kw轴流式风机。它具有空气流动性能好、效率高、节省能量、噪音低、结构紧凑、安装方便等特点。风管则选用了通风设备厂生产的1.0m帆布风管）。该风管具有较强的抗拉强度和较小的伸长率，接21、头方式新颖，使用方便，重量轻，易安装，破损较少，径向变形也小。另接头光滑、严密，能有效地减少漏风和系统阻力。由上述计算结果可知，选用YBF2-250M-4型风机和1.0m帆布风管可以满足洞内通风的要求，示意图如下：1000m500m500m1号风机2号风机作业面3号风机2*55 YBF2-250M-4型55 YBF2-250M-4型55 YBF2-250M-4型3)关于风机功率与风量风压的经验计算公式：式中：P-功率(KW)；Q-风量(m3/s)；p-风压(Pa)；1-风机效率可取0.719至0.8；2-机械传动效率对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98。P=50*3200/(0.22、8*0.98*1000)=204KW对于设计提供的BD-6-N016风机型号目前市场上还没有寻到，类似功能风机可以达到设计要求风量和风压的风机单机功率在2*110KW以上，远超过设计给出的功率指标，对于费用核算、电源及线路配置等造成较大变化。为此，本专项方法将根据xx隧道施工施工情况和目前市场能提供的风机型号对于设计方案进行优化调整：1）本着经济、合理，确保安全的原则，降低风量风压指标；2）通风方式基本不变；3）尽量选择风机功率不过多的超出设计给定指标，以免对合同造成较大变化和对于相关配置造成较大影响。六、xx隧道施工通风方案及设备配置6.1 通风区段调整表6-1 按照横道布置风机计算所需风量23、进口左线（右线基本相同）开始里程终止里程长度最大断面面积()最大需风量通风方式ZK23+467.00ZK24+3158481452454风机布置隧道口，全压入式直到1#车行横道贯通ZK24+315ZK25+0006851454350风机进洞到1#横道的紧急停车带处、采用巷道式通风ZK25+000ZK25+7007001454350风机进洞到2#横道的紧急停车带处、采用巷道式通风ZK25+700ZK26+0623621203600风机进洞到3#横道的紧急停车带处、采用巷道式通风出口左线（右线基本相同）开始里程终止里程长度最大断面面积()最大需风量通风方式ZK28+467.00ZK27+5029624、51454350风机布置隧道口，全压入式直到5#车行横道贯通ZK27+502ZK26+5429601454350风机进洞到5#横道的紧急停车带处、采用巷道式通风ZK26+542ZK26+0624801203600风机进洞到4#横道的紧急停车带处、采用巷道式通风1）进口第一段全部在非瓦斯地段，取用爆破散烟最大风量；第二段进入瓦斯段，取用在2#紧急停车带出大开挖断面时瓦斯最小风速计算结果，第三段同第二段；第三段取用瓦斯段最小风速计算结果。2）出口第一段全压入式供风，并进入瓦斯地段，最远端是5#紧急停车带处大断面开挖，取此处瓦斯最小风速计算结果；第二段取4#紧急停车带处大断面开挖最下瓦斯扩散速度计算25、结果；第三段选用瓦斯段扩散风速计算结果。6.2风机供风量的确定在xx隧道进出口工区采用1800mm的抗静电阻燃型风管，百米漏风率取0.01，根据表6-1计算出各通风区段压入式风机的供风量。风机的供风量由下式计算，式中k1为有效风量率。 式中：百米漏风率，取1%；此时软风管接头宜采用拉链式。 L压入通风的长度，m。表6-2 风机供风量工区进口出口区段一段二段三段四段一段二段三段通风长度（m ）848685700362965960480最大需风量（ m3/min）2454435043503600435043503600通风机需风量（ m3/min）268146704677373548154812326、7826.3 风筒阻力计算 风筒沿程阻力计算式中：H沿沿程阻力，Pa/m； a；Q风机风量，m/min；d风筒直径，取1.8m； 风筒接头局部阻力计算式中：n风筒接头数目；2风筒接头局部阻力系数，在0.050.15之间；空气密度，取1.273kg/m；S风筒截面积，；Q风机风量，m/s； 风筒转弯处局部阻力计算式中：风筒转弯数目；3风筒接头局部阻力系数，01.0；空气密度，取1.273kg/m；S风筒截面积，；Q风机风量，m/s；表6-3 按照全部单管计算风阻工区进口出口区段一段二段三段四段一段二段三段通风长度（m ）848685700362965960480风筒阻力系数0.0020.002027、.0020.0020.0020.0020.002风筒直径m1.81.81.81.81.81.81.8风筒管数1111111通风机需风量（ m3/min）2681 4670 4677 37354815 4812 3782 接头数目1714147191910转弯数目0222022沿程阻力1165 2855 2927 965 1360 4248 1312 局部阻力501 1250 1254 400 574 1802 586 转弯阻力0 1191 1195 762 0 1264 781 总阻力1666 5296 5376 2127 6080 7314 2678 分析：上表中影响风压的主要几个因数有单机28、风量、风筒直径、接头数量和转弯数目，通过增加风筒直径、减少接头数目和弯道数目可以有效降低对于风机风压的要求。目前风筒直径可变范围不大，否则要相应改变风机尺寸；接头数目可以通过购置风带是定制较长的风带，为了施工中风带延伸方便，建议选用3050m一节的风带。转弯数目基本根据现在坑道情况为固定值。将总风量进行分解，采用两台风机同时供风，可有效降低对于风压的要求。从上表数据对照目前国内风机参数可知，进入隧道后的巷道式通风宜采用双风机双风管通风。表6-4 按照双管计算风阻工区进口出口区段一段二段三段四段一段二段三段通风长度（m ）848685700362965960480风筒阻力系数0.0020.00229、0.0020.0020.0020.0020.002风筒直径m1.81.81.81.81.81.81.8通风机需风量(m3/min)1340 23352338185024082400189013402335 2338 1850 2408 2400 1890 接头数目1714142191910转弯数目0222022沿程阻力1165 714 731 237 1069 1057 328 局部阻力501 313 313 98 451 448 146 转弯阻力0 298 299 1870 315 195 总阻力1666 1324 1343 552 1521 1820 669 说明：进口如果在进口一段、四段30、和出口的一段全部按照单管通风结果进行设备选型，将出现局部配置大型风机的结果，故调整成全部按照双管计算。实际运用时可在小需风量时开启单机单管通风，在远端大需风量处加开另一台风机通风。综上所述：主扇风机单机有效风量2400m/min，风压1820Pa以上可以满足施工需要。查阅相关资料，拟定选用选用风机型号：FBDCZ（A）-8（n=740r/min），叶轮直径1.8m，风量9603000m/min，全压8652722Pa，电机型号YBF315M-8，电机功率275KW。回风巷按设计要求布置射流风机。6.4 施工通风方案6.4.1 进口工区1）第一区段隧道进口工区（非瓦斯段）第一区段的通风方案如下图31、所示。左右线通风设备配置相同，包括：压入式轴流风机两台，功率275kW，其中一台备用；局部射流风机1台，30kW；1800mm双抗风管。布置注意事项：轴流风机置于洞口30m以外，风管前端距掌子面20m。人行横通门关闭，防止风流互窜。当进行紧急停车带开挖时，如风量风压不足，开启备用风机（另配风带）。2）第二区段进口工区第二区段（穿过高瓦斯段）采用巷道式通风方案，如下图所示。风机全部布置在左线隧道内，左线作为进风洞，右线作为出风洞，布置4台防爆型风机，功率275kW；在距离二衬台车20m处布置防爆型射流风机各1台，30kW；车行横道处布置一台射流风机引流；在距离出风洞100m处布置两台射流风机引流32、。布置注意事项：射流风机置于二衬模筑台车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。人行横通道全部关闭，防止风流互窜。进风洞风机与车行横道之间设置幕墙防止废气回流至风机口，所有施工车辆均在出风洞进出。3）第三区段通过2#车行横通道后，进口工区进入第三区段（低瓦斯/高瓦斯段交替），此时继续采用巷道式通风，设备配置同第二区段，1#车行横道关闭。 4）第四区段通过3#车行横通道后，进口工区进入第四区段（煤与瓦斯突出段），此时继续采用巷道式通风，除了在出风洞口增加两台射流风机外，其他设备配置同第三区段，1#/2#车行横道关闭。 6.4.2 出口工区1）第一区段隧道出口工区（含高瓦斯段）第一区段的通风方案如下图所示33、。左右线通风设备配置相同，单洞配置：防爆型轴流风机两台，单机功率275kW，另外备用一台；二衬台车前布置防爆型射流风机1台，30kW；1800mm双抗风管。布置注意事项：轴流风机置于洞口30m以外，风管前端距掌子面20m。人行横通门关闭，防止风流互窜。2）第二区段隧道出口工区（低瓦斯段）第二区段的通风方案如下图所示。风机全部布置在左线隧道内，左线作为出风洞，右线作为进风洞，布置4台防爆型风机，功率275kW，另外2台作为备用；在距离二衬台车20m处布置防爆型射流风机各1台，30kW；车行横道处布置一台射流风机引流；在距离出风洞100m处布置两台射流风机引流。布置注意事项：射流风机置于二衬模筑台34、车前方20m处，防止局部瓦斯聚集。人行横通道和5#车行横道关闭，防止风流互窜。进风洞风机与车行横道之间设置幕墙防止废气回流至风机口，所有施工车辆均在出风洞进出。3）第三区段隧道出口工区（高瓦斯段）第三区段的通风方案如下图所示。其他配置同第二区段，在在距离出风洞100m处布置四台射流风机引流。6.4.3 通风设备配置项目型号规格数量防爆型射流风机SDS-II-NO1030KW14防爆型轴流风机FBDCZ（A）-8（n=740r/min）275kW12抗静电、阻燃风管1.8m3050m8000七、xx隧道施工期间通风管理7.1 气体检测隧道内有毒、有害气体的检测是隧道施工期的主要环保措施，特别是对35、于无轨运输的隧道尤其重要，因为无轨运输隧道施工时主要为大排放的出碴车，装载机和挖掘机，其他驱动车，罐车等，产生出大量有毒、有害气体。7.1.1 气体检测的原理根据空气动力学原理，分子间存在斥力，一定体积的空气在一定压力和温度下，气体的分子数目相对稳定，只要有其他气体分子进人就会改变原有气体中单一气体的浓度。测定气体的浓度，根据其变化规律，综合考虑气体各组分的浓度，就可以判断其他有害气体的浓度。气体检测仪的关键部件是气体传感器，气体传感器从原理上可以分为三大类：1）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等。2）利用物理性质的气体传感36、器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。3）利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。对于隧道施工中对人体危害最大的H2S、CO、氮氧化物等，主要是利用电化学传感器原理进行检测，电化学传感器的构成是：将两个反应电极-工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中，然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。7.1.2 主要检测的对象对于无轨运输隧道，出碴等行驶的机动车辆，其排放的尾气中气态的CO、氮氧化物是主要的有37、害成分；目前，对隧道空气污染的治理方法是以稀释有害成分浓度为目的的通风换气法。xx隧道穿越的地层中可能局部含有天然气并夹杂H2S等有毒有害气体，故H2S等有毒有害气体的检测也是xx隧道通风检测的主要内容。体现一个隧道内空气环境指标是否合格，不能以某种单一污染物指标武断评价，隧道施工的主要检测对象为风速、风量、CO浓度、NO2、H2S浓度等指标，定期对上述指标进行检测，以上述指标为基准，决定各项施工工序的合理性，如果某项指标超标，立即上报工区有关部门，理顺环境保护与隧道施工的关系，重视其环境危害，积极主动采取合理措施，使其危害降到最低限度。7.2 xx隧道防尘措施洞内粉尘90%来自凿岩作业，其次38、由爆破产生，装碴、运输所占比例很少。隧道施工防尘的主要方法是湿式凿岩作业、喷雾洒水降尘、机械化正常通风及加强个人防护等。经过处理后粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含有10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。1）通风防尘通风防尘的作用是稀释和排出洞内空气中的粉尘，根据我国煤炭、冶金及铁道部门颁发的有关规定，要求掘进巷道工作面的最低排尘风速为0.15m/s，根据排烟计算配备的通风设备能够满足通风防尘要求。为避免由风管吹出的风流在工作面形成涡流或直接吹向碴堆而增加空气中的粉尘含量，使风管39、悬挂于隧道的一侧，并使其轴线与隧道平行。2）湿式作业钻孔防尘：钻孔作业全部湿式钻孔，钻孔过程中的供水水压不低于0.3MPa，保证钻孔过程中孔内充满水；为了提高对微细尘粒的吸附能力，在水中添加少量湿润剂降低水的表面张力，湿润剂的一般用量为0.050.5%。其他地段需要钻孔时，也必须采用风水联动装置，杜绝干打眼。爆破防尘：采用水封爆破进行降尘，即用聚氯乙烯、聚乙烯等薄膜加工的塑料袋装水充当炮泥放在炮孔中封堵炸药，可使15m粉尘降低5080%，同时能减少爆破所产生的有害气体；爆破时采用高压喷雾器进行喷雾降尘；为加速湿润粉尘的沉降，在距掘进工作面2030m处利用喷雾器设置粗雾粒净化水幕。出碴防尘：放炮40、后出碴前，用水枪在掘进工作面自里向外逐步洗刷隧洞顶板及两帮，水枪距工作面1520m，水压一般35kgf/cm2；在装碴前，向碴堆不断洒水，直到碴堆湿透，防止装碴过程中扬尘。喷混凝土防尘：隧洞内全部采用湿喷混凝土机进行喷射作业，从根本上降低喷混凝土作业时产生的粉尘量；在喷混凝土作业面，布设局部通风机进行吸尘，来改善作业面的工作环境。3）采用水幕降尘水幕降尘，就是把水雾化成微细水滴并喷射到空气中，使之与尘粒碰撞接触，则尘料被水捕捉而附于水滴上，或者被湿润的尘料互相碰撞而凝聚成大颗料，从而加快了其沉降速度。措施是利用风水混合型水幕降尘器使水充分雾化，迫使粉尘迅速降尘。其构造如下图。图 风水混合型水幕41、降尘器构造图施工具体实施时在距掌子面一定距离设置几道水幕，水幕降尘器设置在边拱上，水幕在放炮前10分钟打开，放炮30分钟后关闭。(4)、减少尘源尽量将能够在洞外进行加工操作的工序放在洞外，如电焊、氧气焊、混凝土搅拌等工序，以减少粉尘的来源。水幕降尘器的构造图(5)、个人防护为了更好的保护施工人员的健康，给在隧洞内工作的施工人员配发防尘口罩、压风呼吸机、防尘安全帽等防护设施，最大限度地做好防尘工作。7.3 施工通风在实际应用中存在的问题及应对措施7.3.1 存在的问题1）车流组织问题当第一个车行横通道打通后，xx隧道进出口工区均采用巷道式通风方式。采用巷道式通风后，作为污风排出通道的隧道同时也作42、为车辆的运输通道，而新鲜风进入的隧道作为人员的进出通道。这样实现人车分流，可以大大提高洞内工作环境。2）漏风率过高问题理论计算采用的风管平均百米漏风率较低，目前国内生产的大部分风管性能参数不达标，再加上施工现场通风管理不到位，实际漏风率会远远大于设计值，造成通风效果达不到要求。所以设计要求必须选用性能参数达标的风管，每100m漏风率可以达到低于1%的要求。同时，教育施工人员充分认识到施工通风的重要性，以便提高通风管理水平，保证优良的通风效果。3）需风量较大的问题无轨运输需风量的确定，目前施工通风需风量计算中基本都是只考虑满足开挖面需风量，而对无轨运输整个洞内运输线路上的内燃机械需风量没有给予考43、虑，造成施工现场从衬砌台车至洞口段的运输线路上烟雾弥漫，排污风速不够，空气质量不达标。对此因为还没有明确规定相应需风量的确定方法，所以参考公路隧道运营通风的相关规范进行附加风量计算，同时在总需风量的基础上再考虑一定的保守量，所选通风设备比正常选用的大一个型号。当采用巷道式通风后，洞内风速可以提供很多，基本上能够满足洞内车辆行走的要求。4）方案执行问题方案执行不彻底，在实际施工过程中对施工通风认识成都不够，经常曲解或者打折扣执行，例如，随意选用风机和风管进行匹配、不设置或者少设置射流风机、横通道应付性封堵而造成污风循环、无轨运输不进行撒水降尘等。对此要求施工单位认真进行贯标，正确理解设计文件，严44、格贯彻执行设计文件。7.3.2 应对措施1）采用能够缩短独头送风距离的通风方式，降低总需风量，提高风量利用率和总通风效率。2）采用技术成熟的射流巷道式通风，尽量缩短独头送风长度，提高通风效率。3）需要封闭的横通道必须封堵严密，避免发生污风循环。4）能够贯通的横通道必须及时贯通，以便及时进行施工通风阶段调整，缩短独头送风距离。5）随着隧道的深入及时配置射流风机，保证引入的新鲜风量和风流按照指定路线流动。6）爱护通风管路，加强日常维修保养，及时进行修补和更换。7）定期对通风效果和洞内空气质量进行检测，并根据检测结果及时进行施工通风优化调整。8）在无轨运输作业环境内，合理利用隧道断面净空，针对通风管45、路采取有效的防护措施，避免交通运输车辆经常性刮破风管。9）无轨运输的内燃机械设备尾气排放必须达标，降低CO和烟雾对洞内环境的污染。7.3.3通风设备1）通风管采用1.8m直径的抗静电、阻燃胶皮软风管，风管百米漏风率不大于1%。2）通风机安装在已二衬段，风管出风口距离工作面不超过10m。必须配置备用风机。3）通风设备采用专用变压器、专用线路、专用开关，并实施瓦电锁闭和风电锁闭措施。4）风管出口放置喷雾器。5）掌子面与二衬台车间用局扇风机加强通风，防止局部瓦斯聚集。7.3.4通风供配电1）隧道口自备柴油发电机，确保供电可靠，并安装风电锁闭装置。2）当一路电源停止供电时，在15分钟内启动备用电源，确保风机运转。3）加强供电线路的维护、管理和检修。7.3.5通风监控1）距离洞口1015m回流处及距离工作面15m回流处布置风速传感器。2）风机风筒设置压力传感器。3）对进风处空气质量进行瓦斯检测，防止将废气当新鲜空气输入。7.3.6防止瓦斯积聚的措施1）及时接长通风管，保持出风口与工作面的距离。2）通风管破损时及时的组织修补或者替换，减少风量损失。3）瓦斯集中涌出而风流速度较低易造成瓦斯聚集时，使用空气引射器加快空气流通，做到“哪高吹哪”，彻底消除瓦斯极限。4）加强预留通道、洞室，死角部位，塌陷部位等瓦斯检测，加强局部通风。