龍泉山隧道施工通風方案設計

1.設計依據

（1）《龍泉山隧道工程地質說明》；

（2）《龍泉山隧道實施性施工組織設計》；

（3）《鐵路隧道施工規範》（tb10204-2002）；

（4）《鐵路瓦斯隧道技術規範》（tb10120-2002）。

2.編制原則

（1）科學配置的原則

科學配置通風設施，風機型號，功率與風管直徑必須配套，達到低風阻，滿足低損耗高送風量要求。

（2）經濟合理的原則

理論計算隧道內需風量，風量以滿足國家標準為原則，達到既滿足現場施工，又節約能源的目的。

（3）利用現有設施的原則

盡量利用現場現有的通風裝置，既達到合理利用又滿足施工通風的要求。

3.工程概況

3.1 工程地理位置

龍泉山隧道位於成都東~簡陽南區間，屬於新建成都至重慶鐵路客運專線工程cysg-1標段，其隧道進口位於成都市龍泉驛區，出口位於簡陽市。龍泉山山脈系四川盆地西部成都平原和川中丘陵的地理界線，是岷江與沱江的分水嶺，在四川盆地內部，山脈形成一條高高的、狹長的隆起，其西面是成都平原，東面是川中丘陵。龍泉山呈一條形山脈，高程480~985m，由北東~南西縱貫境內，為本區最高地形，丘陵和平原分別依附於兩側，地形起伏較大，相對高差50~150m，自然坡度30°~50°，坡面植被發育。

3.2工程範圍和主要工程量

3.2.1 工程範圍

龍泉山隧道全長7328m，為雙線單洞鐵路隧道，進口里程dk22+485，出口里程dk29+813。全隧位於直線上，設有平導一座和斜井三座，共計分為四個工區：進口工區，1#、2#斜井工區，3#斜井工區，出口工區。

其具體線位平面圖如圖3-1所示。

圖3-1 龍泉山隧道線位平面圖

3.2.2主要工程量

四個工區的正洞施工工程量任務劃分區段為：進口工區2515m（dk22+485~ dk25+000），1#、2#斜井工區1366m（dk25+000~ dk26+366），3#斜井工區1684m（dk26+366~ dk28+050），出口口工區1763m（dk28+050~ dk29+813）。具體工程量任務劃分情況見表3-1。

表3-1 工程量任務劃分表

3.3工程地質及不良地質

3.3.1工程地質

龍泉山隧道為高瓦斯隧道，其中dk23+210~ dk25+900為高瓦斯區段，其餘為低瓦斯區段。

龍泉山隧道位於新華夏系第三沉降帶四川盆地西緣的川西褶皺帶中，主要構造體系為龍泉山褶皺帶，發育褶皺有臥龍寺向斜和龍泉山大背斜；斷層帶有龍泉驛斷層和尖尖山斷層。隧道地質節理裂隙發育，主要以構造裂隙為主，淺部多為風化卸荷裂隙。根據岩性、地貌、構造因素分為5個富水帶：

龍泉驛斷層富水帶，臥龍寺向斜富水帶，龍泉山大背斜強富水帶，尖尖山斷層強富水帶及砂岩、泥岩接觸帶強富水帶。隧道正常湧水量為15900m3/d，雨季最大湧水量為19080m3/d；地下水具有硫酸鹽侵蝕性，主要等級h1~h2。同時存在鬆軟土、膨脹土及石膏等不良地質。

3.3.2不良地質

龍泉山隧道不良地質為天然氣和斷層破碎帶，對施工通風構成嚴重威脅的就是天然氣，該隧道有2690m的高瓦斯地段，其經過地段的有害氣體主要為天然氣。

根據區域內氣礦資料調查：龍泉山隧道所經過的侏羅系上、中統地層以及更深部的三疊系須家河組砂岩內儲存有具一定開採價值的天然氣體，區內無油層分布。測區內的天然氣一般被上部後層泥岩所阻隔，但由於受龍泉驛斷層及龍泉山大背斜影響，隧道洞身段區域性岩體節理裂隙發育、岩體破碎，天然氣可能沿斷層帶及背斜核部溢位。

據《成簡快速通道》初勘及詳勘階段在龍泉山1#、2#隧道布置深孔，並已委託西南石油大學針對天然氣進行專項測試，根據西南石油大學提供的《龍泉山1#、2#隧道淺層天然氣檢測研究報告》綜合研究分析：龍泉山隧道位於龍泉山背斜含油氣構造上，是油氣運輸的有利指向區和儲集區，並且在石油鑽探中已有顯示，只是未達到工業開採要求。同時隧道穿越遂寧組地層，緊鄰沙溪廟組地層，而沙溪廟組地層在洛帶氣田屬油氣產層。

由於受構造影響，岩層節理發育，所以沙溪廟組中的油氣很容易上移至遂寧組，加之其上覆有較厚的泥岩層作為蓋層封閉，所以油氣易儲集而不易散發，危害性較大。綜合判定龍泉山隧道為高瓦斯隧道，風險等級暫定為「極高」。

4.通風方式選擇

（1）進口工區，有平導超前施工，採用有軌運輸方式，前期只適合採用獨頭壓入式通風，中期和後期可利用平導採用射流巷道式通風。

（2）1#、2#斜井工區，有平導超前施工，同時存在主、副斜井，採用有軌運輸方式，前期只適合採用獨頭壓入式通風，中期和後期可利用平導和斜井採用射流巷道式通風。

（3）3#斜井工區，單斜井與單正洞施工，採有無軌運輸方式，只適合採用獨頭壓入式通風，隨著隧道深入加大送風量。

（4）出口工區，單正洞施工，採有無軌運輸方式，只適合採用獨頭壓入式通風，隨著隧道深入加大送風量。

5.選型計算

5.1計算引數

風量和風阻計算需要一定的邊界條件和相關引數，根據設計依據所提供的相關資料，對計算引數進行了整理，具體資料見表5-1。

表5-1 施工通風計算參數列

5.2風量計算

施工通風所需風量按洞內同時作業最多人數、洞內允許最小風速、一次性爆破所需要排除的炮煙量、內燃機械裝置總功率和瓦斯湧出量分別計算，取其中最大值作為控制風量。

（1）按洞內同時作業最多人數計算

式中：——作業面每一作業人員的通風量，取3m3/min·人；

——作業面同時作業的最多人數，正洞100人、平導50人。

計算可知：正洞需風量為300 m3/min，平導需風量為150 m3/min。

（2）按洞內允許最小風速0.25m/s計算

式中:隧道最大開挖斷面積,正洞136 m2、平導24 m2；

洞內允許最小風速0.25m/s。

計算可知：正洞需風量為2040 m3/min，平導需風量為360 m3/min。

（3）按一次性爆破所需要排除的炮煙量計算

式中：——同時爆破炸藥量，kg；——通風時間，30min；

——炮煙拋擲長度，250m；——隧道斷面積，m2。

計算可知：正洞需風量為1595 m3/min，平導需風量為370 m3/min。正洞按照三台階開挖考慮，平導按照全斷面開挖考慮，一次性爆破炸藥量均較少。

（4）按內燃機械裝置總功率計算

式中：—內燃機械總功，kw；

—內燃機械單位功率供風量，4m3/（min·kw）。

進口工區和1#、2#斜井工區為有軌運輸工區，按計畫只有開挖麵裝碴裝置可能是內燃機械，正洞為165kw、平導為134kw。計算可知：正洞需風量為660 m3/min，平導需風量為536 m3/min。

3#斜井工區和出口工區為無軌運輸工區，除開挖麵裝碴內燃機械外，洞內交通運輸裝置均為內燃機械，在送風距離最遠的最不利通風條件下洞內按4台出碴車考慮，所以總功率為165kw+4×211kw=4036kw。計算可知正洞開挖面需風量為4036 m3/min。

（5）按瓦斯湧出量計算

式中：—相關係數，取1—2；

—瓦斯湧出量，取2.2 m3/min；

—送風瓦斯濃度，取0.00%；

—隧道內允許瓦斯濃度，取0.5%。

計算可知正洞和平導需風量均為880 m3/min。

經計算可知，正洞有軌運輸時開挖作業面所需控制風量為2040m3/min（按風速計算值最大），正洞無軌運輸時開挖作業面所需控制風量為4036m3/min（按內燃機械總功率計算值最大），平導開挖面所需控制風量為880m3/min（按瓦斯湧出量計算值最大，平導均為有軌運輸）。

5.3通風裝置選型計算

5.3.1軸流風機選型計算

通風阻力因選擇的風管直徑和風機型號以及送風距離的不同會有很大差距，需要指出的是，如果選擇的風管直徑過小，會導致通風阻力過大，不能滿足送風需要；如果選擇的風管直徑過大，又會造成浪費，且不利於施工組織。

龍泉山隧道施工通風方案設計

長大隧道施工通風方案設計及裝置選型

隧道施工通風方案

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