1、工程概况

屏边隧道全长10381m，进口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，为单线隧道，设计为单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）及-1‰（坡长706m），最大埋深660m。

屏边斜井位于隧道线路右侧，斜井与正洞隧道中心线交汇点里程为DⅡK66+300，斜井与线路中线蒙自方向夹角80°，井口里程为XDK1+218，水平长度1218m，综合坡度为85‰。本斜井采用无轨单车道运输，断面净空尺寸5.6m（宽）×6.0m（高）。斜井施工任务为斜井1218m（XDK0+000～XDK1+218），平导1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），辅助正洞4165m（DⅡK63+835～DⅡK68+000），其中出口方向为1700m（DⅡK66+300～DⅡK68+000），进口方向2465m（DⅡK63+835～DⅡK66+300）。

2、通风控制条件

隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列卫生及安全标准:

隧道内氧气含量：按体积计不得小于20%。

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。

有害气体浓度：一氧化碳不大于30mg/m³，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m³，但必须在30min内降至30mg/m³；二氧化碳按体积计不超过0.5％;氮氧化物（换算为NO₂）5mg/m³以下。洞内温度：隧道内气温不超过28℃，洞内噪声不大于90dB。

洞内风量要求：隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于4m³/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于4m³/(min.kw)。

洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s。

3、施工通风方案

根据确定的施工方案和任务划分情况，施工通风采用管道压入式通风，与风机相接的风管选用φ1800mm负压管（长度10m），在洞内转弯处加设负压通风管。洞外风机进风口至斜井井口距离不小于20m，风管出风口至掌子面距离L=60m。

斜井长度1218m，与正洞交汇后承担进口方向2245m、出口方向1700m的开挖任务，独头掘进长达3683m，通风难度最大，所以考虑采取分阶段通风形式。

采用独管路压入式通风，在交叉口往进口方向16m处设置风室作为二级接力通风风室，体积为270m³。风室旁另架设两台55x2KW风机分别给进出口方向通风，风机与风室采用φ1500mm钢管连接。为了加快污风风速，采用射流风机通风技术。

由于通风距离长，洞内回流风阻大，射流风机安装位置在风流需要导向处，如斜井口与正洞交汇处，横通道处，其它在洞内间隔600m安装一台。洞内风室及通风管布设见图。

4、风量计算

①按洞内同时工作的最多人数计算

Q1=qmk(m³/min)

q-每人每分钟呼吸所需空气量q=4m³/min·人

m-同时工作人数，斜井、单线单洞正洞取m=60人，

k-风量备用系数，取k=1.15

由此得Q1=qmk=4×60×1.15=276m³/min

②按允许最低平均风速计算

斜井取0.25m/s，正洞取0.15m/s；

计算工作面供风量Q2=60AV

其中：A—隧道断面积，V为坑道内平均风速。正洞单线单洞面积为55m²。

正洞：Q2=60AV=60×55×0.15=495m³/min

则按照允许最低风速所需要的风量为495m³/min。

③按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算

采用压入式通风：工作面需要风量Q3=           (m3/min)

式中：

t--通风时间，取t=30min。

G--同时爆破炸药用量，斜井、正洞均按Ⅲ级围岩考虑,每循环最大进尺取3.5m。

正洞单位装药量取0.95kg/m³，则G=55×3.5×0.95=182.9kg;

L—掌子面满足下一循环施工的长度，取200m。

则斜井井身施工时工作面需要风量：

Q3=7.8÷30×〔³√182.9×(55×200)²〕

＝729.9m³/min,取730m³/min。

则按照稀释爆破有害气体所需要的风量为730m³/min。

④按稀释内燃机废气的所需要空气量计算

采用无轨运输，洞内内燃设备配置较多，废气排放量较大，供风量应足够将内燃设备所排放的废气全面稀释和排出，使有害气体降至允许浓度以下，工作面考虑施工高峰期需要的内燃机械使用情况为：CAT315Dl挖掘机1台（功率110KW），ZLC50B装载机装载机1台（功率为162KW），汽车5台（每台功率为180KW，洞内同时工作3台），混凝土罐车2台（每台功率为85KW），总功率为982kw。则稀释内燃机排出废气的需要空气量：

 Q = V / K（m3/min），其中V = ∑βP

式中：β——式内燃机产生有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.09×10^-3（m3/min·kw）；

     P—内燃机功率，P = 982 kw；

     K—允许浓度0.008%。

计算得：Q = V / K =（0.09×10^-3×982）/0.008%

=1104.8m³/min

则按稀释内燃机废气的所需要空气量为1105m³/min

表1    分类计算所需风量统计表

上述四种计算结果，取其最大值作为通风布置设计量：1105m3/min。

进口方向：正洞通过斜井井口大功率风机送风到储风室，再由风室处设的轴流风机进口方向通风。根据施工安排单洞掘进最大长度为L=2465m。

正洞风管漏风系数=1.404，(β=0.015, L=2465m)

通风机供风量Q供=Pc×Q；

则：正洞进口方向Q_max=1.404×1105=1551.42m³/min,取：1552m³/min。

出口方向：正洞通过斜井井口大功率风机送风到储风室，再由风室处设的轴流风机出口方向通风。根据施工安排单洞掘进最大长度为L=1700m。

风管漏风系数=1.293，(β=0.015,L=1700m)

通风机供风量Q供=Pc×Q；

则Q_max=1.293×1105=1428.8m³/min,取：1429m³/min。

故所需风量为：正洞进口方向1552m3/min；正洞出口方向1429 m3/min

5、风机风压计算

⑴管道阻力系数

风阻系数Rf=6.5αL/D⁵，摩阻系数

根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径，为便于管理和维修，屏边隧道斜井通风软管统一采用取直径D=1.5m。管道阻力系数R_f求值见表2。

表2   管道阻力系数R_f计算表    

⑵管道阻力损失

管道阻力损失H_f=R_fQ_jQ_i/3600+H_D+H其他

式中  Q_j——通风机供风量，取设计风量，m³/min；

      Q_i——管道末端流出风量，m³/min；

H_D——隧道内阻力损失取50；

H其他——其他阻力损失取60；

风机设计全压H=H_f=R_fQ_jQ_i/3600+110；

各洞口风机全压计算如下：

进口方向通风：H _max =(4.748×1552×1105)/3600＋110=2372Pa；

出口方向通风：H_max=(3.274×1429×1105)/3600＋110=1547Pa；

故所需风压为：进口为2372Pa；出口为1547 Pa.

６、风机功率计算

风机功率计算公式：W=QHK/60η

 式中：Q—风机供风量

     H—风机工作风压

       η—风机工作效率，取80%

       K—功率储备系数，取1.05

W出口=1429×1547×1.05/(60×η)/1000=49kW；

W进口=1552×2372×1.05/(60×η)/1000=81kW；

故所需风机功率为：出口49 kW；进口81kW。

经综合计算，所需条件见表3。

表3   综合计算统计表

7、通风设备选择

考虑到斜井井口通风机设备需满足所有通风风压和风量的要求，斜井井口单风机应满足井底总风量Q_max＝1552＋1429＝2981m³/min；

斜井风管漏风系数=1.203，(β=0.015, L=1218m)

通风机供风量Q供=Pc×Q；

则：井底总风量Q_max=1.203×2981=3586.1m³/min,取：3587m³/min。

风压为3919Pa；功率W =130kW。

风室处风机向进出口方向供风，进口应满足风量Q＝1552m³/min，风压2372Pa，功率81kW；出口应满足风量Q＝1429m³/min，风压1547Pa，功率49kW；

综合考虑，斜井井口选取1台SDF(c)-NO14型号风机；进出口方向选取1台SDF（c）－NO11型号风机。

本隧道采用的风机配备见表4。

表4   风机配备表

８、通风管理

以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”二十字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，严格按照通风管理规程及操作细则组织实施。

防漏降阻措施：

以长代短。风管节长由以往的20～30m加长至50～100m，减少接头数量，即减少漏风量。

以大代小：在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。

截弯取直：风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将φ8mm盘条吊挂线拉直并焊固在锚杆上，而后在吊挂线上挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力。加强风管的检查维修，发现破损及时粘补。

９、防尘措施

隧道施工防尘采取综合治理的方案控制粉尘的产生，钻眼作业采用湿式凿岩。装碴前必须进行喷雾、洒水；长大隧道在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器，爆破前10min打开阀门，放炮30min后关闭。水幕降尘器主要捕捉1～3μm粒径的粉尘；在掌子面后安装GC300型隧道集尘器。隧道集尘器主要是捕捉3μm以上的粉尘；施工人员佩带防尘口罩。

附件：斜井交叉口通风布置图

中铁一局五公司蒙河铁路项目部

二○一一年二月六日