1、工程概況

屏邊隧道全長10381m，進口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，為單線隧道，設計為單面下坡，坡度分別為-20.2‰（坡長9025m）、-10‰（坡長650m）及-1‰（坡長706m），最大埋深660m。

屏邊斜井位于隧道線路右側，斜井與正洞隧道中心線交匯點里程為DⅡK66+300，斜井與線路中線蒙自方向夾角80°，井口里程為XDK1+218，水平長度1218m，綜合坡度為85‰。本斜井采用無軌單車道運輸，斷面凈空尺寸5.6m（寬）×6.0m（高）。斜井施工任務為斜井1218m（XDK0+000～XDK1+218），平導1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），輔助正洞4165m（DⅡK63+835～DⅡK68+000），其中出口方向為1700m（DⅡK66+300～DⅡK68+000），進口方向2465m（DⅡK63+835～DⅡK66+300）。

2、通風控制條件

隧道在整個施工過程中,作業環境應符合下列衛生及安全標準:

隧道內氧氣含量：按體積計不得小于20%。

粉塵允許濃度：每立方米空氣中含有10%以上游離二氧化硅的粉塵為2mg；含有10％以下游離二氧化硅的水泥粉塵為6mg；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物質的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。

有害氣體濃度：一氧化碳不大于30mg/m³，當施工人員進入開挖面檢查時，濃度為100mg/m³，但必須在30min內降至30mg/m³；二氧化碳按體積計不超過0.5％;氮氧化物（換算為NO₂）5mg/m³以下。洞內溫度：隧道內氣溫不超過28℃，洞內噪聲不大于90dB。

洞內風量要求：隧道施工時供給每人的新鮮空氣量不應低于4m³/min，采用內燃機械作業時供風量不應低于4m³/(min.kw)。

洞內風速要求：全斷面開挖時不小于0.15m/s，在分部開挖的坑道中不小于0.25m/s。

3、施工通風方案

根據確定的施工方案和任務劃分情況，施工通風采用管道壓入式通風，與風機相接的風管選用φ1800mm負壓管（長度10m），在洞內轉彎處加設負壓通風管。洞外風機進風口至斜井井口距離不小于20m，風管出風口至掌子面距離L=60m。

斜井長度1218m，與正洞交匯后承擔進口方向2245m、出口方向1700m的開挖任務，獨頭掘進長達3683m，通風難度最大，所以考慮采取分階段通風形式。

采用獨管路壓入式通風，在交叉口往進口方向16m處設置風室作為二級接力通風風室，體積為270m³。風室旁另架設兩臺55x2KW風機分別給進出口方向通風，風機與風室采用φ1500mm鋼管連接。為了加快污風風速，采用射流風機通風技術。

由于通風距離長，洞內回流風阻大，射流風機安裝位置在風流需要導向處，如斜井口與正洞交匯處，橫通道處，其它在洞內間隔600m安裝一臺。洞內風室及通風管布設見圖。

4、風量計算

①按洞內同時工作的最多人數計算

Q1=qmk(m³/min)

q-每人每分鐘呼吸所需空氣量q=4m³/min·人

m-同時工作人數，斜井、單線單洞正洞取m=60人，

k-風量備用系數，取k=1.15

由此得Q1=qmk=4×60×1.15=276m³/min

②按允許最低平均風速計算

斜井取0.25m/s，正洞取0.15m/s；

計算工作面供風量Q2=60AV

其中：A—隧道斷面積，V為坑道內平均風速。正洞單線單洞面積為55m²。

正洞：Q2=60AV=60×55×0.15=495m³/min

則按照允許最低風速所需要的風量為495m³/min。

③按照爆破后稀釋一氧化碳至許可最高濃度計算

采用壓入式通風：工作面需要風量Q3=           (m3/min)

式中：

t--通風時間，取t=30min。

G--同時爆破炸藥用量，斜井、正洞均按Ⅲ級圍巖考慮,每循環最大進尺取3.5m。

正洞單位裝藥量取0.95kg/m³，則G=55×3.5×0.95=182.9kg;

L—掌子面滿足下一循環施工的長度，取200m。

則斜井井身施工時工作面需要風量：

Q3=7.8÷30×〔³√182.9×(55×200)²〕

＝729.9m³/min,取730m³/min。

則按照稀釋爆破有害氣體所需要的風量為730m³/min。

④按稀釋內燃機廢氣的所需要空氣量計算

采用無軌運輸，洞內內燃設備配置較多，廢氣排放量較大，供風量應足夠將內燃設備所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，工作面考慮施工高峰期需要的內燃機械使用情況為：CAT315Dl挖掘機1臺（功率110KW），ZLC50B裝載機裝載機1臺（功率為162KW），汽車5臺（每臺功率為180KW，洞內同時工作3臺），混凝土罐車2臺（每臺功率為85KW），總功率為982kw。則稀釋內燃機排出廢氣的需要空氣量：

 Q = V / K（m3/min），其中V = ∑βP

式中：β——式內燃機產生有害氣體，按照有凈化裝置機械產生的CO氣體為0.09×10^-3（m3/min·kw）；

     P—內燃機功率，P = 982 kw；

     K—允許濃度0.008%。

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

=1104.8m³/min

則按稀釋內燃機廢氣的所需要空氣量為1105m³/min

表1    分類計算所需風量統計表

上述四種計算結果，取其最大值作為通風布置設計量：1105m3/min。

進口方向：正洞通過斜井井口大功率風機送風到儲風室，再由風室處設的軸流風機進口方向通風。根據施工安排單洞掘進最大長度為L=2465m。

正洞風管漏風系數=1.404，(β=0.015, L=2465m)

通風機供風量Q供=Pc×Q；

則：正洞進口方向Q_max=1.404×1105=1551.42m³/min,取：1552m³/min。

出口方向：正洞通過斜井井口大功率風機送風到儲風室，再由風室處設的軸流風機出口方向通風。根據施工安排單洞掘進最大長度為L=1700m。

風管漏風系數=1.293，(β=0.015,L=1700m)

通風機供風量Q供=Pc×Q；

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

故所需風量為：正洞進口方向1552m3/min；正洞出口方向1429 m3/min

5、風機風壓計算

⑴管道阻力系數

風阻系數Rf=6.5αL/D⁵，摩阻系數

根據以前的施工經驗、隧道斷面以及目前常用性能穩定的風機選定通風管直徑，為便于管理和維修，屏邊隧道斜井通風軟管統一采用取直徑D=1.5m。管道阻力系數R_f求值見表2。

表2   管道阻力系數R_f計算表    

⑵管道阻力損失

管道阻力損失H_f=R_fQ_jQ_i/3600+H_D+H其他

式中  Q_j——通風機供風量，取設計風量，m³/min；

      Q_i——管道末端流出風量，m³/min；

H_D——隧道內阻力損失取50；

H其他——其他阻力損失取60；

風機設計全壓H=H_f=R_fQ_jQ_i/3600+110；

各洞口風機全壓計算如下：

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

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

故所需風壓為：進口為2372Pa；出口為1547 Pa.

６、風機功率計算

風機功率計算公式：W=QHK/60η

 式中：Q—風機供風量

     H—風機工作風壓

       η—風機工作效率，取80%

       K—功率儲備系數，取1.05

W出口=1429×1547×1.05/(60×η)/1000=49kW；

W進口=1552×2372×1.05/(60×η)/1000=81kW；

故所需風機功率為：出口49 kW；進口81kW。

經綜合計算，所需條件見表3。

表3   綜合計算統計表

7、通風設備選擇

考慮到斜井井口通風機設備需滿足所有通風風壓和風量的要求，斜井井口單風機應滿足井底總風量Q_max＝1552＋1429＝2981m³/min；

斜井風管漏風系數=1.203，(β=0.015, L=1218m)

通風機供風量Q供=Pc×Q；

則：井底總風量Q_max=1.203×2981=3586.1m³/min,取：3587m³/min。

風壓為3919Pa；功率W =130kW。

風室處風機向進出口方向供風，進口應滿足風量Q＝1552m³/min，風壓2372Pa，功率81kW；出口應滿足風量Q＝1429m³/min，風壓1547Pa，功率49kW；

綜合考慮，斜井井口選取1臺SDF(c)-NO14型號風機；進出口方向選取1臺SDF（c）－NO11型號風機。

本隧道采用的風機配備見表4。

表4   風機配備表

８、通風管理

以“合理布局，優化匹配，防漏降阻，嚴格管理、確保效果”二十字方針，作為施工通風管理的指導原則，強化通風管理。

建立以崗位責任制和獎懲制為核心的通風管理制度和組建專業通風班組，通風班組全面負責風機、風管的安裝、管理、檢查和維修，嚴格按照通風管理規程及操作細則組織實施。

防漏降阻措施：

以長代短。風管節長由以往的20～30m加長至50～100m，減少接頭數量，即減少漏風量。

以大代小：在凈空允許的條件下，盡量采用大直徑風管。

截彎取直：風管安裝前，先按5m間距埋設吊掛錨桿，并在桿上標出吊線位置，再將φ8mm盤條吊掛線拉直并焊固在錨桿上，而后在吊掛線上掛風管。這樣可使風管安裝到達平、直、穩、緊，不彎曲、無褶皺，減少通風阻力。加強風管的檢查維修，發現破損及時粘補。

９、防塵措施

隧道施工防塵采取綜合治理的方案控制粉塵的產生，鉆眼作業采用濕式鑿巖。裝碴前必須進行噴霧、灑水；長大隧道在距掌子面30m外邊墻兩側各放一臺水幕降塵器，爆破前10min打開閥門，放炮30min后關閉。水幕降塵器主要捕捉1～3μm粒徑的粉塵；在掌子面后安裝GC300型隧道集塵器。隧道集塵器主要是捕捉3μm以上的粉塵；施工人員佩帶防塵口罩。

附件：斜井交叉口通風布置圖

中鐵一局五公司蒙河鐵路項目部

二○一一年二月六日