摘要：本文对高瓦斯隧道在施工通风技术方面进行了全面分析、论证，根据隧道施工方法、隧道断面尺寸、通风长度、瓦斯涌出量等指标，通过各种方法计算隧道最大需风量，对高瓦斯隧道的通风设备进行优化配置，保证了隧道通风满足要求，确保隧道施工安全。
关键词：瓦斯隧道 通风设备 确保安全
1.工程概况
都江堰市灵岩山隧道是连接都江堰景区和市区的主要干道，隧道全长1410m，隧道开挖方法为上下台阶法，上台阶开挖断面58m2，下台阶开挖断面40m2，隧道地质情况比较复杂，主要是页岩、泥岩、泥质粉砂岩，中间夹多层煤线，煤线厚度为5～12cm，隧道共穿越12道煤层，经地质勘察资料核实，该隧道煤层瓦斯涌出量应大于0.5m3/min，根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）规定，确定该隧道为高瓦斯隧道。
2.施工组织情况
本隧道按进、出口两头开挖，隧道的出口端围岩Ⅲ、Ⅳ级为主，决定开挖按810米计算，隧道进口段围岩以Ⅳ、Ⅴ级为主，决定开挖按600米计算，计划最长通风距离810m，按最大每班工人60人计算。
3．通风方案选择
3.1风量计算
为了更加经济合理的确定通风设备，首先根据隧道的自身施工特点，必须进行风量计算。通风系统的供风能力应能满足工作面对风量的最大需求。
开挖工作面所需风量可分别按下列方法计算，并取其最大者作为供风标准。
3.1.1采用钻爆法施工，按稀释和排烟、排尘的需要计算风量
Q=7.5×(Ac×(S×L)2)1/3/t=7.5×(60×(58×810)2)1/3/30=1274 m3/min
式中：S-隧道开挖断面，取58m2（上半断面面积，隧道开挖方法为上下台阶法）
L-供风最长距离。
t-通风排烟时间，取30min。
3.1.2按排尘风速计算风量
Q＝v•A
式中：Q—需要的通风风量
v—排尘风速，一般取0.3m/s
A—隧道全断面积，取98m2；
经计算，Q＝1764m3/min。
3.1.3按隧道内施工的最大人数计算风量
根据铁路、矿山等部门颁发的隧道施工技术规范规定，每人每分钟供给风量不得少于4m3,则：
Q＝4K•N
式中：Q—需要的通风风量，m3/min；
N—隧道内施工的最大人数，取60人；
K-隧道通风系数，包括隧道漏风和分配不平均等因素，K取1.25。
经计算，Q＝300m3/min。
3.1.4按瓦斯可能涌出的最大量计算风量
Q=Kq掌/(Ag允-Ag送)=1.6×1.5／（0.5%-0%）=480m3/min
式中：Q—掌子面实际需要的风量，m3/min；
Q掌－掌子面平均绝对瓦斯涌出量，经实测，平均约1.5m3/min；
kz－掌子面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.6。
Ag允-空气中允许含瓦斯量，0.5%；
Ag送-压入空气中瓦斯含量，0%。
3.1.5按防止瓦斯积聚的风速验算风量
根据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）规定，防止瓦斯积聚的风速为1m/s，但根据该规范条文解释，“当风速为0.5m/s时，甲烷几乎不会发生反流，但也会形成甲烷带”，考虑到隧道施工全断面内不可能要求同一风速，所以按距离掌子面10m风速不小于1m/s、距掌子面40m风速按不得低于0.5m/s考虑，为防止瓦斯局部聚集，在拱顶、塌腔、二衬台车等瓦斯易聚集处安装局部射流风机，同时加强瓦斯的检测。
经计算，最低风量Q=58m2×0.5m/s=1740 m3/min。
取以上最大值Q=1764m3/min作为供风量，并以此作为选用风机的依据。
3.2通风设备选择
由于本隧道含有多道煤层，在穿越煤层处，具有煤层突出的安全危险,根据《煤矿安全规程》规定,该隧道采用压入式通风。高瓦斯隧道的通风设备与一般的隧道通风设备有一定的不同，采用压风式通风的洞外风机和普通隧道一样，但在隧道内的射流通风设备均须为标识有“EX”标志的防爆型设备，包括隧道内的风带都要求是双抗风带（阻燃型防静电）。
根据以上计算结果，配通风机械设备要考虑设备故障因素，配备足够的备用设备，防止设备故障造成洞内瓦斯积聚与超限。隧道进口采用两台SOOY-1NO114型对旋轴流式风机（如图1），一台长期使用，一台作为备用风机，每台风机的电机功率均为55×2KW，供风量每台为1200 m3/min，两台合计为2400 m3/min；隧道出口采用一台DSF-ⅡNO12.5A型风机，电机功率为110×2KW，供风量为2250 m3/min，同时，为了预防瓦斯浓度超高时备用1台SOOY-1NO114型风机（如图2）。能够满足通风要求。
因瓦斯的比重比空气的比重小，所以瓦斯溢出后会上升到隧道的顶部，对于瓦斯易积聚区还需进行局部通风，这些部位包括衬砌台车处、下导坑开挖处、紧急停车带加宽处以及塌方未支护前等，其目的就是不让瓦斯在这些区域积聚，对其进行扰动。采取的措施是在这些区域安装SLFJ100-2K型22KW的防爆射流风机，加大这些瓦斯易聚区的风速，使瓦斯无法在此留存。
选择风带直径的主要依据是最长送风长度和最大送风量，同时由于是高瓦斯隧道，风带必须选择双抗矿用风带。送风量大，通风距离长，风带直径就应选大些。另外，还要考虑风带在穿越二次衬砌台车时的断面，以免无法将风带穿过二衬台车，或者被通行的机械、车辆刮破。选择风带，既要在考虑技术方案可行，还要考虑节约成本。风筒直径小，成本低，但耗电量比较大，风带直径大，成本高，但单机送风距离长，耗电量少。另外，选择价格便宜质量较差风带，虽然初期投入少，但在使用过程中风带的漏风量较大，且容易破损，选择质量较好的风带，一次投入虽然多些，但通风效果好，使用寿命长，综合经济性更优越。我们根据本隧道每端计划的开挖掘进长度，进口端两台风机均采用Ф120cm双抗风带（如图3）；出口端DSF-ⅡNO12.5A型风机采用Ф150cm双抗风带，备用风机采用Ф120cm双抗风带（如图4）。
4.应用情况
为了保证有充分的新鲜空气压入隧道内，洞外通风机须设在距离洞口距离不小于30m。
在施工过程中，一般情况下均开启常用风机，瓦斯浓度均控制在1%范围内，保证了隧道的施工安全。在施工过程中，隧道出口端瓦斯浓度曾经超过了1%，项目部立即启动应急预案，撤出了施工人员，立即开启了备用风机，经过1个半小时的加强通风后，瓦斯浓度下降到了0.3%。这说明备用风机还是必要的，尤其对高瓦斯隧道在瓦斯突出时紧急启动备用风机，可以减少安全事故的发生几率。
5.结论
通过以上通风设备的有效工作，经过穿越多次煤层（线），该瓦斯隧道在施工过程未出现一次瓦斯浓度超限情况，保证了高瓦斯隧道的施工安全。
随着国家对基础设施投入的加大，铁路、公路隧道穿越煤层的情况越来越多，加大瓦斯防治的需求也随之加大，高瓦斯隧道的通风技术在高瓦斯隧道施工中是关键的一项技术，所以该技术对类似的高瓦斯隧道具有借鉴作用。
参考文献
[1]《煤矿通风能力核定标准（修改版）》（AQ1056-2008[S].煤炭工业出版，2008.
[2]《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002）[S].中国铁道出版社，2002.
[3]国家安全生产监督管理局.《煤矿安全规程》[S].煤炭工业出版社，2011.
论文作者:卢文甫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/10
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