铁路瓦斯隧道安全设计-施工和管理

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1、铁路瓦斯隧道安全设计施工和管理　　摘要：新时期铁路建设蓬勃发展，更多的高速铁路伸向偏远地区，线路经过含煤层地区，瓦斯隧道的数量也随之增加，施工难度方面的问题也会接踵而来。本文就对铁路瓦斯隧道的通风、用电的设计，以及瓦斯的施工方案与施工管理进行了分析，希望能为同行提供可借鉴的经验。关键词：铁路瓦斯隧道安全设计施工方案施工管理中图分类号：U45文献标识码：A按照具体分类，瓦斯隧道可以分为低瓦斯隧道、高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道。在具体的隧道中又可以按区进行划分把隧道分为四个区段：非瓦斯工区、低瓦斯工区

2、、高瓦斯工区和瓦斯突出工区。在实际工作当中，对于非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区以及瓦斯突出区四个不同的区段有不同的判定标准。以判定标准作为依托，就可以及时地发现每个区段是否有异常情况，以便及时排查以消除隐患。目前区段级别的判定标准：第一，在低瓦斯区段是以瓦斯涌出量为判定标准的，而具体的瓦斯涌出量0.5m3/min为界线，如果小于0.5m3/min则属于低瓦斯工区；第二，高瓦斯工区也是以瓦斯涌出量为判定标准的，如果大于或等于0.513m3/min则属于高瓦斯工区；第三，瓦斯突出工区判定的标准因

3、素较多，以瓦斯压力、煤的坚固性系数、煤的破坏类型以及瓦斯放散初速度作为判定的标准。以下就根据瓦斯隧道的特点对其安全设计、施工与管理进行了分析。1、瓦斯隧道的安全设计1.1通风设计1.1.1通风方式的选择隧道通风方式有压入式、抽出式、混合式、巷道式。各种通风方式的优缺点如下所示。压入式通风：优点是有效射程大，冲淡和排除气体效果强；污风不通过风机，可以采用柔性风筒；污风从隧道通过，可以一并带走其他杂质和烟尘，对改善工作面环境有利。缺点是长距离掘进需要风量大；回风污染整合巷道。抽出式通风：优点是排烟效

4、果好，需风量小；回风流不污染巷道。缺点是有效吸程短，风筒在钻爆法施工中容易击坏；污风流经过风机。混合式通风：优点是适合大断面长距离隧道通风，有利于降尘；有利于机械化作业。缺点是管理复杂。巷道式通风：优点是污风从另一条隧道流出，安全性好；隧道穿过突出煤层、瓦斯涌出严重的隧道一般采用此法。缺点是需要双巷条件；需要多作联络巷。1.1.2隧道施工风量计算原则13隧道施工中，工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机械配条件关系很大。通风量计算的目的是为了正确选择通风设备和设计通风系统提供依据。以下以一段隧

5、道施工为例其施工量进行计算。（1）按洞内最小允许风速计算：Q风=60×S×V小=60×143.43×0.3m/s=2582m3/min。式中：S——隧道最大断面，㎡；V小——最小允许风速，m/s；（2）按洞内同时时间最多人数计算：Q人=4KN=4×1.25×50=250m3/min。式中：K——备用系数N——洞内同一时间最多人数。（3）按瓦斯涌出量计算：Q瓦=100×qCH4/（Bg-Bg0）=100×10/(0.5-0)=2000m3/min.式中：Q瓦——按瓦斯涌出量计算所需风量，m3/mi

6、n；qCH4——实际瓦斯涌出量，按实际情况取10m3/min；Bg——工作面允许瓦斯浓度，取0.5%；Bg0——送入风中瓦斯浓度，取0；（4）按稀释和排炮烟所需风量计算：13Q炮=7.8×{A×（S×L）2}1/3/t=7.8×{120×（80×1840）2}1/3/40=2681m3/min。式中：Q炮——按稀释和排炮烟计算所需风量，m3/min；A——一次爆破所用最大装药量，根据爆破设计取120kg，瓦斯工区减少开挖面积考虑半断面开挖。S——隧道断面，最大按143.34㎡，平均按照80（衬砌

7、后净空约为70）L——最长通风距离，共1840m，t——放炮后通风时间，取40min。（5）按同时起爆炸药量计算Q=5Ab/t=5×120×40/30=800m3/min式中：Q——同时起爆炸药量计算所需风量，m3/min；b——稀释每Kg炸药起爆时产生的CO所需风量，m3/min。根据以上计算结果，取允许最小通风量为2681m3/min。风速验算：未进行二次衬砌段V=Q风/S=2681/143.34=27.5m/min=0.31m/s。已进行二次衬砌段V=Q风/S=2681/70=56.21m

8、/min=0.64m/s。1.1.3通风系统和通风设备的选择（1）风筒直径的确定13考虑减少通风阻力以及风筒的内压承受能力，取风筒风速1600m/min，以下以设置一套风机为例，取风筒的直径为：D=2{Q风/（3.14×V）}1/2=1.46m式中：D——设计风筒直径，m；Q风——设计通风量，2681m3/min；V——设计风筒内风速，m/min。取风筒直径为1.5m，实际风筒内风速为2518m/min。（2）通风阻力计算①风筒内摩擦阻力h摩=aLUQ2/S2=3379Pa式中：a——摩擦阻力系