隧道掌子面施工风管布设方式对稀释瓦斯效果影响研究

以成贵铁路白杨林隧道为研究对象,对瓦斯隧道施工压入式通风效果进行分析,利用CFD流体动力学软件,建立模型并进行数值模拟计算,得到不同风管出口距掌子面距离下,隧道内风速流场和瓦斯浓度的分布规律,并与现场测试数据进行对比,优化流场分布,减少瓦斯在掌子面附近积聚的现象。计算结果表明:一定风速条件下,风管末端距掌子面距离直接影响施工通风效果和掌子面瓦斯浓度分布。风管末端距离掌子面越大,稀释瓦斯效果越差,掌子面瓦斯积聚现象越严重。单侧风管通风情况下,掌子面瓦斯稳定浓度为0.07%,瓦斯浓度随风管末端距掌子面的增加而升高。根据白杨林隧道瓦斯溢出和施工通风情况,得出其风管末端距掌子面距离为13m可使瓦斯不形成聚集,保证施工安全。     

超大断面低瓦斯隧道独头施工通风流场研究

为揭示超大断面低瓦斯隧道独头施工通风的流场特征及瓦斯分布及运移规律，依托新建成自高铁长征隧道，选择压入式通风方式，采用有限体积法对隧道内各平面进行流场分析，并结合现场监测数据验证数值模拟所得出规律。结果表明：(1)通风时间10 min后，隧道内流场基本稳定，从掌子面由内到外风速减小，隧道内不同位置风速均大于0.25 m/s,满足隧道施工通风要求；(2)风流稳定后，在风管出风射流区域两侧会产生涡流区，瓦斯容易在涡流区循环流动难以排出，需对该区域进行重点监测；(3)施工通风初期，掌子面瓦斯浓度显著增大，随后风管出口正对位置瓦斯浓度很快减小，最终在远离风管一侧的墙脚容易发生瓦斯聚集，此处是施工通风重点局部加强和监测位置。     

铁路瓦斯隧道等级划分方法研究

研究目的:目前规范以绝对瓦斯涌出量0.5 m3/min作为铁路隧道高、低瓦斯等级界限值,如今随着高速、大断面铁路瓦斯隧道的不断涌现,施工通风方式和工艺已发生很大变化,这种分类方法不能完全适用于大断面瓦斯隧道,将增加不必要的设备投入及工程措施,造成投资浪费。本文通过分析国内外矿井、公路及铁路隧道的瓦斯等级划分,结合隧道断面面积、需风量和瓦斯浓度等影响指标提出铁路瓦斯隧道等级划分标准,从而满足瓦斯隧道设计与施工的使用。研究结论:(1)根据安全瓦斯浓度,并结合隧道断面大小和通风要求提出了铁路瓦斯隧道等级划分方法,据此对成贵铁路瓦斯隧道进行分级,分级结果可减少工程投资,加快施工进度;(2)提出了微瓦斯隧道,明确低瓦斯与高瓦斯的浓度分界值为0.3%,微瓦斯与低瓦斯的浓度分界值为0.1%;(3)按断面面积将铁路隧道分为Ⅰ类(30~70 m~2)、Ⅱ类(70~110 m~2)、Ⅲ类(110~140 m~2)和Ⅳ类(≥140 m~2);(4)提出了用于瓦斯隧道分级的临界通风量计算方法,低瓦斯与微瓦斯临界通风量按0.15 m/s乘以隧道面积计算,低瓦斯与高瓦斯临界通风量按0.2 m/s乘以隧道面积计算;(5)本研究成果可为铁路瓦斯隧道设计和施工提供借鉴。     

特大断面长大高瓦斯隧道通风技术研究

介绍了达成铁路扩能改造工程成遂段天台寺高瓦斯隧道施工的全负压巷道式通风技术,采取切实可行的措施降低瓦斯浓度,为特大断面长大瓦斯隧道施工通风提供了相关经验。     

虹梯关特长公路隧道施工通风节能技术

为研究长大隧道施工通风节能技术,以虹梯关特长公路隧道为工程依托,通过CFD商业软件FLUENT建立三维模型进行有限元分析。通过调研方式计算确定特长公路隧道中施工通风控制标准及需风量,制定特长公路隧道联合式通风方式并在风管长度、风机选型数量和风机位置等方面对通风方案进行优化。对比分析不同工况下的有无排风机的通风效果。研究结果表明:在特长公路隧道的施工通风中,独头式通风不能达到良好的效果,需要采用满足污风回流要求的联合式通风方式。该方式能够快速将隧道掌子面及附近区域的CO浓度稀释至规范要求,改善洞内通风条件,保证施工进度,节约大量人力和财力。     

敞开式TBM掘进工作面通风环境研究

依托中天山特长铁路隧道施工,利用流体计算软件FLUENT对敞开式TBM掘进工作面附近的流场进行模拟,得到隧道内风速、温度、粉尘及CO浓度分布规律,并与现场实测结果进行了比较。研究结果表明:新鲜风到达工作面附近风量急剧减少,导致工作面附近温度升高、粉尘聚集;在工作面附近,主要热量来源为机械刀盘凿岩产生的热量及TBM机身散热;CO浓度在工作面附近并不是最高,浓度较高的区段在隧道中部,其主要来源为机车排放的废气;粉尘浓度随着距工作面距离增加而急剧下降,最终在隧道内趋于稳定。研究结果可为TBM施工通风措施的优化提供技术支持。     

瓦斯突出隧道的通风设计与运行效果评价

结合乌蒙山一号隧道穿越煤层瓦斯的特性,对瓦斯突出隧道施工通风参数选定进行优化,对隧道正洞和平导所需通风量和通风设备选型进行计算,设计采用主扇巷道式通风方案。对通风方案的运行效果进行数值模拟和现场监测,所得结果对其他瓦斯隧道施工通风方案设计具有一定的参考价值。     

高瓦斯隧道监控与施工通风设计

通过对云顶高瓦斯隧道监控与施工通风现场研究,详细介绍了云顶隧道瓦斯监控系统、通风方案、风量的计算及风机的选型,以提高隧道瓦斯的预测能力及通风效果,保证高瓦斯隧道快速安全施工,对类似瓦斯隧道施工具有借鉴作用.     

铁路特长高瓦斯隧道施工通风技术

良好的通风系统是保证隧道施工顺利进展的关键,特别是在高瓦斯隧道施工中,加强施工通风是稀释和排出瓦斯的主要手段,是防止瓦斯事故发生和保护施工人员身心健康的重要工序。以兰渝铁路特长高瓦斯梅岭关隧道为例,详细介绍了其施工通风技术和经验,为以后同类工程施工提供借鉴。     

瓦斯隧道等级划分新证

研究目的:根据隧道瓦斯与煤矿瓦斯防治方法、控制标准和主要指标的不同,研究一种有别于煤矿瓦斯等级划分的隧道瓦斯等级划分新方法,并依据划分的等级来确定隧道的不同防爆设备和瓦斯管理制度.研究结论:通过对施工通风和稀释瓦斯浓度原理分析及试算,对瓦斯隧道提出了一种新的等级划分方法,不是单纯以瓦斯涌出量为标准,而是结合隧道自身状况和施工通风布置形式来定义瓦斯隧道等级,该方法是一个多元素决定的等级标准.     

隧道施工压入式通风效果分析及参数优化研究

对隧道台阶法施工压入式通风效果进行分析并提出相关参数优化措施,利用流体力学软件Fluent,建立隧道三维模型并进行了数值模拟,分别对上台阶不同开挖长度及风管不同布设位置下流场特性的对比,分析了通风系统各参数对通风效果的影响。模拟结果表明:台阶的存在改变了射流发展一般性,射流主体提前收缩,有效射程减少;上台阶长度越短,射流有效射程越大,涡流区域覆盖范围越小;风管沿侧壁布设且管口至掌子面距离在5~10m时,通风效果最佳。     

基于有害气体监测的多作业面隧道通风管理

大临铁路红豆山隧道1#斜井采用“斜井+平导+正洞”多作业面施工的组织方式,在施工中检测到多种高浓度有害气体,给施工通风及管理提出了极高要求。通过优化通风设计,建立基于有害气体监测的多作业面隧道通风管理系统,依据有害气体浓度和风速变化情况,控制移动式风扇的位置、主通风机的送风量及局扇的运行状态,并通过通风可靠性评价,实现有害气体的全过程、全方位监测和隧道通风的安全动态管理,对类似隧道通风管理提供参考。     

高海拔特长山岭隧道施工通风技术

高海拔特长山岭隧道由于其特殊的环境条件,空气稀薄、气候寒冷恶劣,给施工通风技术提出了更高要求。本文依托阿坝藏族羌族自治州九寨沟县勿角乡境内山岭隧道工程,通过理论研究与现场施工相结合的技术手段,对高海拔特长山岭隧道通风技术进行探讨分析,主要得出以下研究成果:(1)通过对高海拔地区隧道通风方式进行对比论证,确定采用独头压入式通风方式;(2)通过对高海拔山岭隧道施工各项通风参数进行分析计算,制定出高海拔山岭隧道通风专项技术方案;(3)通过在施工现场对隧道爆破施工后的粉尘与风速进行监测,验证了通风专项技术方案通风效果。     

京张高铁正盘台隧道施工通风方案研究

正盘台隧道施工过程受工期紧张、大规模涌水、文物保护、生态保护等因素影响,需要设置泄水洞、支洞、横通道等辅助坑道,施工工作面增加较多,对隧道的施工通风提出更高的要求。根据现有辅助坑道条件,结合施工组织各阶段特点,通过理论计算及现场施工组织配合,研究和制定出正盘台隧道符合现场实际条件的施工通风最佳方案,实现隧道施工人员工作环境的极大改善。     

壁板坡特长隧道平导快速施工技术

壁板坡隧道是国内在建高铁特长隧道之一,为沪昆客专全线控制性工程。平导作为辅助坑道,在保证施工安全、控制工期和快速贯通等方面具有重要作用。壁板坡隧道平导全长14 717 m,独头掘进长度大、开挖工作面小、地质条件复杂、通风距离长,施工难度高等,为高风险隧道工程。根据壁板坡隧道平导快速施工的成功经验,总结出适用于长大隧道平导快速掘进的施工组织方案、超前地质预报措施、机械化作业配套方法和施工标准化管理方法。壁板坡隧道平导提前6个月贯通,创造了我国特长铁路隧道平导单口掘进长度8 000 m的新纪录。     

黄土塬区浅埋大断面隧道掌子面失稳机理研究

研究目的:高速铁路以隧道形式穿越黄土塬区时,受地下水位高、含水量大、围岩分级高、浅埋段距离长等特点的影响,隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险高。大断面黄土隧道掌子面稳定分析中,大都集中在浅埋短距离隧道的横向二维问题上,很少提到浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定问题。研究结论:(1)针对黄土塬区大断面隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险,建立了利用Terzaghi松动土压力理论的三维修正分析模型,推导出了浅埋长距离隧道掘进施工中掌子面稳定性的计算公式;(2)研究了黄土隧道三台阶预留核心土工法施工中掌子面稳定性与黄土含水量之间的关系,提出了黄土塬隧道掌子面施工稳定含水量界限参考值为20%,针对性地提出了安全预防措施;(3)该研究成果可有效指导黄土塬区浅埋慢坡隧道掌子面安全施工,为浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定分析和安全控制提供理论依据。     

自然通风公路隧道有害气体浓度分布

研究目的:分析计算隧道各个分段的有害气体浓度,以把握公路隧道在自然通风状态下,其有害气体浓度在隧道内部的分布情况。研究方法:对于设有开孔的自然通风隧道,根据其隧道气流运动规律的研究成果,以工程实例计算正常工况下隧道各个分段的有害气体浓度;根据热压作用原理,探析交通阻塞工况下有害气体浓度的计算方法。研究结果:在正常工况和阻塞工况下,自然通风隧道的内部空气质量皆有明显的改善。研究结论:在顶部设有开孔的单向公路交通隧道中,自然通风可以控制隧道有害气体浓度在卫生标准的之内。     

隧道掘进的半循环通风探讨

探讨了隧道掘进的半循环通风方式，分析了排尘和排烟过程。讨论了半循环通风方法应用于隧道掘进的可能性。