《瓦斯隧道无轨出碴通风工法》Word文件下载.docx
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预制风机支架
悬吊铁线
安装风机
吊挂风管
接通电源调试运行
连接风管接头
连接风机和风管
钻爆开挖
强制通风稀释瓦斯
否
检测瓦斯浓度是否符合标准
是
进入下道工序
没问题
定期检查通风系统
有问题
风机风管维修
图1 工艺流程
隧道贯通
(三)、操作要点
1、确定瓦斯涌出形式:
瓦斯涌出一般有四种形式:
(1)、一般涌出:
从煤(岩)露出的表面上,通过微小的孔隙缓慢而持久地散放出来。
(2)、特殊涌出:
煤(岩)层中空洞隙内含有大量瓦斯,一经开挖,在很短时间内突然涌出大量瓦斯并伴有煤粉、煤块。
(3)、瓦斯喷出:
大量瓦斯从煤(岩)层的裂隙中在压力状态下放散出来,有的短时间喷出,还有的喷出延续时间较长。
(4)、煤与瓦斯突出:
正常情况下,瓦斯从煤层里散放出来的速度是比较缓慢和均匀的,而煤与瓦斯突出是在开挖过程中,在很短的时间内破坏了工作面的煤壁,从煤层深处排出大量的煤和瓦斯,这种喷出形式危害性极大。
2、计算瓦斯涌出量
瓦斯涌出量的计算是瓦斯隧道通风设计的基础,只有准确的计算出瓦斯的涌出量,才能根据涌出量决定瓦斯所需的通风量,最终确定整个隧道所需风量,再根据所需的风量选择风机、风管。
独头巷道瓦斯涌出量q与开挖工作面爆落的煤块瓦斯涌出量q1、新暴露煤壁瓦斯涌出量q2及喷射混凝土地段洞壁瓦斯逸出量q3有关,其公式如下(参考《铁路瓦斯隧道技术规范》):
q=q1+q2+q3(m3/min)
其中q1=(m3/min)
式中—每日开挖各循环爆落煤块总体积(m3)
—煤的密度,1.2~1.4t/m3
—每吨煤块瓦斯逸出量(m3/t)
=
—每吨煤瓦斯含量(m3/t)
—煤块中残存瓦斯量(m3/t);
与煤的挥发分有关,可按表1取值。
为可燃物的残存瓦斯量,考虑煤的水分、灰分即可换算为
表1 煤块中残存瓦斯量计算参数表
(%)
2~8
8~12
12~18
18~26
26~35
35~42
42~50
(m3/t可燃物)
12~8
8~7
7~6
6~5
5~4
4~3
3~2
q2=(m3/min)
式中—每天新暴露未支护煤壁面积(m2),当洞壁上岩壁与煤壁有相同强度的瓦斯逸出时,
—巷道断面面积(m2)
—巷道断面周长(m)
—每日开挖进尺(m)
—单位时间单位坑壁面积瓦斯逸出初始强度[m3/(m2·
min)]
式中—每吨煤瓦斯含量(m3/t)
—煤层挥发分(%)
—时间衰减函数
式中—衰减系数,可按下式计算
—煤的透气性系数[m2/(Mpa·
d)]
—煤壁暴露计算时间(d);
因煤暴露总时间为1d,设为均匀衰减,可取
q3=(m3/min)
式中—喷射混凝土层的瓦斯渗透系数,普通混凝土取6×
10-10m/min
—洞内气压,可取0.1Mpa
—瓦斯气体密度,可取0.716kg/m3
—喷射混凝土支护厚度(m)
—瓦斯初始压力(MPa)
—喷射混凝土支护地段瓦斯压力衰减系数,可近似取
n—坑道内煤巷与半煤半岩巷长度L除以每日进尺V,即:
n=L/V
3、确定所需通风量
瓦斯隧道所需风量包括瓦斯所需通风量、爆破作业所需通风量、柴油机尾气所需通风量和喷射混凝土作业所需通风量。
(1)、瓦斯所需通风量
实际计算瓦斯所需通风量时取瓦斯涌出量最大的情况进行计算。
Q1=100V/M
式中:
Q1—瓦斯所需通风量(m3/min)
V—瓦斯涌出量(m3/min)
M—瓦斯浓度标准(%)
在杉树陀隧道施工中,瓦斯浓度防爆限值执行下列标准:
1隧道总回风流或一翼团风中,瓦斯浓度小于0.75%。
2从其他工作面进来的风流中,瓦斯浓度小于0.5%。
3工作面风流中瓦斯浓度达到1%时停止钻眼,加强通风,爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时,禁止放炮,加强通风。
4瓦斯浓度达到1.5%时,立即停止工作,撤出人员,切断电源,加强通风,电动机或其开关地点附近20m以内风流中瓦斯达到1.5%时,立即停止一切运转,撤出人员,并切断掌子面电源,加强通风。
5开挖工作面内,在体积大于0.5m3的空间中,如坍塌洞、避车洞等处,其积聚瓦斯浓度达到2%时,附近20m内,立即停止工作,切断电源,撤出人员,加强通风。
6因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备,都必须连续通风,直至瓦斯浓度降到1%以下时,方可开动机器。
(2)、爆破后所需通风量
Q2=0.368·
P/(R·
α·
T)
Q2——爆破后所需通风量(m3/min)
P—爆破后有害物质发生量,主要成分为一氧化碳(m3)
(P=A·
ΔL·
β·
X)
A——隧道净断面面积
ΔL—一次爆破进尺(m)
β—炸药单耗量(Kg/m3)
X—炸药产生的有害物质即一氧化碳含量(m3/Kg)
α—一氧化碳含量标准
T—所需通风时间
R—通风效率,一般取R=1
(3)、各类柴油机械所需通风量
Q3=ΣHG·
qG·
αG
Q3—各类柴油机械所需通风量(m3/min)
HG—各类柴油机械总额定功率(W)
qG—各类柴油机械所需通风量[m3/(min·
W)]
αG—各类柴油机械工作效率(%)
其中:
αG=[Σi(w·
n·
t)]/(w·
w—同类柴油机械功率数
n—同类柴油机械台数
t—同类柴油机械在一个循环作业时间T内的工作时间
T—每一作业循环时间
正常情况下湿喷混凝土作业和钻孔工序同时进行,爆破、出碴时一般不进行湿喷混凝土作业,而湿喷混凝土所产生的烟尘远远小于爆破和出碴产生的烟尘,因此,如果洞内通风能够满足后者,前者自然能够满足。
由上可得瓦斯隧道所需要的总通风量Q总=Q1+Q2+Q3,式中各项通风量均取最大值。
4、选择风机和风管
(1)、选择风机
风机选择依据公式
Q机=α*Q总
Q机—通风机的通风能力
α—通风系数
Q总—瓦斯隧道所需的总通风量
由此可见通风机的选择取决于通风系数和瓦斯隧道所需的总通风量,通风系数α一般取2,具体还应结合三个方面,一是所选择的风管的类型;
二是瓦斯隧道的辅助导坑的设计情况;
三是瓦斯隧道已拟定好的独头巷道施工长度。
(2)、选择风管
隧道施工风管的选择很重要,尤其是瓦斯隧道,所需供风量大,宜选择大直径风管,至于是选择柔性还是刚性的问题,可将柔性风管与刚性风管相比较(见表2)而定,施工时结合实际情况进行选择。
表2 柔性风管与刚性风管经济技术比较表
名称
通风方式
漏风率
磨擦阻
力系数
损坏率
市场价格
(元)
施工干扰
柔性风管
仅压入式
1.43%
0.015~0.02
25%
60~80
较小
刚性风管
压入式和
吸出式
0.5%
0.005~0.01
10%
120~160
较大
注:
以上表格中的数据是根据相关资料和现场总结进行技术统计所得
由于瓦斯隧道一般需压入式和吸出式两种通风方式同时进行,因此一般情况下柔性风管和刚性风管同时使用,但使用的数量有很大差距,施工时这一点要注意。
5、通风系统设计
瓦斯隧道通风必须能够确保以下两点,第一是掌子面通风好,能够有效地降低瓦斯浓度至允许范围内;
第二是洞内其余部位空气无回流、无层状积聚。
瓦斯隧道可根据隧道掘进长度的不同而采取不同的通风方式。
在独头巷道施工长度小于1000米的情况下,可采用压入式通风方式(见图2),采用压入式通风,新风由风管压送到工作面,污风从巷道口排出,压入式通风风流的有效射程较远(4~5,S为巷道断面积),工作面时刻被新鲜空气冲刷,稀释瓦斯及排除烟尘较快。
压入式通风其污风沿巷道全长排出,当风量一定时,如果巷道过长易造成瓦斯在洞内回流或聚集,时间长了存在安全隐患,因此巷道愈长,越不安全。
在独头巷道施工长度大于1000米,小于2000米的情况下,可采用混合式通风方式(见图3),混合式通风是压入式和吸出式两种通风方式共同使用,混合式通风是独头巷道长距离通风最常用的一种方式,在工作面附近用压入式,有效降低工作面附近瓦斯浓度;
在其后则用吸出式,避免发生污风循环,引起瓦斯聚集或回流,吸出式通风即新风从巷道口流入,污风经风管吸出洞外,其有效吸程短(1.5,S为巷道断面积)。
吸出式通风的缺点是必须用刚性风管。
在瓦斯隧道掘进长度超2000米时,一般设计有平导、横洞或斜井,此时可采用巷道式通风方式(见图4),巷道式通风方式即正洞与辅助导坑共同构成通风回路。
其特点是过风面积大,阻力小,可加速空气流动速度,迅速降低瓦斯浓度,提高通风效率,节约通风动力。
但由于风管要经过横通道,安装管理不便。
6、安装风机和风管
(1)、安装风机
将风机水平安放在预制好的支架上,调平、调整方向,用螺栓固定。
风机安装应符合设计及使用要求。
电气控制柜安设在干燥无尘且便于风机操作的地方,接通电源。
分别启动2台电机(包括备用电机),检查电机旋转方向是否与箭头所指的方向一致。
(2)、安装风管
不同类型的风管安装方法不同,柔性风管较轻,但安装困难;
刚性风管较重,但安装简单,下面介绍柔性风管的安装方法。
①风管运输:
风管的基本材料为维、涤纶增强塑布,距离短时可人工运输,距离长的可用小型运输车运输,运输过程中避免在锋利物上拖拉,以防刺破。
②检查修补:
使用前先检查风管质量,发现破损、漏洞、缺吊环或脱胶等缺陷时,应先修补后安装。
③位置选择:
风管一般挂于隧道起拱线部位和拱顶,选择时要结合衬砌台车的不同类型而定,尽可能减少互相干扰。
④锚栓预埋:
固定吊铁线的预埋件提前安装,间距5~10m为宜,并设置在同一水平直线上,吊挂线每100m用紧线器拉直定位,将铁线每间隔8m固定在预埋件上。
⑤吊挂安装:
按包覆式捆绑法连接风管,接头处进风管在内,出风管在外,进出风管都有反边,反边长度与接头宽度一致,接头必须绑扎结实,严密平整,每层风管至少有两道软铁(钢)丝固定。
见图5;
拉链式接头内封帘必须在出风口,外封帘在进风口,见图6。
⑥分段调直:
每挂完一节风管,要连同接头一起向延伸方向将风管调直、拉紧,然后再挂下一节风管,最后在管路的出
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