第九章地下施工的辅助工作doc.docx

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第九章地下施工的辅助工作doc

第十章地下施工的辅助工作

基本作业：

钻眼爆破、出碴、支护、衬砌

辅助工作：

通风防尘、压气供应、施工排水、

提升运输、供水、供电、照明、

信号、通讯等。

第一节施工通风工作

一、施工通风的目的

（1）冲淡与排出有害气体

有害气体：

CO、SO2、N02等。

有害气体的容许浓度规定：

CO为30mg/m3，

SO2为15mg/m3，

NO2为5mg/m3，

（2）供给新鲜空气

保持空气流通、新鲜，O2含量不低于20％。

（3）降低粉尘浓度

粉尘中游离SiO2对人体危害很大，长期吸人易患矽肺病。

要求含有10％以上游离SiO2的粉尘应控制在2mg/m3以下

（4）降低地下空间内温度

作业地点空气温度不能超过26℃。

二、施工通风方式

采用机械通风。

独头掘进，属于局部通风，通常使用局部通风机进行通风。

通风方式：

按风管形式：

风筒式、巷道式、风墙式

按通风机的工作方式：

压入式

抽出式

混合式

（一）风筒（管）通风

1．压入式通风

●局部通风机必须安装在由新鲜风流通过的巷道内。

隧道施工时，由于洞口直通外界，扇风机可安置在洞口外一定距离。

●风筒出风口距工作面的距离一般≤10m为宜。

●压入式通风可采用胶质柔性风筒，单机可使用于100m～400m内的独头道，多机串连可使用于400m～800m的独头巷道

●能较快排除工作面的污浊空气，拆装简单

●但污浊空气排除时流经全洞，时间较长

2．抽出式通风

●用局部通风机将工作面爆破所产生的有害气体通过风筒吸出，新鲜风流则由巷道进入工作面

●风筒的排风口必须设在主要巷道风流方向的下方，距掘进巷道口10m以上。

●这种通风方式一般需要金属风筒。

●由于风筒吸入口附近的风速随着远离吸入口而急剧降低，有效吸程小，工作面排烟时间长。

●污浊风流通过局部通风机，安全性差。

●其优点是不污染巷道，但新鲜空气流经全洞，到达工作面时已不太新鲜。

●适合于长度在400m以内的独头巷道。

3．混合式通风

●压入式和抽出式联合应用，具有以上二者的优点

●适合长度800m~1500m左右的独头巷道

●抽出、压入风口的布置最小要错开30m

●以抽为主，以压为辅。

抽出风机能力要大于压入式风机20％～30％

（二）巷道式通风

通过最前面的横洞使正洞和平行巷道组成一个风流循环系统，在平行巷道口附近安装通风机，将污浊空气由平行巷道抽出，新鲜空气由正洞流入，形成循环风流。

特点：

通风阻力小，风量较大，长隧道施工比较有效

（三）风墙式通风

适用于隧道较长，一般风管式通风难以解决，又无平行导坑可利用的隧道施工。

它利用隧道成洞部分空间，用砖砌或木板隔出一条风道，以缩短风管长度，增大通风量。

三、风量与风压计算

1．风量计算

（1）按洞内同时工作的最多人数计算

q1=knq/60m3/s

式中k——风量备用系数，1.1～1.25

n——洞内同时工作最多人数；

Q——每人每分钟所需新鲜空气，

隧道取q=3m3／人·min

矿山取q=4m3／人·min

（2）按冲淡因爆破产生的有害气体计算

CO对人体危害最大，以CO为衡量标准，将其他有害气体都换算为CO再进行计算，一般1ks炸药爆炸后产生的有害气体换算成CO按40L计。

则爆破后稀释CO至允许最高浓度的风量为：

q2=

m3/s

式中q2——爆破后稀释有害气体所需风量；

A———次爆破的炸药量，kg；

b——1kg炸药爆炸时产生的有害气体折合成CO体积，40L；

t——通风时间，s。

一般20~30min。

——————————

补充：

另外，还可按一次爆破炸药量计算：

压入式：

q2=

m3／min

抽出式：

q2=

m3／min

混合式：

q压＝

q抽＝（1.2～1.3）q压

式中，A——一次爆破的炸药量，kg；

S——巷道的净断面积，m2；

t——通风时间，20～30min；

L——巷道长度或巷道临界长度，m；

Lx——抽出式风筒吸风口到工作面的距离，m；

临界长度：

从工作面到炮烟被稀释到容许浓度处的巷道距离：

L＝400A/S

3）按最小风速验算风量：

q3≥ｖminSmaxm3／s

式中q3——工作面最小风速所需风量；

vmin——保证洞内稳定风流的最小风速，全断面开挖时为0.15m／s，导坑开挖时为0.25m／s；

Smax——开挖最大断面积，m2。

按上述q1、q2、q3三种情况计算后，取其中最大者为计算风量qj，

四、风机选择

1.要求通风机提供的风量计算

Q=Pqjm3／s；

式中，P——管道漏风系数。

与风管直径、总长、接头质量、风压、风管材料等因素有关，其值可在有关技术手册和通风书籍中查得。

大致范围：

1.0～1.5，或者更大一点。

2．要求通风机达到的风压

为保证将所需风量送至工作面，并在出风口仍有一定风速，要求通风机的风压必须克服沿途所有的阻力。

风机应具备的风压为：

hj≥∑hm+∑hc+∑hzPa

●沿途摩擦阻力

hm=9.8

当为圆形风筒时：

hm=6.5

式中，α——风筒摩擦阻力系数，与风筒材料性质、表面粗糙程度有关，可在有关设计手册中查得；

L——风筒长度，m；

U——风筒周边长度，m；

S——风筒断面积，m2；

d——风筒直径，m。

●沿途局部阻力hc

包括风筒拐弯和断面变化所产生的阻力

hc＝9.8

式中，g——重力加速度；

ξ——局部阻力系数，可在有关手册中查得。

如风筒的拐弯形式：

急拐弯：

α＝60°时，ξ=0.62

α＝90°时，ξ=1.40

缓拐弯：

与R、α、风筒直径d有关。

α＝60°，R＝1.5d时，ξ=0.41

●风流遇到的正面阻力hz

仅在巷道式通风时才考虑

式中，φ——正面阻力系数，当列车行走时为1.15；列车停放时为0.5；当两列车（或斗车）停放间距超过1.0m时，则逐一相加；

Sm——阻塞物断面积，m2。

3.通风机选择

根据通风量Q及总风阻hj，从通风机技术性能表中选择合适型号的风机。

或者根据风机的特性曲线选择：

在特性曲线上作出Q和hj的交点，交点要在曲线的包络范围内。

选最接近且稍大于交点的风机。

对于风筒式通风，当管路较长、需风压较高时，可采用多台风机串联；

对于巷道式通风，需风量较大时，可采取多台风机并联。

多台风机串联或并联时，应尽量采用相同型号通风机。

五、风筒选择

1.风筒类型的选择

柔性风筒：

胶皮风筒、塑料风筒

只能用于压入式

刚性风筒：

铁皮风筒、玻璃钢风筒

适用于压入式或抽出式

2.风筒直径的选择

风筒大多数为圆形断面

直径一般300mm～1000mm

经验数据：

通风距离＜200m，d＝400mm

通风距离200~500m，d＝500mm

通风距离500~1km，d＝600～800mm

通风距离＞1km，d＝800～1000mm

六、防尘工作

粉尘来源：

凿岩、爆破、装岩、喷射砼等

降尘要求：

控制在规定的2mg／m3之内

综合防尘：

湿式凿岩标准化

潮式喷浆正规化

机械通风经常化

喷雾洒水制度化

人人防护普遍化

第二节压气供应工作

一、压气站能力计算

隧道施工时，空气压缩机（简称空压机，又叫压风机）通常设在洞口；

矿井施工时设在地面。

空气压缩机的生产能力可按下式计算：

Q＝（1+δ）kKm∑qm3/min

式中δ——空压机使用安全系数，

电动空压机为1.30～1.50，

内燃空压机为1.36～1.60；

k——空压机磨损引起效率降低的修正系数，k=1.05～1.10；

Km——海拔高度增加引起的耗风量修正系数，

4500m以下时，为1.0～1.43（每增加300m，Km增加0.04～0.03）；

∑q——同时工作的各种风动工具耗风量，

∑q=Nqklk2

N——使用台数；

q——每台耗风量，m3／min；

kl——同时工作系数，凿岩机为1.00～0.65，其他风动工具为1.00～0.55；

k2——风动工具磨损系数，凿岩机为1.15，其他风动工具为1.10。

经验：

隧道长500～1km，Q＝30～50m3/min

隧道长1.0～2.0km，Q＝50～70m3/min

隧道长2.0～4.0km，Q＝80～120m3/min

隧道长4.0～6.0km，Q＝130～160m3/min

二、空压机选择

类型：

电动、内燃；移动式、固定式;

活塞式、滑片式、离心式、隔膜式

选择：

短隧道多采用移动式内燃空压机

长隧道及矿山多采用固定式大型电动空压机

矿山常用L型，如3L—10/8型、4L—20/8型等

选择要求：

具体类型根据工程条件、现有设备确定

尽量选用同类型的空压机，便于操作维修

能力大小不同的空压机进行组合

还要考虑20%的富裕量和检修台数

三、压风管选择

压风管一般采用无缝钢管

直径根据工作面的需风量计算：

d＝20

mm

Qi——在管路中通过的压气量，m3/min

经验：

φ100~300mm，管壁厚度一般为4~6mm

型号表示：

φ108×4.5mm

第三节排水工作

一、水平巷道（隧道）排水

1．上坡巷道施工排水

顺坡自然排水方式，

排水沟坡度与线路坡度一致

2．下坡进洞施工排水

需用机械排水。

两种方式：

●分段开挖反坡水沟，分段处设集水坑，每个集水坑配备一台水泵，由水泵把水逐段排出洞外。

不需排水管，水泵多，需开挖反坡水沟。

一般在隧道较短、坡度较小时采用。

●长距离开挖集水坑，工作面积水用辅助小水泵排到近处集水坑内，再用水泵将水排出洞外。

水泵数量少，需排水管，主水泵需常移动。

一般在隧道较长，涌水较大时采用。

二、倾斜巷道排水

由上向下施工时需要排水工作。

（斜井或斜巷）

1．工作面直接排水

●潜水泵排水

涌水量小于5～7m3／h

特点是体积小，重量轻，便于移动等。

电动和风动。

常用风动潜水泵，

●喷射泵排水

优点：

结构简单，制作方便，体积小，重量轻，易于维护，工作可靠

缺点：

效率不高，耗电量大、扬程低，

需配置扬程高，流量大的原动泵，

要开凿一定数量的原动泵硐室及水仓。

适用：

水较混浊的情况，涌水量≤30m3／h，

●水泵排水：

涌水量＞30m3／h

单段排水:

将水直接排至地面（或上口平巷）

分段排水：

在适当位置设临时水仓，把水先排到临时水仓，再转排至地面

2．分段截排水

●涌水点下方有临时泵房和水仓时，可在涌水段以下挖几条横向水沟，将水汇集到截水沟引入临时水仓，由卧泵排至地面。

●涌水点下方无临时泵房和水仓时

（a）在下方轨道下掘一临时水窝，用喷射泵将水排至上部临时水仓。

（b）在下方巷道帮掘一水窝，用卧泵将水排至上部临时水仓。

三、立井涌水的治理

1.注浆堵水

●地面预注浆：

见《岩土特殊施工技术》

●工作面预注浆:

见《岩土特殊施工技术》

2.导水与截水

主要是治理井壁或井帮淋水

●导水

导管的另一端伸出井壁，以便以后注浆封水。

此方法仅适用于涌水较小的条件。

●挡水板截水

模板立好后，在浇灌混凝土前，可用挡水板挡住砌壁工作面上方的淋水。

这种方法只是在井底停止作业时才宜采用。

●截水

在渗水区段下方砌筑永久截水槽，截住上方的淋水，然后用导水管将水引入腰泵房，再用水泵排出地面

3.钻孔泄水

条件：

凿井前，必须有巷道预先通往井筒底部，且井底新水平已构成排水系统。

关键：

保证钻孔的垂直度，

保护钻孔，防止矸石堵塞

4.井筒排水

●吊泵排水

普通吊泵：

NBD型吊泵，适用于浅井

高扬程吊泵：

80DGL型系列吊泵，适用于深井排水工程，。

一段排水：

一台吊泵从工作面直接吸水排至地面

多段排水：

（两段接力排水方式）

潜水泵等小泵——吊盘水箱——吊泵

吊泵——吊泵

吊泵——腰泵房——卧泵

●吊桶排水

用隔膜泵或潜水泵——吊桶

第四节其它工作

一、施工供水

施工用水、生活用水

不含有害矿物质、无污染、无臭味的洁净天然水

地下施工用水均由地面供给。

水源有泉水、河水、地下水、溶洞水等

用水泵压至蓄水池，通过管路供到使用地点

隧道施工时，为保证供水压力，水池位置应选择在基底坚固的山上，设置水池的相对标高应能保证开挖工作面水压不小于0.3MPa的压力，为此，水池与工作面的高差应为

主管：

φ75mm～150mm，支管φ50mm。

二、供电与照明

●隧道一般采用400V/230V三相四线系统送电；

●长隧道可用6kV—10kV高压送电，在洞内适当地点设变电站

●电力机械的电压标准为380V

成洞地段照明用220V

工作地段照明用24V—36V

●施工照明通常采用电灯照明