某公路项目瓦斯隧道的施工通风技术分析

丁登阳

摘要 公路隧道工程地质条件复杂、线路较长，施工中极易遭遇瓦斯地层，施工处治不当，容易造成瓦斯泄漏，引发极为严重的安全事故。鉴于此，文章依托某公路项目高瓦斯隧道施工实践，对高瓦斯隧道施工通风技术展开综合探究，阐述了瓦斯隧道通风基本要求，分析了隧道施工通风类型及具体选型原则，根据工程实际情况，确定采用巷道式通风方案，并提出了瓦斯隧道施工通风技术措施，可为后续高瓦斯隧道工程施工提供参考。

关键词 公路隧道项目；瓦斯隧道；通风方案分类；巷道式通风方案设计

中图分类号 U453.5文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）14-0123-03

0 引言

近年来，随着经济的高速发展，我国的公路工程建设逐步趋于完善，有效地推动了交通运输行业的进步。隧道作为公路工程建设的关键组成要素，具有施工难度大、专业性强、技术要求高、安全风险高等特点，尤其当隧道途经瓦斯区域时，其施工安全风险更高，施工控制不当，极易引发爆炸事故，严重威胁施工安全[1-3]。因此，瓦斯隧道施工时，应加强瓦斯监测管理，并采取科学有效的通风措施，以有效降低隧道内瓦斯浓度，保证施工安全。

1 瓦斯隧道及通风要求

瓦斯隧道主要指隧道开挖过程中遭遇煤系层或含有瓦斯气体的地层，且存在瓦斯涌出的现象。按照涌出量不同，行业推荐性标准将公路瓦斯隧道分为四类指标体系，即微瓦斯、低瓦斯、高瓦斯以及瓦斯突出四种形式隧道。其引发的安全事故主要包括中毒、窒息、火灾、爆炸等。

瓦斯发生爆炸的必要条件为浓度与火源。实际施工时，合理控制瓦斯浓度是避免瓦斯爆炸的根本方法，因此科学地进行隧道通风是保证施工安全的重要手段。此外，加强隧道通风还能有效清除施工过程中产生的粉尘、有害气体等，净化施工环境[4]。

2 隧道通风方案分类及选型原则

2.1 通风方案分类

目前，常用的隧道通风方式较多。按照有害气体排放通道差异，可分为风管式与巷道式。同时，按照驱动方向差异，风管式通风又细分为压入型、抽（排）出型、混合型三种类型；而巷道式通风细分为主扇型、射流型两种类型，详细情况如图1所示。

2.2 压入式通风

压入式通风主要是通过通风设备正压将洞外新鲜空气压送入洞内，并将内部粉尘、污染气体等排出，其通风原理如图2所示。风机风筒内为正压，对其材质要求较低，通常选用普通帆布，价格较低。但由于隧道内部始终处于粉尘及有害气体循环流动之中，污染相对严重。当开挖深度不断增大时，送风管道沿程摩阻力显著增加，通风耗能越来越大，并且开挖面粉尘及污染气体排出时间显著延长[5]。此通风方式应用较为广泛。

2.3 抽出式通风

抽出式通风主要是通过通风设备负压将洞内浑浊气体抽出，其工作原理如图3所示。该通风方式可及时将洞内有害气体排出，保持洞内空气新鲜。但由于粉尘、浑浊气体由风机内部排出，安全风险较大，风机需具备防爆功能。同时，因风筒处于负压状态，其材质要求较高，价格昂贵。此通风方式较为少用。

2.4 混合式通风

混合式通风主要是在隧道内同时安装压入式与抽出式风机，按照二者风筒端口距开挖面位置，将其分为长压短抽与长抽短压两种形式，其通风原理如图4所示。长压短抽式主要采用压入式通风方式，只在靠近开挖面处设置小型抽出式风机及较短刚性风管，适合开挖面有害气体浓度较高的隧道[6]。而长抽短压式则主要利用抽出式通风方式，在靠近开挖面位置设置小型压入式风机及较短帆布风筒，适合对空气质量状况要求较高的隧道。此种通风方式能科学避免开挖面污染气体汇聚的现象，但需设置两台通风设备同时作业，成本较高。

2.5 巷道式通风

巷道式通风主要是借助平行导坑或通道形成回风道的通风方式，通常用于长度超过的3 km的大型隧道。巷道通风风流方向较为固定，投入设备较多，成本较高。同时，通风道内污染气体浓度较大，风机主扇耗能较高，且通道密闭不严会导致有害气体泄漏[7]。当作业面发生变化时，应结合实际情况，采取合适方式封闭横向通风道。

2.6 瓦斯隧道通风方案选型原则

现阶段，瓦斯隧道通施工主要采用压入式通风方式。瓦斯监测及洞内通风是保证隧道施工安全的根本手段，实际施工时，需将瓦斯浓度控制在0.5%以下。通常状况下，对于低瓦斯隧道常采取压入式或巷道式通风方式，而对于高瓦斯隧道则采取巷道式通风方式。

图4 混合式通风原理

3 隧道通风方案设计

3.1 工程概况

某隧道工程设计长度为5.4 km，出口位置存在瓦斯地层，涌出频率较高。左、右幅涌出量分别为1.69～

2.25 m3/min和1.58～1.83 m3/min，为典型的高瓦斯隧道。

3.2 通风方案

根据瓦斯含量、施工人员数量、机械设备尾气、施工粉尘等各方面因素，经综合计算得出，洞内通风量为3 335.5 m3/min，风压为1 979.27 Pa。结合隧道布设情况、开挖深度、断面尺寸、开挖方式等相关指标，确定选用巷道式通風方式。

根据通风设备相关性能指标，隧道通风设备采用SDDY-No14#型多功能变速风机，并对其实施防爆改造，各项性能指标均符合计算标准。隧道通风方案如图5所示。在K20+580位置布置4台轴流式风机分别向左右幅隧道内压送空气，并在K20+520横向通道与右幅隧道内设置射流式风机抽排浑浊气体。为避免二次衬砌台车周边、横向通道位置瓦斯汇聚，在衬砌台车上方及横向通道口位置分别设置2台功率为11 kW局扇与功率为30 kW的射流式风机。经现场检测，洞内风速及瓦斯含量符合标准要求。

3.3 瓦斯监测管理

结合隧道具体情况，编制切实可行的瓦斯监测方案，科学实施监测工作。

（1）为有效提升瓦斯监测准确性和高效性，应建立科学完善的动态监控系统，并安排专人管控[8]。

（2）系统管控人员应全面了解系统运行及操控原理，具备熟练操控系统的技能，能够及时发现并报告异常情况，从而采取科学有效的处治措施。

（3）瓦斯动态监控系统运行状况直接决定了隧道施工安全，因此应对其实施全面检测，满足要求后方可投入使用。该监控系统功能应全面，且应具有自动报警功能。当无法实现此功能时，应利用人工方式进行预警。监控系统运行期间应定期进行维护，及时排查并处治异常状况，保证高效稳定运行。

（4）专业电工定期对设备实施检修和保养，每7 d对甲烷传感器、瓦检仪进行一次检修，并详细记录检修情况。检修过程中，严禁私自改变预先设定的技术参数。当设备相关参数显示异常时，系统管控人员全面收集异常情况，报告专业电工和检修人员，共同进行现场检修，以便准确监测瓦斯浓度，判定系统运行状态，从而采取针对性处治措施[9]。

3.4 瓦斯隧道施工现场通风措施

加强隧道通风能有效降低洞內有害气体浓度，防止发生施工安全事故，具体通风措施如下：

（1）科学组织通风方案设计，根据瓦斯隧道具体情况，确定最佳通风量与风速，并依据相关技术指标选择满足实际施工需求的风机、风管等设施，确保实现最佳通风效果，将洞内瓦斯浓度控制在标准范围内，保证隧道施工安全。

（2）隧道施工现场环境恶劣，通风设备选择时应全面了解设备性能，考虑可能出现的异常状况，并配置充足的应急设备，以有效应对突发情况。

（3）隧道开挖过程中，应加强现场通风管理，确保各种通风设备稳定运行，并积极强化设备检修和维护工作，及时发现并处理存在的问题，以有效防止设备运行故障，确保通风效果。

（4）通风设备应设置两套供电线路，并配备风电闭锁设施。通风设备运行期间，若出现突然停电时，应及时开启应急电路，启动应急通风设备，保证通风正常进行。同时，为确保供电安全性和可靠性，应配备性能优良的自发电设施，并建立完备的供电体系，保证供电设施产生异常状况时，依旧能够持续、稳定供电[10]。

（5）根据瓦斯涌出量，科学计算通风量，并结合施工现场实际情况采取针对性通风措施。如：针对低瓦斯隧道，应将隧道内瓦斯浓度控制在0.3%范围内，按照此标准设计针对性通风方案，以有效确保施工安全。

（6）瓦斯隧道施工时，局部路段存在较为显著的瓦斯汇聚区。遇到此种情形，可增设小型通风设备，增强局部区域通风效果，以有效防止瓦斯汇聚现象。

4 结语

综上所述，瓦斯隧道内部有害气体较多，安全风险较高，施工控制不当，极易引发中毒、窒息、爆炸等事故，严重威胁施工安全。瓦斯隧道施工时，应根据隧道布设情况、开挖深度、断面尺寸、开挖方式等相关指标，科学确定通风方式，并结合通风设备性能参数、隧道实际通风量等指标参数，设计针对性的通风方案，有效控制瓦斯等有害气体浓度，保证施工安全。

参考文献

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