通风管理的经验与教训

对于瓦斯隧道施工而言,如果不能保障风速和风量,会形成巨大的安全隐患,如何选取通风方式、风管、管理通风和采取有效措施降低风管风阻,减少漏风率,保障通风质量,是通风管理的主要内容。

通风方案的制订以及通风方式的经济性比选也是通风管理重要的一部分,例如,选择压入式通风和巷道式通风在经济上其差异就非常大,且管理难度也不同。 通常根据隧道瓦斯等级和施工方案经计算后确定最优通风方案。

由相关理论分析可知,风阻越小,风管漏风率也越小,则风机的送风距离越大。 而依据流体力学的有关理论,风管直径的5 次方与风阻和风机功率均成反比,因此,可通过选取直径大的通风风管来降低风阻。 但是,风管直径过大,会使风管投资费用增大,也会影响隧道的施工;如果风管直径减小,可以降低风管的投资费用,但是风管直径减小又会导致通风阻力和风机能耗增大,会使通风系统运行费用增加。 所以,风管直径的选取会影响隧道瓦斯的浓度。 隧道风流流场主要分为涡流区、涡流影响区和稳定区。 风管口距掌子面距离,也会影响隧道的风流流场。 而风流流场的改变直接影响隧道瓦斯的运动和扩散,进而影响隧道瓦斯浓度的变化。 风管悬挂位置,在隧道施工中,风管的悬挂位置通常分为拱顶、拱腰、下拐角。 由于风管位置不同,导致风流场的射流和回流受到影响,进而影响隧道瓦斯的扩散,最终导致隧道瓦斯浓度的不同。

例如,某个隧道通风长度为2 500 m,计算得到所需风量为Q需=max(Q人员、Q爆破、Q内燃、Q瓦斯、Q风速) =1 596 m3/min,通风计算取最大通风长度2 500 m,当风管百米漏风系数β 为1%,风机所需风量为Q修1

根据所需风量计算配置风筒直径,Q修1风量配风筒直径计算如下:

式中　D——计算风筒直径,m;

V许——风筒内风速上限,取20 m/s。(www.xing528.com)

根据计算,结合本工作面通风距离较长(2 500 m)的实际情况,选用风筒直径1.7 m。

代入式中经计算风管漏风率为1%时的通风阻力为

如果不加强管理,当风管百米漏风系数β 达到3%时,风机所需风量为Q修2

仍采用相同的风管代入公式计算得通风阻力为

由上述例子可以看出,对风管及通风设备的管理极其重要,施工通风管理水平的高低是影响通风效果的关键因素之一。 管理不善则造成管理成本的直线上升。 同时将使工作面得不到足够的新鲜空气,瓦斯和沿途污浊空气不能及时排出洞外,不但达不到通风效果,还会埋下极大的安全隐患。 因此,在施工过程中通常以“合理布局,优化匹配,防漏降阻,严格管理,确保效果”20 字方针,作为施工通风管理的原则,强化通风管理。