白岩脚隧道巷道式通风系统优化（论文）.pdf

·100 · 白岩脚隧道巷道式通风系统优化 邓海明 1，唐   侃 1，黄志刚 1，向恩宣 1，刘   巍 2，孔令伟 1 （1.昭通市昭泸高速公路投资开发有限公司，云南昭通 657000；2.云南航天工程物探检测股份有限公司，昆明 650217） 　　 ［摘　要 ］ 以白岩脚隧道为工程依托，采用FLUENT建立白岩脚隧道施工通风的数值三维模型，研究了 白岩脚隧道施工期巷道式通风风流场以及爆破后粉尘的扩散规律。相关研究成果可为长隧道巷道式通风的 流场分布以及爆破后掌子面产生的粉尘扩散提供参考。 　　 ［关键词 ］ 长大隧道 ；污染物扩散 ；巷道式通风 ；数值计算 ；系统优化 　　 ［中图分类号］  TU 74 　　　［文献标志码］  A　　　　　　［文章编号］  1001 -523X （2022 ）19-0100 -05 OPTIMIZATION OF TUNNEL VENTILATION SYSTEM IN BAIYANJIAO TUNNEL Deng Hai-ming ，Tang Kan ，Huang Zhi-gang ，Xiang En-xuan ，Liu Wei ，Kong Ling-wei 　　 ［Abstract ］  In order to study Based on the Baiyanjiao tunnel, a numerical three-dimensional model of Baiyanjiao tunnel construction ventilation was established by FLUENT, and the Baiyanjiao tunnel was obtained. The wind flow field of tunnel ventilation and the diffusion law of dust after blasting during the construction period of the foot tunnel.T he results will provide reference for the flow field distribution of tunnel ventilation in long tunnels and the diffusion of dust generated on the face after blasting . 　　 ［Keywords ］ long tunnel ; pollutant diffusion ; tunnel ventilation ; numerical calculation ; system optimization 截至2020年底，国内已开通铁路隧道16 798条， 全长约1.96万km，在建铁路隧道2 746座，全长约 6 083 km，同时规划了6 395条铁路隧道，总长度约为 16 300 km，我国的隧道规模已经超越了世界其他各国 的隧道总和，成为了真正的隧道强国 [1-2]。随着“西 部大开发”政策的有效深入，同时由于我国地形地势 特点，越来越多的长大隧道也开始出现。在长大隧道 中采用传统的压入式通风时，随着掌子面的不断开 挖，风筒长度也不断增加，通风阻力亦随之增大，同 时随着长度的不断增加，漏风率也会不断增加，能够 达到掌子面的风量也会越来越少。因此，在平行双洞 长大隧道中，巷道式通风应运而生。巷道式通风主要 是利用长大隧道施工过程中双洞及其横通道作为其通 风路径，在通风过程中风流从一侧主洞进入流经横通 道后再从另一条主洞流出。其原理如图 1所示。 进风洞 出风洞 轴流风机 射流风机 主风流新鲜风 主风流污风掌子面风流污风 掌子面新鲜风 引流风机 横洞 风洞 图1 巷道式通风原理 随着我国经济社会发展，对隧道施工作业环境的 职业健康安全问题也越来越受到重视，隧道通风技术 也随之飞速发展，隧道通风方式也由早期的粗放式的 压入式通风发展成为能够适应各种复杂地质条件的巷 道式通风、斜井多工作面通风等 [3-4] 。 1927年美国建造Holland隧道过程中首次采用机 械通风来解决隧道中的污染物问题 [5]，此后压入式和 抽出式通风逐渐开始成为隧道施工的主要通风模式。 英国的Law ton.R.R [6]提出在隧道施工过程中使用 的内循环通风技术，并在英国的矿井通风中取得了较 好的通风效果，增加了通风风量。 JC Kurnia [7]提出一种间歇性风流通风系统，并在 煤矿巷道中进行了试验，结果显示采用间歇性风流 通风系统能够保证工作面的污染物浓度保持在较低的 水平。 以白岩脚隧道为工程背景，基于FLUENT数值模 拟软件，采用现场测量和数值模拟相结合的方法，建 立白岩脚隧道施工通风的数值三维模型。主要研究内 容如下：白岩脚隧道施工期巷道式通风隧道内风流结 构；爆破施工后掌子面处产生的粉尘在隧道内的扩散 情况；使用长距机变混合通风系统优化白岩脚隧道的 巷道式通风布局。 1 工程概况 白岩脚隧道位于云南省镇雄县牛场镇。隧道区海 拔高程介于1505~2001 m，相对高差约496 m，隧道最 收稿日期 ：2022–03–10 基金项目： 云南省交通运输厅科技创新及示范项目（云交科教便 〔2020〕53） 作者简介 ：邓海明（1973—），男，北京市人，高级工程师，主要 研究方向为公路工程地质勘察研究。 EC?? 建   ?    ~   6   开   发 Roads and Bridges Building Technology Development 第49第 19期 2?328 · 101 · 大埋深约470 m，里程左幅ZK20+740~ZK26+005，全 长5 265 m ，右幅K20+720~K25+965，全长5 245 m ， 为特长隧道，洞内长距离通风排烟困难，地质条件复 杂多变。 因此，在白岩脚隧道施工通风过程中，为提高施 工进度、施工质量及后期运营通风效果，隧道在进口 工区和出口工区第一个横通道打通之前采用压入式通 风，其与区段全部采用巷道式通风，可极大降低通风 系统的能耗，具有较大的优势。 然而，隧道射流巷道式施工通风是一