第九章地下施工的辅助工作

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，1.1～1.25n——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=tAb12m3/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=t8.7322LASm3／min抽出式：q2=t18)155/(AASm3／min混合式：q压＝t8.7322xLASq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/S3）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=9.823QSaLU当为圆形风筒时：hm=6.525QdaL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＝9.8222gSQ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=0.62α＝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22)(6.0MmzSSQSh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=Nqklk2N——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＝20iQmmQi——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