小断面长距离水工隧洞通风技术研究

小断面长距离水工隧洞通风技术研究

尹常喜

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西省西安市 710061

摘要：本文针对小断面长距离水工隧洞通风问题展开研究。首先对小断面长距离隧洞通风技术现状进行分析，指出现有通风系统在隧洞通风效果、能耗控制等方面存在不足。其次提出优化策略，从通风系统设计、设备选型与配置、管理与维护等方面入手，提高通风效率，降低能耗，确保施工人员健康。最后得出结论，小断面长距离隧洞通风技术需要持续改进和优化，以适应复杂多变的施工环境，为工程顺利实施保驾护航。

关键词：小断面隧洞；长距离；通风技术；优化策略

引言：随着水利工程建设向纵深推进，小断面长距离水工隧洞建设项目日益增多。由于隧洞断面小、长度长等特点，采取有效通风对施工安全和工人健康至关重要。然而，传统通风技术在小断面长距离隧洞中应用效果不佳，通风效率低下、能耗高昂等问题时有发生。因此，需要优化小断面长距离隧洞通风技术，提高通风质量、降低能耗。

1 小断面长距离隧洞通风技术现状分析

目前，小断面长距离隧洞通风主要采用局部通风和整体通风两种方式。局部通风是在隧洞局部区域设置局部通风装置，仅对该区域进行通风换气。整体通风则是在隧洞进出口设置整体通风机，对整个隧洞进行通风换气。这两种通风方式在实际应用中均存在一定缺陷。局部通风虽然能满足局部区域的通风需求，但对整个隧洞的通风换气效果较差。整体通风则由于隧洞长度长，通风阻力大，导致通风效率不高、能耗较大。此外，目前隧洞通风设备选型和管理也有待加强，进一步影响通风效果。综上所述，当前小断面长距离隧洞通风技术尚不成熟，需要进行优化和改进。

2 小断面长距离隧洞通风技术的优化策略 

2.1 优化通风系统设计

优化通风系统设计是提高隧洞通风效果的关键。首先，可采用局部与整体通风相结合的混合通风模式，充分利用局部及整体两种通风装置，发挥各自优势，弥补彼此缺陷。局部通风能满足作业面及危险区域的局部通风需求，整体通风则可实现隧洞整体换气。其次，针对长距离隧洞，可设置若干中继通风站，将整个长距离隧洞分为多个较短的通风段，各通风段采用短距离中小型风机通风，降低通风阻力，提高通风效率。此外，混合通风模式还需要对各种通风设施的运行进行统一协调控制，实现全面自动化。可采用先进的控制系统，集成各类通风设备的运行参数，并根据现场环境因素如温度、湿度、风速等，自动调节风机风量、开停状态，确保通风质量满足要求的同时，最大限度降低能耗。该系统还应支持远程监控和人工干预操作，以应对突发状况和特殊通风需求。

例如长20公里的小断面长距离隧洞，可在隧洞内每隔4公里设置一个中继通风站，将整个隧洞分为5个通风段。每个通风段采用短距离中型轴流风机进行通风。同时，隧洞进出口各设置一台大型风机，对整个隧洞进行整体辅助通风。通过数值模拟，合理确定各风机的型号、风量，优化通风管线布置，从而达到高效通风目的。该隧洞还配备了先进的智能通风控制系统，可根据现场环境参数自动调节各通风设施，实现全自动高效运行，并支持远程监控和人工干预。

2.2 强化通风设备选型与配置

选择高效节能的通风设备对降低运行能耗至关重要。首先，可采用变频调速永磁同步电机替代传统电机驱动通风机，其调速性能好、功率因数高、效率高，能大幅降低电能消耗。其次，针对小断面隧洞，应选择匹配的小型轴流通风机，避免选用风量过大导致湍流发生，提高通风效率。由于隧洞环境潮湿、多粉尘和存在瓦斯风险，通风设备应采取防爆等级保护，并添加滤尘装置，确保设备在恶劣环境下安全可靠运转。通风设备的选型还需要结合隧洞的具体情况进行匹配。比如根据通风洞身断面大小、长度、曲率等，选择合适的风机型号和参数。对于交叉面积较大的隧洞，可采用风量较大的离心通风机；对于长度较长的直线隧洞，则宜选用阻力较小的轴流通风机。此外，为了满足不同施工阶段通风需求的变化，通风设备还需具备一定的调节余量，确保通风质量在任何情况下都能得到保证。

例如小断面隧洞采用永磁同步电机驱动的变频调速轴流通风机。电机功率30千瓦，最大风量45立方米/秒，防爆等级为ExdIIBT4，并设有防尘滤网。通过变频调速，风机能根据实际需求进行风量调节，既满足通风要求，又能最大限度降低能耗。同时防爆等级和防尘滤网确保了设备在粉尘和瓦斯环境下的可靠运行。该风机型号经过计算匹配，最大风量可覆盖隧洞长15公里、断面积20平方米的通风需求，并预留30%的调节余量，能适应不同施工阶段的通风要求变化。

2.3 加强通风管理与维护

良好的通风管理和设备维护是确保通风系统高效运行的保障。首先，应建立健全的通风管理制度，制定严格的操作规程，并定期开展人员培训，确保操作人员熟练掌握操作要领。其次，应定期对通风设备进行检查维护，及时发现并排除故障隐患，保证设备保持在良好运行状态。此外，要合理布设通风管线和出风口，防止局部阻力过大和回流漩涡的发生，确保整个通风环路畅通，提高通风效率。除了制度健全、人员培训和设备维护外，加强通风管理还需要定期进行通风效果评估，并根据评估结果对通风系统进行调整优化。可采取现场测试和数值模拟相结合的方式，检测通风量、风速、含尘浓度等关键参数，查找存在的问题并及时改进。

例如长距离隧洞制定详细的通风管理制度，成立了专门的通风管理小组。每月对全体通风操作人员进行一次理论培训和操作考核。同时，制定了通风设备的日常检查、定期维护和保养计划，并建立了设备运行记录。每月一次对全线通风管道进行检查，发现通风阻力较大的区域，及时进行整治。此外，还安排专业人员定期进行通风效果测评，根据测评结果对通风系统进行优化调整。通过加强管理和维护，确保了整个通风系统运行的高效稳定。

结束语：

小断面长距离隧洞通风问题关系到整个工程的施工进度和工人健康安全，因此必须给予高度重视。本文针对当前通风技术现状，提出了系统优化、设备强化和管理加强等一系列举措，为进一步完善和推广小断面长距离隧洞通风技术提供了可行路径。未来，隧洞通风技术必将与时俱进，更好地适应复杂多变的施工环境，为水利工程建设保驾护航。

参考文献：

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