【摘 要】
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随着我国基础设施建设的快速发展,隧道建设技术水平、施工要求等也在不断提高。对于部分含瓦斯地层的隧道工程,其施工难度大、风险高、隧道通风要求高,因此研究瓦斯隧道施工通风流场的相关规律,可为提高瓦斯隧道施工通风效率,保障瓦斯隧道施工安全提供依据。本文以铁路瓦斯隧道金井隧道为研究背景,通过理论计算、数值模拟及现场实测等手段,对瓦斯隧道施工通风设计、通风流场特征分析、台阶法施工隧道压入式通风在不同通风参数
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随着我国基础设施建设的快速发展,隧道建设技术水平、施工要求等也在不断提高。对于部分含瓦斯地层的隧道工程,其施工难度大、风险高、隧道通风要求高,因此研究瓦斯隧道施工通风流场的相关规律,可为提高瓦斯隧道施工通风效率,保障瓦斯隧道施工安全提供依据。本文以铁路瓦斯隧道金井隧道为研究背景,通过理论计算、数值模拟及现场实测等手段,对瓦斯隧道施工通风设计、通风流场特征分析、台阶法施工隧道压入式通风在不同通风参数影响下的流场特征、通风最优参数组合、施工通风监测及瓦斯防治措施进行研究。本文的主要研究内容以及结论如下:（1）瓦斯隧道施工通风设计及流场分析。依托金井隧道,对隧道施工通风方式选择、风量计算、风压计算、设备选型及具体通风方案进行研究,并基于Fluent软件分析了有限空间内隧道通风流场及瓦斯运移规律,评价隧道通风效果。（2）不同施工参数下瓦斯隧道施工通风流场特征分析。采用Fluent软件对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距掌子面距离、台阶长度及台阶高度对流场的影响进行数值模拟,分析各个工况下隧道通风流场特征,得到台阶法施工隧道施工通风适宜的参数区间。结果发现:风管设置在侧部更利于有限施工空间内空气及时流通;风管出风口距掌子面距离取值为5m～15m为宜;台阶长度为5m～10m为宜;台阶高度应小于风管布置高度,应为3m～5m为宜。（3）基于改进TOPSIS理论的施工通风最优参数组合。对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距掌子面距离、台阶长度及台阶高度进行四因素、四水平的正交试验,由改进TOPSIS理论对反映隧洞内流场特征的风速进行评价,得出优化工况,通过对流场通风效果进行评价,最后可得最优参数组合为风管布置位置位于拱肩、风管距掌子面距离L1=15m、台阶长度L2=5m、台阶高度L3=3.5m,并在工程应用中得到验证。（4）瓦斯隧道施工通风监测及瓦斯控制措施。结合隧道流场及瓦斯分布规律,对瓦斯隧道瓦斯事故发生的可能原因、瓦斯分布位置进行预判,对瓦斯隧道风速、瓦斯浓度提出控制要求,同时对瓦斯易于聚集区进行重点监测,并提出了对瓦斯浓度的分级预警,阐述了对金井隧道的瓦斯防治措施。
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