考虑双风筒通风隧道瓦斯运移规律数值计算及试验研究

为有效进行瓦斯隧道通风降气,以四川省成都新区龙泉山隧道为依托,采用Gambit软件建立通风计算模型,基于Ansys-Fluent 18.2软件进行数值计算,探究隧道内通风流场、瓦斯浓度场分布规律,揭示不同通风速度、风筒直径、风筒口距掌子面距离、双风筒技术方案下瓦斯气体的运移规律.研究结果表明:瓦斯隧道施工通风改良技术效果满足双风筒>加大半径>提升风速>减小距离;采用双风筒通风技术方案后,掌子面及稳定区瓦斯浓度大幅降低且分布均匀,当风速由10 m/s增至12 m/s时,瓦斯峰值浓度可再降低17.76%.针对龙泉山隧道发生的瓦斯溢出事故,施工现场在左拱腰处增设D1600风筒,掌子面拱顶位置测点A处瓦斯浓度即由1.455%降至0.227%,对应数值计算结果由1.793%降至0.287%;数值计算与现场试验结果吻合度较好,验证了双风筒技术方案的可靠性.

3车道瓦斯隧道通风流场及瓦斯运移规律研究

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及附近区域的通风流场特征和瓦斯运移规律,并结合现场监测数据进行验证。研究结果表明:1)流场在通风20 min后基本稳定,上台阶和仰拱段会形成涡流阻碍瓦斯的运移、扩散和稀释,在风筒非对称布设情况下,掌子面风筒对侧的墙角处出现瓦斯积聚现象;2)隧道内通风降气效果的敏感性影响因素排序为双风筒及布设形式>风筒出风口距掌子面距离>台阶长度,建议优先采用双风筒同侧布设送风,其次调整风筒出风口距掌子面距离为20~25 m和台阶长度为15~20 m;3)采用双风筒同侧布设通风时,掌子面及附近区域风速提高、瓦斯体积分数大幅降低,且施工现场开展的送风试验与数值计算结果吻合度高,验证了双风筒同侧送风的可靠性。