2022年隧道施工通风压入式通风计算方法 .pdf

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1、2、通风计算【 2009-6-10】根据隧规及其条文说明， 风量计算主要从四个方面予以考虑，即按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算出所需风量Q1；按在规定时间内，稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算出所需风量Q2；根据不同的施工方法，按坑道内规定的最小风速， 计算出所需风量 Q3；当隧道内采用内燃机械施工时，还须按内燃设备的总功率（kw ） ，计算出所需风量Q4 ；通过上述计算，取 Qmax=Max （Q1，Q2，Q3，Q4） ，再考虑风管的损失率 （百米漏风率） ，即确定洞内所需的总供风量Q 机，从而确定风机的功率和风管的直径。（1）计算参数的确定一次开挖断面：

2、 S=80m2(全断面）一次爆破耗药量： G=288kg （一次开挖长度 4.2m ）通风距离： L=2800m 洞内最多作业人数： m=60人爆破后通风排烟时间：t30min 通风管直径： =1800mm 管道百米漏风率： =1.5% （2）风量计算按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：Q1=3 k m=3 1.2560=225 （ m3/min ）式 中3 隧 规规 定 每人 每 分 钟需 供 应 新鲜 空气 标准 为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页3m3/min k风量备用系数，一般取1.15 1.25

3、，按 1.25 取值m同一时间洞内工作最多人数，按60 人计按全断面开挖， 30 分钟内稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算：Q2=V1(K V1t+1/ V2)1/t=V1 1 (kV1/ V2)1/t =551 m3/min 式 中V1 一次 爆 破 产 生的 炮 烟 体 积 V1=S Ls =80 72.6=5808 m3S-一次开挖的断面面积，按80m2Ls炮烟抛掷长度，按经验公式Ls=15+G/5=15+288/5=72.6m G同时爆破的炸药消耗量，G=288kg V2一 次 爆 破 产生 的 有 害 气 体 体 积V2=a G=40 10-3288=11

4、.52 m3a 单位重炸药爆破产生的有害气体换算成CO 的体积，40L/kg K CO 允许浓度，取 100ppm ，换算为 110-4 m3t 通风时间，取 30min 按洞内允许最低风速，计算：Q3=60 V S=60 0.1580=720 m3/min 式中V洞内允许最小风速，隧规规定全断面开挖时取值0.15m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页S 开挖断面积， 80m260min 和 s 换算常数 按稀释内燃机废气计算风量：考虑在洞内同时有2 台 ZL50D 型装载机（功率158kw ）和 3辆 T81

5、5 自卸车（功率 210kw ）作业，总功率736kw ，取机械设备的平均利用率为 70% ， 按隧规 1kw 需供风量不小于 3m3/min ， 算得：Q4=946 0.703=1546 m3/min 【 机械功率参考表】名称型号单 位功 率备注装载机柳工 ZL50D 台158kw 柳工 ZL50 台154kw 柳工 CLG888 台231kw 徐工 ZL50G 台162kw 徐工 LW420F 台128kw 自卸车卡玛斯55111 台162kw 北方奔驰ND3310D29 台213kw 斯太尔 T815 台210kw 东风 140 台103kw 140 马力东风 145 台118kw 16

6、0 马力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页东风 3208 台210kw 设备供风能力取Qmax=Max （Q1， Q2， Q3， Q4） =1546 m3/min 。对于长大隧道，管道的漏风现象造成入口处与出口处的风量差别很大，按百米漏风率（取 =1.5% ）计算洞口风机风量：Q机= Qmax/(1-)L/100=1546/(1 1.5%)2800/100=2360 m3/min 。【注1：先计算漏风系数p=1/(1- )L/100=1/(1-2800 1.3/100)=1.53，也可。】【注 2：若=2.0% ，

7、则 Q机=2722pa ；若=2.5% ，则 Q机=3141pa ；这两个计算结果都没有上述可行，但国内的风管=1.5 2.5%。以资比较。】【注 3： 若装载机 2 台自卸车 3 台时， 总功率 946kw ， Qmax=1987 m3/min, 则 Q机= 3033 m3/min ；若 =2.0% ，则 Q机=3498pa ；若 =2.5% ，则 Q机=4037pa 。以资比较。】（3）风压计算通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即hh阻，按下式计算：h阻= h动+ h沿+ h局=4971pa 其中： 管口动压 h动一般可考虑为 50pa 。 沿程压力损失计算：h沿= l U p Qm

8、ax2 g/s3=4474pa ；式中风管摩擦阻力系数，取 =3 10-4kg.s2/m3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页l风管长度，取 2800m U风管周边长， D=5.652 m p漏风系数， P=1/ （1-）L/100=1.4425 ， =1.3% Qmax计算掌子面所需风量， 1987 m3/min并折合成33.12m3/s g重力加速度，取9.8m/s2S风管截面积， D2/4=2.5434m2；D风管直径 1.8m 【注：若采用直径1.6m 的风管，则 h沿=8058pa ，没有上述可行。 】局部

9、压力损失，按沿程压力损失的10%进行估算：h局=h沿10%=447.4pa 【直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0pa 。 】1、施工通风施工通风方案： 隧道进出口、 斜井施工通风主要采用长管路独头压入式通风，由洞口回风。通风最长距离近5073m 。 通风检算选用 SDF （c） -NO12.5型轴流风机（风量 1550 2912m 3/min ，全压 1378 5355Pa ， 电机功率 2 110KW ） ， 射流风机选用 SLFJ-100型，电动机功率 30KW ；根据施工总体进度安排及通风系统布置，2#精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

10、结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页斜井施工压入通风距离最长，为5073m ，如果此工作面通风能满足需要，则其余均能满足。通风管使用 PVC 拉链风筒，节长 20m ， 平均百米漏风率 0.67，接头漏风率 0.179 ，考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率 P1001.2%，摩擦阻力系数 =1.4 103kg/m 3。全断面开挖断面积按正洞 Amax =83一次爆破最大用药量按正洞 Gmax=176kg 洞内最多作业人数按正洞 60 人爆破后计划排烟时间按t=30min。掌子面需风量计算：a、按洞内允许最低风速计算：Q1=Vmin Amax 式中： Vmin 保

11、证洞内稳定风流之最小风速0.15m/s Amax 开挖最大断面积。Q1=0.15 83 60=747m 3/min b、按洞内最多作业人数计算：Q2=3MK 式中： M洞内同时最多作业人数K风量备用系数K=1.2 3每人每分钟所需新鲜空气量(m3/人?分钟) Q2=3 601.2=216m 3/min c、按排除炮烟计：56.2012.010050731110010011PLp精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页. 淋水系数，沿干燥岩层掘进的巷道取0.8；b炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取b=40 ；K扩散系数

12、0.4；L 临稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度(m) ；L 临=15+G/5=15+176/5=50m p风筒漏风系数。通过 Q1、Q2 、Q3 比较，最大需风量为747m 3/min 。供风计算 : 沿程风压损失：P 损=RQ 机Q 需/3600=6.15 5824 747/3600=7432Pa 式中：风阻系数 R=6.5 L/D5=6.5 1.4 10-35073/1.55=6.15 Q 机通风机高效风量5824m 3/min （计划 2 台轴流风机供应一个正洞工作面）Q 需掌子面需风量747m 3/min D通风管直径1.5m 通风管出口风量：6456.2834.0401765.125

13、.1222ApGbkL临min11456.2408. 050831763025. 2)(25.233223223mPbALGtQ临精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页Q出 口 =Q机 -Q机 P100 L/100=5824-58241.2% 5073/100=2279m3/min 由以上结果可知，Q 出口 =2279 Q 需=747m 3/min ，P 损=5716Pa P 全=10710Pa ，亦即，通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失均小于风机全压，故此种方式可满足洞内施工通风需要。 每个隧道口配置两组2

14、110kw 轴流风机，另正洞内每隔 500m配备 1 台射流通风机将废气往洞外吹， 压入式轴流风机配风管直径为1.5m 。2、施工通风计算前提设定参数 : 开挖断面积S=98.77m2 （最大值计）一次开挖长度L=3m（台阶法按 1.5m 计 ）单位体积耗药量0.71Kg/m3 一次爆破用药量（全断面开挖）G=210kg 台阶法施工G 台阶=105kg 洞内同时工作的最多人数m=60人内燃机功率计算4 173KW 爆破后通风排烟时间t=30min 通风管直径1.50m 风管百米漏风率 =1.3% 漏风系数 P 1.05 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

15、 - - - -第 8 页，共 14 页风管内摩阻系数0.019 风量备用系数k=1.15 最小洞内风速V=0.15m/s 则，全断面开挖时炮烟抛掷长度LS=15+G/5=15+210/5=57m 台阶法时炮烟抛掷长度LS=15+G/5=15+105/5=36m 2.2 风量计算隧道通风机的选择是根据能满足洞内各项作业所需要的最大风量而定。风量按洞内每人每分钟供给新鲜空气3m3 。采用内燃机作业时，每 1Km 供风量不小于 3m3/min及洞内风速不小于0.15m/s分别计算，以确保作业区内有足够的新鲜空气，来改善劳动条件，保障作业人员身体健康。风量计算从四个方面予以考虑，即按排除爆破炮烟计算

16、得Q1；按洞內最多工作人员数计算得Q2 ；按洞内要求最低风速计算得Q3；按稀释内燃机废气计算得Q4 。通过上述计算，取Q 计=Max（Q1Q2Q3Q4 ）最大值。2.2.1 排除炮眼需风量Q1=V1-(KV1t+1?/V2)1/t=V11-(KV1/V2)1/t= V1- 一次爆破产生的炮烟体积V1=S Ls= V2- 一次爆破产生的有害气体V2=a G= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页k- 允许浓度取 100ppm ；a- 单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的CO 体积取 4010-3m3/kg 。其它公式参

17、考值：t- - 通风时间（ min ） ，拟 60 分钟；A- -爆破耗药量（ kg） ，经计算循环耗药量为210kg ，因台阶法施工，取其一半，即105kg ；S- - 巷道断面积（m2 ） ， 榴桐寨隧道正洞最大断面积为98.77m2 ；L- - 巷道长度或临界长度（ m） ，按独头掘进最长5073m 计；K- - 考虑淋水使炮烟降低的系数；使用水幕条件下K=0.30 ；P- -巷道计算长度范围内漏风系数，应不大于1% ，新工艺取值0.5%。2.2.2 按洞内同时工作的最多人数60 人计算风量Q2=qmK 式中 Q计算风量 (m3/min) q洞内每人每分钟所需要新鲜空气量。(m3/min

18、)规定按每人每分钟3m3 计算。瓦斯隧道每人需要新鲜空气标准采用4.0 m3/min，本隧可能有瓦斯溢出，故采用4.0 m3/min标准。M洞内同时工作的最多人数，本隧拟采用“无轨运输高度机械化设备配置” 。最多人数以 60 人计算。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页K风量备用系数，取1.11.15 2.2.3. 按满足洞内允许最小风速要求计算风量Q3=60SV 式中 S巷道断面积m2 ，本隧最大面积为 83 m2 。V允许最小风速，全断面开挖时应不小于0.15m/s, 分部开挖的坑道不应小于0.25m/s, 但

19、均不应大于 6m/s ， 瓦斯隧道施工通风风速不宜小于 1m/s 。2.2.4. 洞内使用内燃机械的通风量：Q4=Q0 P 式中：Q0隧道内使用柴油设备的单位功率所需风量指标，1kW单位通风量宜不小于3m3/min，采用 3m3/min/kW的指标。所以：Q= Q0 P =498 3 =1494 （ m3/min ）上述三者中取计算的最大通风量， 则无轨运输方案中通风量按最大值 Q=1494 （ m3/min）设计。 P同时在洞内作业的各种柴油机功率总和，如下表所示；序号 设备名称功率（ kW ） 数量备注1 铣挖机162 1 台铣挖机工作时，装载机及挖掘机不工精选学习资料 - - - - -

20、 - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页作2 装载机160 1 台装载机工作时，挖掘机及铣挖机不工作3 挖掘机160 1 台挖掘机工作时，铣挖机及装载机不工作4 自卸汽车118 2 台在洞内保持工作状态5 其它辅助机械100 1 合计498 2.2.5. 漏风计算：考虑漏风而损失的风量：Q 需=PQ 式中：P漏风系数；采用高频热塑焊接工艺加工的高强、低阻、阻燃的软质风管采用加长的风管节，尽量减少接头数量，接头应严密，每 100m 漏风率不大于 1%。每 20m 一节，单向共 285 节，接头漏风率取值为 0.5%，则漏风率为 P=1+25 0.5%=

21、1.125 。Q 需=PQ =1.125 5670 =6378.75 （m3/min ）2.2.6. 风压计算：通风阻力包括局部阻力和摩擦阻力，摩擦阻力在风流的全部流程内存在，如拐弯、 分支及风流受到其他阻碍的地方。为保证将所需风精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页量送到工作面， 并达到规定的风速， 通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即 hh 阻。H 总阻= h 摩+ h 局局部压力损失：在通风方案中， 主要有转弯引起的局部压力损失，按下列公式计算：h 局=2/2 pa 式中： - 局部阻力系数 - 空气密度

22、，取 1.2 - 转弯管道风速，取30.54m/s 拐弯局部阻力系数计算公式如下： =0.008 0.75/n0.6 n=R/D 式中：R 为拐弯半径（取40m ） ，D 为风管直径，取1.5m ，为拐弯角度。拐弯局部阻力系数计算得： =0.008 450.75/26.670.6=0.019 局部阻力得：h 局=0.019 1.5 30.542/2=132.91pa 沿程压力损失计算：h=6.5 L Qg/D= - 风道摩擦阻力系数，取 =3 10-4kgs2/m3；L- 风道长度，取 5703m ；Q- 风量，取 5703/60=95.05m3/s；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页g- 重力加速度 m/s2 ，取 9.81m/s2 ；D- 风管直径 1.5m ；h- 沿程摩擦阻力 pa；结论：根据以上计算结果，选用直径 1.5m 的风管供风，全压 4000 （pa）的风机能满足施工要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页