2022年隧道施工通风压入式通风计算方法.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 2、通风运算【 2022-6-10】依据隧规及其条文说明, 风量运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奇空气,运算出所需风量 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,运算出所需风量Q2 ；依据不同的施工方法,按坑道内规定的最小风速, 运算出所需风量 Q3；当隧道内采纳内燃机械施工时,仍须按内燃设备的总功率（kw ）,运算出所需风量Q4 ；通过上述计算,取 Qmax=Max （Q1,Q2 ,Q3,Q4）,再考虑风管的缺失率 （百米漏风率 ）,即确定洞内所需的总供风量 率和风管的直径；（

2、1）运算参数的确定 一次开挖断面： S=80m2全断面）Q 机,从而确定风机的功一次爆破耗药量： 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）风量运算 按洞内最多工作人员数所需的新奇空气,运算：名师归纳总结 Q 1=3 km=3 1.25 60=225 （ m3/min ）第 1 页,共 14 页式 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 - - - - -

3、- - - - 3m3/min k风量备用系数,一般取1.15 1.25 ,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答应的浓度,运算：Q2=V 1KV1t+1/ V 21/t=V 1 1 k V1/ V 21/t =551 m 3/min 式 中 V1 一 次 爆 破 产 生 的 炮 烟 体 积 V1=S Ls =80 72.6=5808 m 3S-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,

4、G=288kg V2 一 次 爆 破 产 生 的 有 害 气 体 体 积 288=11.52 m 3V2=a G=40 10-3a 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 答应浓度,取 100ppm ,换算为 1 10-4 m3 t 通风时间,取 30min 按洞内答应最低风速,运算：Q 3=60 VS=60 0.15 80=720 m 3/min 式中 V洞内答应最小风速,隧规规定全断面开挖时取值 0.15m/s 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - S 开挖断面积, 80m260m

5、in 和 s 换算常数 按稀释内燃机废气运算风量：考虑在洞内同时有2 台 ZL50D 型装载机（功率158kw ）和 3辆 T815 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 0.70 3=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 卡玛斯自卸车台162kw 55111 北方奔腾 台 21

6、3kw ND3310D29 名师归纳总结 斯太尔 T815 台210kw 140 马力第 3 页,共 14 页东风 140 台103kw 东风 145 台118kw 160 马力- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 东风 3208 台210kw 设备供风才能取Qmax=Max （Q 1,Q 2,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% ）运算洞口风机风量：Q机 = Qmax/1- L/100=1546/1 1.5%2800/100=2360 m3/min ；【注 1：

7、先 计 算 漏 风 系 数 p=1/1- L/100=1/1-28001.3/100=1.53,也可；】【注 2：如 =2.0% ,就 Q 机=2722pa ；如 =2.5% ,就 Q 机=3141pa ；这两个运算结果都没有上述可行,2.5% ；以资比较；】但国内的风管 =1.5 【注 3：如装载机 2 台自卸车 3 台时,总功率 946kw ,Qmax =1987 m3/min, 就 Q 机= 3033 m3/min ；如=2.0% ,就 Q 机=3498pa ；如=2.5% ,就 Q 机=4037pa ；以资比较；】（3）风压运算 通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力,即 hh 阻,按

8、下 式运算：h 阻= h 动+ h 沿+ h 局=4971pa 其中： 管口动压 h 动一般可考虑为 50pa ； 沿程压力缺失运算：h 沿= lUp Qmax 2g/s3=4474pa ；名师归纳总结 式中 风管摩擦阻力系数,取 =3 10-4kg.s2/m3第 4 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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 运算掌子面所需风量, 1987 m3/min 并折合成 33.12m3/s g 重力加速

9、度,取 9.8m/s2S风管截面积, D2/4=2.5434m2；D风管直径 1.8m 【注：如采纳直径 1.6m 的风管,就 h 沿=8058pa ,没有上述可行；】局部压力缺失,按沿程压力缺失的 h 局=h 沿 10%=447.4pa 10% 进行估算：【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纳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

10、110KW ）,射流风机选用 SLFJ-100名师归纳总结 型,电动机功率 30KW ；依据施工总体进度支配及通风系统布置,2#第 5 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 斜井施工压入通风距离最长,为 需要,就其余均能满意；5073m ,假如此工作面通风能满意通风管使用 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、个别破旧等,取平均百 米漏风率 P100 1.2%,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 G

11、max=176kg 洞内最多作业人数按 正洞 60 人爆破后方案排烟时间按 t=30min；掌子面需风量运算：a、按洞内答应最低风速运算：Q1=Vmin Amax 式中： Vmin 保证洞内稳固风流之最小风速 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运算：Q2=3MK 式中： M 洞内同时最多作业人数 K=1.2 K风量备用系数3每人每分钟所需新奇空气量 Q2=3 60 1.2=216m 3/min c、按排除炮烟计：m 3/ 人.分钟 名师归纳总结 p11P 100110. 0122. 56第 6 页,共 14 页L

12、5073100100- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - L临12 . 5Gbk12. 5176400. 464Ap2832 .562Q 3 2 .t 25 3 G ALP 临2 2b .230 25 3 176 832 50. 56 22 .0 8 40114 m 3min. 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 0.4；L 临稀释炮烟达到答应浓度所需隧道长度 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 供风运

13、算 : 沿程风压缺失：747m 3/min ；P 损=R Q 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 10-3 5073/1.55=6.15 Q 机通风机高效风量 应一个正洞工作面）5824m 3/min （方案 2 台轴流风机供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：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - Q出 口 =Q机 -Q机 P100 L/100=5824-5824 1.2% 5073

14、/100=2279m 3/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,沿程风压缺失均小于风机全压,故此种方式可满意洞内施工通风需要；每个隧道口配置两组 2 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、施工通风运算前提设定参数 : 名师归纳总结 开挖断面积S=98.77m2 （最大值计）第 8 页,共 14 页一次开挖长度L=3m（台阶法按 1.5m 计 ）单位体积耗药量0.71Kg/m3 一次爆

15、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人内燃机功率运算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 - - - - - - - - - 风管内摩阻系数 0.019 风量备用系数断面开挖时k=1.15 抛掷长度最小洞内风速V=0.15m/s 就,全炮烟LS=15+G/5=15+210/5=57m 台阶法时炮烟抛掷长度2.2 风量运算LS=15+G/5=15+105/5=36m 隧道通风机的挑选是依据能满意洞内各项作业所需

16、要的最大风量而定；风量按洞内每人每分钟供应新奇空气3m3 ；采纳内燃机作业时,每 1Km 供风量不小于 3m3/min及洞内风速不小于0.15m/s分别运算,以确保作业区内有足够的新奇空气,来改善劳动条件,保障作业人员身体健康；风量运算从四个方面予以考虑,即按排除爆破炮烟运算得 Q1 ；按洞內最多工作人员数运算得 Q2 ；按洞内要求最低风速运算得 Q3；按稀释内燃机废气运算得 Q4 ；通过上述运算,取 Q 计=Max（Q1Q2Q3Q4 ）最大值；2.2.1 排除炮眼需风量Q1=V1-KV1t+1./V21/t=V11-KV1/V21/t= 名师归纳总结 V1- 一次爆破产生的炮烟体积V1=S

17、Ls= 第 9 页,共 14 页V2- 一次爆破产生的有害气体V2=a G= - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - k- 答应浓度取 100ppm ；a- 单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的 CO 体积取 40 10-3m3/kg ；其它公式参考值：t- - 通风时间（ min ）,拟 60 分钟；A- -爆破耗药量（ kg ）,经运算循环耗药量为 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

18、- - 考虑淋水使炮烟降低的系数；使用水幕条件下 K=0.30 ；P- -巷道运算长度范畴内漏风系数,应不大于 0.5% ；1% ,新工艺取值2.2.2 按洞内同时工作的最多人数 60 人运算风量Q2=qmK 式中 Q运算风量 m3/min q 洞内每人每分钟所需要新奇空气量；m3/min规定按每人每分钟 3m3 运算；瓦斯隧道每人需要新奇空气标准采纳4.0 m3/min,本隧可能有瓦斯溢出,故采纳 4.0 m3/min 标准；M 洞内同时工作的最多人数,本隧拟采纳“ 无轨运名师归纳总结 输高度机械化设备配置”；最多人数以 60 人运算；第 10 页,共 14 页- - - - - - -精选

19、学习资料 - - - - - - - - - K风量备用系数,取 1.1 1.15 2.2.3. 按满意洞内答应最小风速要求运算风量Q3=60SV 式中 S巷道断面积 m2 ,本隧最大面积为 83 m2 ；V答应最小风速,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,采纳 3m3/min/kW 的指标；所以：Q= Q0 P =498 3 =1

20、494 （ m3/min ）上述三者中取运算的最大通风量, 就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；名师归纳总结 序号 设备名称功率（ kW ） 数量备注第 11 页,共 14 页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 - - - - - - - - - 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1 5 其它帮助机械100 合计498 2.2

21、.5. 漏风运算：考虑漏风而缺失的风量：Q 需=PQ 式中：P漏风系数；采纳高频热塑焊接工艺加工的高强、低阻、阻 燃的软质风管采纳加长的风管节,尽量削减接头数量,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% ,就漏风率为 P=1+25 0.5%=1.125 ；Q 需=PQ =1.125 5670 =6378.75 （m3/min ）2.2.6. 风压运算：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；为保证将所需风名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,

22、共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 局部压力缺失：在通风方案中, 主要有转弯引起的局部压力缺失,按以下公式计 算：h 局= 2/2 pa 式中：- 局部阻力系数 - 空气密度,取 1.2 - 转弯管道风速,取 30.54m/s 拐弯局部阻力系数运算公式如下：=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；拐弯局部阻力系数运算得：=0.008 450.75/26.670

23、.6=0.019 局部阻力得：h 局=0.019 1.5 30.542/2=132.91pa 沿程压力缺失运算：h=6.5 L Q g/D= - 风道摩擦阻力系数,取=3 10-4kgs2/m3；L- 风道长度,取 5703m ；名师归纳总结 Q- 风量,取 5703/60=95.05m3/s；第 13 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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：依据以上运算结果,选用直径 1.5m 的风管供风,全压 4000（pa ）的风机能满意施工要求；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页