隧道施工通风压入式通风计算方法
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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β），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：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：t≤30min通风管直径：φ=1800mm管道百米漏风率：β=1.5%（2）风量计算①按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：Q1=3·k·m=3×1.25×60=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3m3/mink—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②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－(k×V1/ 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=72.6mG－同时爆破的炸药消耗量，G=288kgV2－一次爆破产生的有害气体体积V2=a·G=40×10-3×288=11.52 m3a—单位重炸药爆破产生的有害气体换算成CO的体积，40L/kgK—CO允许浓度，取100ppm，换算为1×10-4 m3t—通风时间，取30min③按洞内允许最低风速，计算：Q3=60·V·S=60×0.15×80=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/sS—开挖断面积，80m260—min和s换算常数④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】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β=1.5%）计算洞口风机风量：Q机= Qmax/(1-β)L/100=1546/(1－1.5%)2800/100=2360 m3/min。
【注1：先计算漏风系数p=1/(1-β)L/100 =1/(1-2800·1.3/100)=1.53，也可。
】【注2：若β=2.0%，则Q机=2722pa；若β=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β=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，Q max=1987 m3/min,则Q机= 3033 m3/min；若β=2.0%，则Q机=3498pa；若β=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h＞h阻，按下式计算：h阻=∑h动+∑h沿+∑h局=4971pa其中：①管口动压h动一般可考虑为50pa。
②沿程压力损失计算：h沿=α·l·U·p·Q max2·g/s3=4474pa；式中α－风管摩擦阻力系数，取α=3×10-4kg.s2/m3l－风管长度，取2800mU—风管周边长，π·D=5.652 mp－漏风系数，P=1/（1-β）L/100=1.4425，β=1.3%Q max－计算掌子面所需风量，1987 m3/min并折合成33.12m3/sg－重力加速度，取9.8m/s2S—风管截面积，π·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。
】③局部压力损失，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。
①通风检算选用SDF（c）-NO12.5型轴流风机（风量1550～2912m³/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#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P100＝1.2%，摩擦阻力系数α=1.4×10－3kg/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 —保证洞内稳定风流之最小风速0.15m/sAmax —开挖最大断面积。
Q1=0.15×83×60=747m ³/minb 、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=1.23——每人每分钟所需新鲜空气量(m ³/人•分钟)Q2=3×60×1.2=216m ³/minc 、按排除炮烟计：56.2012.010050731110010011=⨯-=-=P L pϕ .................................................................................................. ——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——稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度(m)；L 临=15+G/5=15+176/5=50mp ——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=R ×Q 机×Q 需/3600=6.15×5824×747/3600=7432Pa 式中：风阻系数R=6.5×α×L/D5=6.5×1.4×10-3×5073/1.55=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/minD ——通风管直径1.5m通风管出口风量：6456.2834.0401765.125.1222=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ap Gbk L 临()min 11456.2408.050831763025.2)(25.233223223m P b AL G t Q =⨯⨯⨯⨯=⋅=ϕ临Q出口=Q机-Q机×P100×L/100=5824-5824×1.2%×5073/100=2279m³/min由以上结果可知，Q出口=2279＞Q需=747m³/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2×110kw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Ф1.5m。
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Φ1.50m风管百米漏风率β=1.3%漏风系数P 1.05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=36m2.2 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=V1[1-(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=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%。
