隧道施工通风压入式通风计算方法

隧道施工机械通风技术使用通风机和管道的机械通风是隧道施工中最普遍的通风方法，在掘进距离较长的隧道施工中都采用机械通风。

一基本布置形式通风机通风系统的基本布置形式有压入式、抽出式(或压出式)及混合式三种。

1.压入式图1压入式如上图1所示，通风机或局部扇风机把新鲜空气经风筒压入工作面，污浊空沿隧道流出。

从风筒口到风流反向点的距离称为有效射程( I )。

有效射程以外的炮烟及废气，呈涡流状态,不能迅速排除。

有效射程按下式计算：|1=(4~5) .A式中：i i—有效射程，m;A —隧道的断面积，吊。

在应用压入式通时须注意以下两点：(1)通风机安装位置应与洞口保持一定距离，一般应大于30m；(2)风筒出口应与工作面保持一定距离，对于小断面、小风量、小直径风管，该距离应控制在15m以内；对于大断面、大风量、大直径风管，该距离应控制在45~60m以内。

2.抽出式(或压出式)(a)抽出式(b)压出式图2抽出式和压出式如上图2所示，通风机或局部扇风机经风筒把工作面的污浊空气抽出，新鲜风流沿隧道流出。

抽出式通风只有采用硬质风管，若采用柔性风管，则系统布置应如上图2所示如上图2 ( b)所示的压出式通风。

风流的有效作用范围成为有效吸程（I ）。

有效吸程以外的炮烟及废气呈涡流状态，排出困难。

有效吸程按下式计算：1=1.5 J"A式中：|1一有效吸程，m; A —隧道的断面积，吊。

抽出式通风的回风流不经过隧道，故排烟时间或排烟需的风量与隧道长度无关，只与炮烟抛掷区的体积有关。

炮烟抛掷区是指放炮后炮眼弥漫的区域。

炮烟抛掷区的长度用下式计算：G|0=15+5式中：—炮烟抛掷区的长度，m；G —同时爆破的炸药量，kg。

3•混合式图3混合式混合式通风如上图3所示。

抽出式（在柔性风管系统中作压出式布置）风机的功率较大，是主风机。

压入式风机是辅助风机，它的作用是利用有效射程长的特点，把炮烟搅混均匀并排离工作面，然后由抽出式（压出式）风机吸走。

蒙河铁路屏边隧道斜井通风方案1、工程概况屏边隧道全长10381m，进口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，为单线隧道，设计为单面下坡，坡度分别为‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）及-1‰（坡长706m），最大埋深660m。

屏边斜井位于隧道线路右侧，斜井与正洞隧道中心线交汇点里程为DⅡK66+300，斜井与线路中线蒙自方向夹角80°，井口里程为XDK1+218，水平长度1218m，综合坡度为85‰。

本斜井采用无轨单车道运输，断面净空尺寸5.6m（宽）×6.0m（高）。

斜井施工任务为斜井1218m（XDK0+000～XDK1+218），平导1735.29m （PDK66+～PDK68+030），辅助正洞4165m（DⅡK63+835～DⅡK68+000），其中出口方向为1700m（DⅡK66+300～DⅡK68+000），进口方向2465m（DⅡK63+835～D ⅡK66+300）。

2、通风控制条件隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列卫生及安全标准:隧道内氧气含量：按体积计不得小于20%。

粉尘允许浓度：每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含有10％以下游离二氧化硅的水泥粉尘为6mg；二氧化硅含量在10％以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。

有害气体浓度：一氧化碳不大于30mg/m3，当施工人员进入开挖面检查时，浓度为100mg/m3，但必须在30min内降至30mg/m3；二氧化碳按体积计不超过％;）5mg/m3以下。

洞内温度：隧道内气温不超过28℃，洞内氮氧化物（换算为NO2噪声不大于90dB。

洞内风量要求：隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于4m3/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于4m3/。

洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s。

3、施工通风方案根据确定的施工方案和任务划分情况，施工通风采用管道压入式通风，与风机相接的风管选用φ1800mm负压管（长度10m），在洞内转弯处加设负压通风管。

1施工通风方案本隧道工程采用压入式通风，通风管选用φ800mm 拉链软式通风管，洞外风机进风口至洞口距离L=30m ，风管出风口至掌子面距离L=50m 。

1.1 技术要求1） 平洞内风速控制范围0.15~4m/s 。

1.2 通风量计算1） 施工人员所需风量p p V v mK ==3*50*1.15=172.5 m ³/min说明：p v ——洞内没人所需新鲜空气量，取3m ³/minm ——洞内同时工作的最多人数，本项目取50人。

k ——风量备用系数，取1.1~1.152） 爆破散烟所需风量按照压入式通风计算：从开挖面至稀释炮烟到安全浓度的距离'L =400Q S =400*50/14=1429my V =21.420³/min 说明: L ——隧洞长度，本项目取3000mQ ——最大单响爆破炸药，本项目取50kgS ——隧洞的断面面积，本项目为14m ³t ——通风时间，本项目取20min3） 按单位功率需风量指标计算0g v v p ==4*220=880 m ³/min说明：g v ——使用柴油机械时的通风量，m ³/min0v ——单位功率需风量指标，取4 m ³/（KW*min ）p ——洞内同时工作的柴油机械的总额定功率，本工程取4台45KW 自卸车，共220KW4） 高海拔地区洞内所需风量计算修正由于本隧洞底板开挖高程在1000m 左右，故需进行风量修正计算。

① 对于施工人员所需风量，172.5*1.3=224 m ³/min② 对于爆破排烟所需风量，1070/0.8983=1191m ³/min③ 对于柴油机械所需风量，880*1.2=1056 m ³/min5) 洞内所需风量V =224+1191=1415 m ³/min6） 风机工作风量(10.5)100m PL V V =+=（1+0.5*0.04*2500/100）*1415=2122.5 m ³/min 说明：V ——洞内施工所需的有效风量，m ³/minL ——风管长度，mP ——100m 风管漏风量，选用洛阳建材生产的拉链软风管，漏风率4%。

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。

某隧道通风方案在隧道平导未贯通前隧道及平导(斜井)内施工，采用长管路压入式通风的方案。

在隧道平导贯通后利用横通道采用压入式巷道通风。

主要计算压入式通风设计。

施工通风设计1、隧道内通风量的计算（1）根据洞内同时作业的最多人数计算 采用公式：Q 1=qmk （m 3/min ）式中：q ——洞内每人每分钟所需新鲜空气，取3m 3/minm ——洞内同时工作的最多人数，取120人。

k ——风量备用系数，取1.15 则 Q 1=3×120×1.15=414 m 3/min（2）按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量计算 采用压入式通风计算:式中：t---通风时间 取30minA---同一时间起爆总药量， 隧道全断面爆破取365.98kgS---隧道断面面积，按Ⅲ类围岩开挖断面，取53.04m 2 L---压风管口至工作面距离，取30m 。

则（3）按洞内同时使用内燃机作业总功率（kw ）数计算 采用公式：Q 3=n i A （m 3/min ）式中：n i ——洞内同时使用内燃机总kw 数。

A ——洞内同时使用内燃机每kw 风量，取3m 3/min 隧道内使用的内燃施工机械为两台ZL50装载机，每台功率为154kw ，总功率为：308kw 。

min)/(8.7Q 33222m L AS t×=压/ 30 3 ⨯ = min253.5 302 53.042 365.98 7.8 Q 3m = ⨯ 2压则 Q3=3×308=924 m3/min（4）按洞内允许最小风速计算采用公式：Q4=60VS（m3/min）式中：V——洞内最小允许风速m/s，隧道最小允许风速为0.15m/s。

S——洞室面积，53.05 m2则 Q4=60×0.15×53.04=477（m3/min）取以上四种计算得到的最大通风量作为设计通风量，由计算可知隧道为内燃机作业稀释废气需要风量为控制风量，设计通风量为：924m3/min。

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。

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二Max （Q1 , Q2，Q3，Q4），再考虑风管的损失率（百米漏风率B）,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=80m 2（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：© =1800mm管道百米漏风率：B =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：Q 1=3 k m=3 X1.25 X6O=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3m 3/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 —(KVJ+1/ V2)1Zt=V1 [1 —(kV2)1Zt] =551 m 3/min式中V1 —一次爆破产生的炮烟体积V仁S x Ls =80 x72.6=5808 m 3S-一次开挖的断面面积，按80m 2Ls —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V2二a G=40 X10-3x288=11.52 m 3a—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 X10-4 m3t—通风时间，取30min③按洞内允许最低风速，计算：Q3=60 V S=60 X0.15 X8O=72O m 3/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。

隧道施工通风计算妹子娘冲斜井长2686m，大里程最长达1100m，其压入式通风距离最长可达3736m。

以妹子娘冲斜井大里程方向作为控制标准，若此工作面能达到要求,则其余工作面均可。

4.3.1 计算参数表 4.1 通风计算参数计算参数符号量值计算开挖断面积S130.19 m2一次开挖最大长度L p 3.5m一次爆破用药量G319.97kg洞内同时工作的最多人数m150 人内燃机功率N173kW洞内最大内燃机数量n7台通风管直径Φ 1.8m风管百米漏风率P100 1.25%漏风系数P0.019风量备用系数k 1.15炮烟抛掷长度L S78.79m空气密度1.2kg/m 3风管弯曲处曲率半径R50m风管拐角120o转弯管道风速vs20m/s风管直径D 1.8m风道摩擦阻力系数3 104kg s2/m3风道长度L3736m4.3.2 需风量计算（1）需风量的计算风量计算从四个方面予以考虑，即按洞内要求最低风速计算得Q1；按洞內最多工作人员数计算得Q2；按排除爆破炮烟计算得Q3；按稀释内燃机废气计算得Q4。

1）最低风速需风量Q1Q1 60 v s 4-1)式中： Q 1 ——最低风速需风量 v ——《铁隧规》要求最小风速，取 0.15m/s60—— 1min=60s 2） 按洞内最多工作人员数计算得 Q 2 Q 2 q k m 式中： Q 2 ——隧道内作业人员总需风量 q ——一般标准每人每分钟需要新鲜空气量 3m 3/人 3） 按排除爆破炮烟计算得 4-2)又有Q 3L sG v 1 s 4-3)4-4) 4-5) 4-6)v 2 a L s 15 式中： Q 3 ——排除爆破烟尘需风量 每次爆破产生的炮烟体积 每次爆破产生的有害气体G/5 v 2a ——单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的 CO 体积，取 0.04m 3/kg k 100 ——允许浓度值，取 100ppm4） 按稀释内燃机作业废气计算得 Q 4 nQ4 1 k0 Ni式中： Q 4 ——内燃机械作业所需风量 单位功率内燃机作业所需风量，取 3m 3/（min.kW ）4-7)k 0 5） 隧道需风量 Q 计 ： Q 计 max Q 1,Q 2 ,Q 3,Q 4 故正洞工作面需风量由稀释内燃机作业废气控制，需风量为： （2）考虑漏风的风量计算 通风机的供风量除满足上述计算的需要风量外，还应考虑漏失的风量 最长状态下的漏风系数 ）。

2.2 风量计算隧道内所需风量按照下列几种计算方法进行计算，并取计算结果的最大值作为供风的标准。

2.2.1 按洞内同时工作的最多人数计算Q2=qmk(m3/min)；q- 每人每分钟呼吸所需空气量q=4m3/min ;m-同时工作人数，正洞取m=5人;k- 风量备用系数，取k=1.2 ；由此得Q仁qmk=4 50X 1.2=240m3/min;2.2.2 按稀释内燃设备废气计算工作面风量Q2=K1K2N内燃机功率使用有效系数K1=0.6;内燃机功率工作系数K2=0.8;内燃机功率之和2 N=623kW/隧道洞内内燃机在出渣时，有ZLC50则卸式装载机一台（145KVy、日立250挖机一台（功率122）,以及CQ126仃自卸汽车4台（两台满载99KW 两台空载79KVy。

内燃机每千瓦需要风量3m3/min;Q2=3K1K22 N=897m／3 min 2.2.3 按允许最低平均风速计算Q3=60AV;A- 隧道开挖断面面积，取A=50 m2;V- 允许最小风速，取V= 0.15m/s;Q3=60AV=6区50X 0.15=450m3/min;2.2.4 按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算采用压入式通风：工作面需要风量Q4= 7.8式中：t- 通风时间,取t=30min ;G-同时爆破炸药用量，按V级围岩考虑，每循环最大进尺取3.5m，正洞炸药用量取1.05kg/m3，则G=5(X 3.5 X 1.05=183.8kg ;A- 隧道断面积，取A=50m2;L- 掌子面满足下一循环施工的长度，取120m;则采用压入式通风时，工作面需要风量Q4= 7.8带入公式中： =488m3/mi n;取上述四种计算中的最大值作为通风设计量，即风量为稀释内燃设备废气计算工作面风量897，外加人员呼吸风量240合计1137m3/min。

根据施工安排单口掘进最大长度按L=1446m。

风管漏风系数Pc=1/ (1- p) l /10 姨姨0 =1.62 , ( p=0.017, L=2800m);。