隧道施工通风压入式通风计算实例
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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=%
(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××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/min
k—风量备用系数,一般取~,按取值
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×=5808 m
3
S-一次开挖的断面面积,按80m
2
Ls-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=40×10-3×288=11.52 m
3
a— 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1×10-4 m
3
t— 通风时间,取30min
③按洞内允许最低风速,计算:
Q3=60·V·S=60××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/s
S— 开挖断面积,80m
2
60—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××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
#
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
160马力
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β=%)计算洞口风机风量:
Q机= Qmax/(1-β)L/100=1546/(1-%)2800/100=2360 m3/min。
【注1:先计算漏风系数p=1/(1-β)L/100 =1/(1-2800·100)=,也可。】
【注2:若β=%,则Q机=2722pa;若β=%,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=~%。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β=%,则Q机=3498pa;若β=%,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·Qmax2·g/s3=4474pa;
式中 α-风管摩擦阻力系数,取α=3×-4kgm
3
l-风管长度,取2800m
U—风管周边长,π·D=5.652 m
p-漏风系数,P=1/(1-β)L/100=,β=%
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/s
2
S—风管截面积,π·D2/4=2.5434m2;D-风管直径1.8m
【注:若采用直径的风管,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%=
【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。】