隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算及供電計(jì)算.doc

通風(fēng)設(shè)計(jì)及配電方案1. 通風(fēng)設(shè)計(jì)1.1. 通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn) 隧道在整個(gè)施工過程中，作業(yè)環(huán)境應(yīng)符合下列職業(yè)健康及安全標(biāo)準(zhǔn)： 空氣中氧氣含量，按體積計(jì)不得小于20%。 粉塵容許濃度，每立方米空氣中含有10%以上的游離二氧化硅的粉塵不得大于2mg。每立方米空氣中含有10%以下的游離二氧化硅的礦物性粉塵不得大于4mg。 瓦斯隧道施工通風(fēng)應(yīng)符合鐵道部現(xiàn)行鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范（TB10120）的有關(guān)規(guī)定。 瓦斯隧道裝藥爆破時(shí)，爆破地點(diǎn)20m內(nèi)，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?.0%；總回風(fēng)道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葢?yīng)小于0.75%。 開挖面瓦斯?jié)舛却笥?.5%時(shí)，所有人員必須撤至安全地點(diǎn)并加強(qiáng)通風(fēng)。（瓦斯爆炸的幾個(gè)條件：瓦斯?jié)舛仍?16%之間，低于5%，高于15%不會(huì)爆炸。有火源（瓦斯的引火溫度為650750）。氧氣的濃度12%（不低于）。供電設(shè)備的“三?！?、“兩閉鎖”。施工中必須采用電力雙循環(huán)和單獨(dú)的照明系統(tǒng)，應(yīng)用礦用許可炸藥和礦用許可的電雷管（單獨(dú)存放） 有害氣體最高容許濃度：1) 一氧化碳最高容許濃度為30mg/m3；在特殊情況下，施工人員必須進(jìn)入開挖工作面時(shí)，濃度可為100mg/m3，但工作時(shí)間不得大于30min；2) 二氧化碳按體積計(jì)不得大于0.5%；3) 氮氧化物（換算成NO2）為5mg/m3以下。 隧道內(nèi)氣溫不得高于28。 隧道內(nèi)噪聲不得大于90dB。1.2. 通風(fēng)方式通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的基本布置形式有壓入式、抽出式（或壓出式）、混合式。 壓入式通風(fēng)機(jī)或局部扇風(fēng)機(jī)把新鮮空氣經(jīng)風(fēng)筒壓入工作面，污濁空氣沿隧洞流出。壓入式通風(fēng)優(yōu)點(diǎn)：有效射程大，沖淡和排出炮煙的作用比較強(qiáng)，可以用柔性風(fēng)管。壓入式通風(fēng)缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離掘進(jìn)排出炮煙需要的風(fēng)量大，通風(fēng)排煙時(shí)間較長(zhǎng)，回風(fēng)流污染整個(gè)隧道。壓入式通風(fēng)須注意以下兩點(diǎn)：1）通風(fēng)機(jī)安裝位置應(yīng)與洞口保持一定距離，一般應(yīng)大于30m；2）風(fēng)筒出口與工作面保持一定距離，可以控制在4070m，伸縮式風(fēng)筒可盡量工作面。 抽出式通風(fēng)機(jī)或局部扇風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)筒把工作面的污濁空氣抽出，新鮮風(fēng)流沿隧道流出。抽出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)：在有效吸程內(nèi)排煙效果好，排除炮煙所需的風(fēng)量小，回風(fēng)流不污染隧道。抽出式通風(fēng)的缺點(diǎn)：必須用硬質(zhì)風(fēng)筒，有效吸程很短，與工作面布置沖突，不宜布置在瓦斯隧道內(nèi)。 巷道式通風(fēng)在開挖長(zhǎng)隧道時(shí)，為了縮短通風(fēng)距離，利用輔助坑道或鉆孔等作為通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)或出風(fēng)管路的通風(fēng)方式。 混合式通風(fēng)采用壓入式和抽出式和巷道式通風(fēng)配合的通風(fēng)方式。適合于大斷面長(zhǎng)距離隧道通風(fēng)，但布置復(fù)雜，維修養(yǎng)護(hù)工作量大。1.3. 通風(fēng)計(jì)算 壓入式或抽出式通計(jì)算(1) 計(jì)算通風(fēng)需要量取下面四種計(jì)算中的最大值作為通風(fēng)管末端需風(fēng)量Qi按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計(jì)算： Q=qmk(m3/min)；式中 q-每人每分鐘呼吸所需空氣量q=3m3/minm-同時(shí)工作人數(shù)k-風(fēng)量備用系數(shù)，取k=1.15按稀釋和排除內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算風(fēng)量：供風(fēng)量應(yīng)足夠?qū)?nèi)燃設(shè)備所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，計(jì)算可按下式計(jì)算：式中: K-功率通風(fēng)計(jì)算系數(shù),我國(guó)暫行規(guī)定為2.83.0m3/min Ni-各臺(tái)柴油機(jī)械設(shè)備的功率 Ti-利用率系數(shù)根據(jù)不同的工況的組合，計(jì)算出配置的內(nèi)燃設(shè)備功率，按內(nèi)燃機(jī)械工作需要新鮮空氣量計(jì)算一個(gè)工作面內(nèi)燃設(shè)備配置表機(jī)械名稱配置臺(tái)數(shù)工作臺(tái)數(shù)單機(jī)功率（kW）內(nèi)燃機(jī)利用系數(shù)TiPC200挖掘機(jī)111100.6ZLC50B裝載機(jī)211450.5015自卸汽車841500.45砼罐車42850.50、按允許最低平均風(fēng)速需風(fēng)量計(jì)算Q=60AV；式中 Q需風(fēng)量 m3/minA隧道斷面積，m2。V最低平均風(fēng)速，m/s；按允許最低平均風(fēng)速全斷面開挖取0.15m/s，輔助坑道取0.25m/s，但均不應(yīng)大于6m/s；、按稀釋炮煙需風(fēng)量計(jì)算 按一次爆破最大炸藥用量驗(yàn)算:壓入式：a（a.B.H.伏洛寧公式）式中 Q工作面風(fēng)量（m3/min）t洞內(nèi)排煙時(shí)間(min)G同時(shí)爆破的炸藥量(kg)A巷道斷面積L通風(fēng)區(qū)段長(zhǎng)度，不得大于極限長(zhǎng)度b（ 添加淋水系數(shù)K的B.H.伏洛寧公式）；K紊流擴(kuò)散系數(shù)，取0.8；c吳中立公式（簡(jiǎn)化型）式中符號(hào)意義同前，適用范圍：L150200m。d按照爆破后稀釋一氧化碳（CO）至許可最高濃度的計(jì)算公式：該方法考慮到放炮后的瞬間工作面附近一段距離內(nèi)即已充滿了炮煙。（這段距離即炮煙拋擲長(zhǎng)度L拋）15+G/5K風(fēng)量備用系數(shù)，取1.10。e賴滌泉（隧道施工通風(fēng)與防塵）式中 P風(fēng)管漏風(fēng)系數(shù)L隧道長(zhǎng)度或臨界長(zhǎng)度，取兩者最小值。吸出式通風(fēng)：a（aBH伏洛寧公式）電雷管起爆：15+G/5火雷管起爆：15+Gb日本公式式中 R效率系數(shù)，吸出式R0.4b爆破1kg炸藥生成的CO量，b40L/kg炸藥；c巷道內(nèi)容許的CO濃度，c0.008%；混合式通風(fēng)：a式中吸出式風(fēng)管末端到工作面的距離，m；壓入風(fēng)機(jī)應(yīng)送入的風(fēng)量，m3/min，1.11.2式中吸出風(fēng)機(jī)應(yīng)吸出的吸風(fēng)管口風(fēng)量，m3/min。b日本公式式中 R效率系數(shù)，吸出式R0.6(2) 高海撥地區(qū)的風(fēng)量修正由于高海拔地區(qū)的大氣壓力降低，故對(duì)總風(fēng)量Q高應(yīng)按下式修正：式中高海拔地區(qū)需要的風(fēng)量，m3/min；P高高海拔地區(qū)的大氣壓力，mmHG空氣密度也要適當(dāng)修正。(3) 漏風(fēng)計(jì)算在風(fēng)管的接頭，縫合等處都存在漏風(fēng)現(xiàn)象，所以在進(jìn)行風(fēng)壓計(jì)算和選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，必須進(jìn)行漏風(fēng)計(jì)算。風(fēng)管漏風(fēng)系數(shù)，達(dá)西系數(shù)，一般取0.015；l風(fēng)管長(zhǎng)度m通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量Qj=PcQi；(4) .風(fēng)機(jī)風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓用來克服沿途所以的阻力，在數(shù)值上等于風(fēng)道（或風(fēng)管）的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。Hf=H摩擦+HD+H其他RfQjQi/3600+HD+H其他式中 Qj通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，取設(shè)計(jì)風(fēng)量，m3/min； Qi管道末端流出風(fēng)量，m3/min；HD隧道內(nèi)阻力損失，可取50；H其他其他阻力損失，可取60；風(fēng)阻系數(shù)Rf=6.5L/D5，摩阻系數(shù)；D風(fēng)管直徑，m。L通風(fēng)管長(zhǎng)度，m。(5) 風(fēng)機(jī)功率計(jì)算W=QHK/（60） 式中：Q風(fēng)機(jī)供風(fēng)量 H風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓 風(fēng)機(jī)工作效率，取80% K功率儲(chǔ)備系數(shù)，取1.05(6) 通風(fēng)設(shè)備選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)在風(fēng)機(jī)功率計(jì)算結(jié)果下選擇，還應(yīng)滿足風(fēng)量和風(fēng)壓的要求，并以符合性能曲線圖最佳點(diǎn)為宜。 巷道式通風(fēng)計(jì)算(1) 通風(fēng)阻力計(jì)算式中：局部阻力系數(shù)i隧道內(nèi)沿程磨擦阻力系數(shù)；Li隧道的長(zhǎng)度，m；di隧道內(nèi)的水力直徑，m；di4A/U，隧道斷面周長(zhǎng)U；斷面凈空A。Vi隧道內(nèi)所需滿足的風(fēng)速m/s；Q最大=Q最低循環(huán)風(fēng)速+Q其它掌子面；Vi= Q最大/A/60；空氣容重；取1.273kg/m3(2) 選取某型射流風(fēng)機(jī)。Pj正=Vj2（1-）K，pa；式中 Pj正單臺(tái)通風(fēng)機(jī)克服的阻力K噴流系數(shù)；Vj射流風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速； m/s面積比； =Fj/Fs；Fj射流風(fēng)機(jī)的出面積； FS隧道橫斷面積；速度比 ； 正=Vs/Vj；Vs洞內(nèi)風(fēng)速； m/s(3) 射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)的計(jì)算所需射流機(jī)臺(tái)數(shù) ：n=Pc/Pj式中：n一射流風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù) Pc一通風(fēng)阻力2. 配電方案 總體變壓器配置變壓器的容量，可按下式計(jì)算:P變1.05P計(jì)式中 P變變壓器容量（KVA）1.05功率損失系數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)供電，包括施工動(dòng)力用電和照明用電簡(jiǎn)化公式：P計(jì)計(jì)算用電量（kw）；1.24用電不均衡系數(shù)全部施工動(dòng)力用電設(shè)備額定用電量之和，電焊機(jī)額定容量（KVA）洞內(nèi)照明設(shè)備額定用電量之和洞外照明設(shè)備額定用電量之和。K1全部施工動(dòng)力用電設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)K2電焊機(jī)同時(shí)使用系數(shù)K3洞內(nèi)照明設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)K4洞外照明設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)。用電設(shè)備功率因素，施工最高為0.750.78，一般為0.650.75。同時(shí)使用系數(shù)用電名稱數(shù)量需要系數(shù)電動(dòng)機(jī)310臺(tái)K10.71130臺(tái)0.630臺(tái)以上0.5空?qǐng)R機(jī)、碎石機(jī)等10臺(tái)以下0.7510臺(tái)以上0.7挖掘機(jī)、裝碴機(jī)、提升機(jī)5臺(tái)以下0.65臺(tái)以上0.5攪拌機(jī)、噴射機(jī)等10臺(tái)以下0.710臺(tái)以上0.6通風(fēng)機(jī)0.8抽水機(jī)0.7加工廠動(dòng)力設(shè)備0.5電焊機(jī)310臺(tái)K20.610臺(tái)以上0.5洞內(nèi)照明K31.0洞外照明K40.87 高壓進(jìn)洞導(dǎo)線上引起的電壓降必須控制在允許范圍內(nèi)，以防止在遠(yuǎn)處的用的設(shè)備不能啟動(dòng)。一般電壓380/220V，有效供電距離在500m以內(nèi)。當(dāng)隧道內(nèi)用電設(shè)備與變壓器距離超過500m，必須采取高壓進(jìn)洞措施。具體供電距離L可根據(jù)配電導(dǎo)線截面的電壓降公式反算。一般照明允許電壓降為2.5%5%；電動(dòng)機(jī)電壓降不超過5%；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)網(wǎng)路取7%。隧道規(guī)范中允許有10%的電壓降。配電導(dǎo)線截面的電壓降可按下式計(jì)算，7%導(dǎo)線電壓降（）各段線路負(fù)荷計(jì)算功率（KW），即計(jì)算用電量L各段線路長(zhǎng)度（m），即供電距離；C材料內(nèi)部系數(shù)，根據(jù)線路電壓和電流種類選取。材料內(nèi)部系數(shù)線路額定電壓（V）線路系統(tǒng)及電流種類系數(shù)C值銅線鋁線380/220三相四線7746.322012.87.751103.21.9360.340.213. 高壓風(fēng)輸送工程施工壓縮空氣需要量可按下式計(jì)算：式中Q1壓縮空氣需要量（m3/min）； m某型號(hào)風(fēng)動(dòng)工具的數(shù)量；K同一時(shí)間開動(dòng)使用系數(shù)。q某型號(hào)風(fēng)動(dòng)工具的空氣消耗量（m3/min）同一時(shí)間開動(dòng)使用系數(shù)K聯(lián)結(jié)的工具器具數(shù)12346710112025以上K10.90.80.70.60.5空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算工程施工使用的空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率按下式計(jì)算：P=（1.31.5）式中P空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)率（m3/min） Q壓縮空氣需要量（m3/min）1.31.5考慮網(wǎng)路的損失系數(shù)，包括漏氣損失、空壓機(jī)內(nèi)風(fēng)量損失。根據(jù)計(jì)算的壓縮空氣需要量，即可選擇空氣壓縮機(jī)的規(guī)格及臺(tái)數(shù)。冬期施工時(shí)空氣的消耗與空氣管道的冷卻有關(guān)，應(yīng)增加2025%。根據(jù)需要壓縮空氣流量，可按下表選擇壓縮空氣輸送管管徑。壓縮空氣輸送管道最大長(zhǎng)度不應(yīng)超過1.52.0km，以不超過0.5km較適宜。壓縮空氣管道計(jì)算直徑選擇表壓縮空氣流量表（m3/min）壓縮空氣管道的長(zhǎng)度（m）102050100200300400500管道計(jì)算直徑（mm）6334043495864647073340465464707076837434958647076769374349586476768210404652587076828215435264708288949420495876828810010611325546476881001061131195070829410612513114314310088106119137162176180192壓縮空氣管徑流量壓降表管徑流量壓力損失503005553.877.160.000080.000307070510409.1013.160.000090.0002080975140012.718.060.000080.000171001045213018.727.50.000060.000