隧道施工通風(fēng)計(jì)算

隧道施工通風(fēng)計(jì)算一、規(guī)范規(guī)定《鐵路隧道施工規(guī)范》(TB10204-2002)規(guī)定：⑴空氣中氧氣含量，按體積計(jì)不得小于20%。⑵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。⑶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∮?.5%；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)。防止瓦斯積聚的風(fēng)速不宜小于1m/s。⑷有害氣體最高容許濃度：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)入工作面時(shí)，濃度可為100mg/m3；但工作時(shí)間不得大于30min。二氧化碳按體積計(jì)不得大于0.5%。氮氧化物(換算成NO?)為5mg/m3。⑸隧道內(nèi)氣溫不得高于28°C。⑹隧道內(nèi)噪聲不得大于90dB。⑺隧道施工通風(fēng)應(yīng)能提供洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需的最小風(fēng)量，每人應(yīng)供應(yīng)新鮮空氣3m3/min，采用內(nèi)燃機(jī)械時(shí)，供風(fēng)量不宜小于3m3/(min?kW)。⑺隧道施工通風(fēng)的風(fēng)速，全斷面開挖時(shí)不應(yīng)小于0.15m/s，在分部開挖的坑道中不應(yīng)小于0.25m/s。⑼每100m平均漏風(fēng)率不應(yīng)大于2%。二、通風(fēng)方案的確定隧道施工通風(fēng)主要采用機(jī)械通風(fēng)，其通風(fēng)方式按風(fēng)道類型一般分為巷道式和管道式兩種，其中后者按送風(fēng)方式不同又可分為壓入式、吸出式和混合式三種。它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)(見表1)。表1幾種管道式通風(fēng)方案的比較序號通風(fēng)方式布置形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1壓入式N一一」二1jo*jtJ!f能很快地排除工作面的污濁空氣，拆裝簡單污濁空氣流經(jīng)全洞2吸出式工作面凈化較快，洞內(nèi)空氣較好風(fēng)機(jī)移動頻繁，噪聲大，管道漏風(fēng)可造成循環(huán)污染3混合式1—■aq_洞內(nèi)空氣好、凈化快噪聲大，受空間限制本工程隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長1230m,隧道斷面面積為56m2，采用鉆爆法全斷面開挖，無軌運(yùn)輸。綜合考慮隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長度、斷面大小、開挖方法、出渣運(yùn)輸方式、設(shè)備條件等因素，通過分析比較，確定壓入式通風(fēng)較為適合無軌運(yùn)輸施工，可使足夠的新鮮空氣能很快被送至工作面，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。三、風(fēng)量計(jì)算⑴按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算風(fēng)量：勺一每人每分鐘呼吸所需新鮮空氣量，取4.0m3/min；m一洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，50人；k一風(fēng)量備用系數(shù)，取1.15。計(jì)算得：Q=230m3/min⑵按排出炮煙計(jì)算風(fēng)量:計(jì)算方法一:q=5Gb-Al0tG一同時(shí)爆破的炸藥消耗量，G=Axlxq，得100.2kg；A一掘進(jìn)面積,26m2；l一循環(huán)進(jìn)尺，4.0m；q一單位耗炸藥量，1.7kg/m3；

b一炸藥爆炸時(shí)有害氣體生成量，取40ms/kg；t一通風(fēng)時(shí)間，取40min；10—炮眼拋擲長度，l=15+G/5，得50.36m。計(jì)算得：Q=230ms/min計(jì)算方法二：2.25G（Al臨界）2中.bQ=~T3^2t一通風(fēng)時(shí)間，取40min；b一炸藥爆炸時(shí)有害氣體生成量，取40ms/kg；①一淋水系數(shù)，取0.3；A一掘進(jìn)面積,26m2；l一循環(huán)進(jìn)尺，4.0m；q一單位耗炸藥量，1.7kg/ms；G一同時(shí)爆破的炸藥消耗量，G=AXlXq，得100.2kg；L一通風(fēng)距離，1100m；尸WO—百米漏風(fēng)率，取2%；P一漏風(fēng)系數(shù)，P=一隧道爆破臨界長度，l=12.5些&，得l=788m臨界臨界Ap2臨界計(jì)算得：一隧道爆破臨界長度，l=12.5些&，得l=788m臨界臨界Ap2臨界計(jì)算得：Q=230m3/min⑶按允許最低風(fēng)速計(jì)算風(fēng)量:Q=60xVxA—工作面最小風(fēng)速，全斷面開挖取0.15m/s，分部開挖取0.25m/s，瓦斯程，k一紊流擴(kuò)散系數(shù)，取風(fēng)管口至工作面的距離等于風(fēng)流的有效射即s=4jA=35m，風(fēng)管直徑d=1.8m，上=9.7，查表得k=0.53；2d隧道取1.0m/sA—掘進(jìn)面積,26m2。計(jì)算得：Q=230ms/min⑷按稀釋和排除內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算風(fēng)量：若采用有軌運(yùn)輸，施工設(shè)備均按電動設(shè)備配置，此項(xiàng)舍去。若采用無軌運(yùn)輸，洞內(nèi)內(nèi)燃設(shè)備配置較多，廢氣排放量較大，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：Q=^TKNi=1K一功率通風(fēng)計(jì)算系數(shù)，我國暫行規(guī)定為2.8?3.0m3/min；N—各臺柴油機(jī)械設(shè)備的功率；T一利用率系數(shù)。i內(nèi)燃設(shè)備配置表機(jī)械名稱配置臺數(shù)工作臺數(shù)單機(jī)功率（kW）內(nèi)燃機(jī)利用系數(shù)TiZLC40裝載機(jī)111400.5015自卸汽車651500.45砼罐車32850.50TH178三臂臺車111160.10計(jì)算得：Q=230m3/min⑸按按瓦斯絕對涌出量計(jì)算所需風(fēng)量（僅對瓦斯隧道）:Qch4XKn-n0Qch4—瓦斯絕對涌出量2m3/min；K—瓦斯涌出的不均衡系數(shù)，取1.6；n一工作面允許的瓦斯?jié)舛?，?.5%；n0—送入風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，?。計(jì)算得：q=64ms/min⑹計(jì)算結(jié)果取值：以上計(jì)算結(jié)果取最大值Q=Max(230,149,785,123)=789m3/min作為控制設(shè)計(jì)通風(fēng)量?？紤]漏風(fēng)因素：據(jù)風(fēng)管廠提供的技術(shù)指標(biāo)，采用PVC增強(qiáng)塑纖布作風(fēng)管材料，百米漏風(fēng)率正常時(shí)可控制在2%以內(nèi)。據(jù)此計(jì)算漏風(fēng)系數(shù)：P=11--^P100100L—通風(fēng)距離，1100m；P]0—百米漏風(fēng)率，取2%。計(jì)算得：P=1.23則風(fēng)機(jī)供風(fēng)量應(yīng)不小于：Q=Q-p=1253m3/min四、系統(tǒng)風(fēng)壓計(jì)算從理論上講，通風(fēng)系統(tǒng)克服通風(fēng)阻力后在風(fēng)管末端風(fēng)流具有一定的動壓，克服阻力則取決于系統(tǒng)靜壓，動壓與靜壓之和即為系統(tǒng)需供風(fēng)壓。⑴動壓計(jì)算：h=上xyxv2動2y一空氣密度，1.16kg/m3；V一末端管口風(fēng)速，按控制設(shè)計(jì)通風(fēng)量計(jì)算，v=-Q，得5.6m/s；Ax60系統(tǒng)動壓：h動=19Pa⑵靜壓計(jì)算：①沿程摩擦阻力：715L2h摩=2xXx-^x'xv2人一管道摩阻系數(shù)，0.025v—管道內(nèi)平均風(fēng)速，：'―.，'（^竺60），得12.78m/s.max'4d一風(fēng)管直徑，1.2mL—通風(fēng)距離，1100m；Y一空氣密度，1.16kg/m3；q—風(fēng)量計(jì)算最大值，789m3/min；Q—風(fēng)機(jī)應(yīng)提供最小風(fēng)量，1253m3/min。計(jì)算得：h摩=19廿②局部阻力：無拐角情況：h局*0.1h摩=1.9Pa有拐角情況：1—ch局=2xZgxyxv2Z&一系數(shù)，根據(jù)風(fēng)管拐角角度查表，取1.3；y一空氣密度，1.16kg/m3；v一管道內(nèi)平均風(fēng)速，如―U擋^60），得12.78m/smax4計(jì)算得：h局=19Pa系統(tǒng)靜壓：h靜=h摩+h局=20.9Pa⑶系統(tǒng)風(fēng)壓：h3動+h靜=30.9Pa通風(fēng)管徑越大，則系統(tǒng)阻力越小，根據(jù)全斷面掘進(jìn)時(shí)斷面尺寸，施工機(jī)械和襯砌臺車的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)按61.2m風(fēng)管計(jì)算。五、設(shè)備選型設(shè)備選型關(guān)系到整個(gè)方案的成敗，是通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行好壞的基本保證。在立足現(xiàn)有、國產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，我們采用了天津產(chǎn)88-1型軸流式風(fēng)機(jī)，其功率為55KWX2，風(fēng)量達(dá)1000m3/min，全壓5000Pa。它具有空氣流動性能好、效率高、節(jié)省能量、噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等特點(diǎn)。風(fēng)管則選