隧道施工通风作业工艺标准

隧道施工通风作业工艺标准
FHEC-SD-12-2-2007
1 适用范围
适用于不包括瓦斯隧道在内的各类隧道的施工通风。

通风方式应根据隧道长度、施工方法和设备条件等确定。

所穿过的岩层不产生有害气体的短于300m的隧道或导坑贯通后的隧道，在洞内气体满足国家劳动保护要求时，施工可利用自然通风，其他情况均需采用机械通风。

2 应用的国家规范、行业规范及标准
2.1 中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》JTJ 042-94
2.2中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB 3095-1996
3 施工准备
3.1 技术准备
3.1.1根据隧道施工方法、设备条件、掘进长度、开挖面积以及污染物质的含量与种类确定通风方式，编制施工通风方案。

3.1.2 对有关技术人员进行培训，成立一个专门小组进行施工通风设备的安装、检测、维护和日常施工通风管理。

3.2 机具准备
3.2.1通风机：轴流式风机
3.2.2通风管：刚性风管（薄钢板、镀锌铁皮、玻璃钢、聚氯乙烯塑料板等），柔性风管（维尼纶涂胶皮、混织胶皮布、维尼纶聚氯乙烯人造革等）
3.2.3风门：普通风门（由木或铁皮制作）、自动风门（电动式、气动式、水动式、机械式）
3.2.4有害气体检测仪、消音箱
3.3 材料准备
安装风机所需的基础螺栓、锚杆。

3.4 作业条件
3.4.1凿岩钻孔、爆破、出渣、运输、喷锚衬砌等工序施工时均应进行通风，主要地点是工作面。

3.4.2风机距洞口30m以上，避免洞内流出的污浊空气重新进入洞内，形成部分循环风。

4 施工操作工艺
4.1 工艺流程图
通风方式选择与布置风量计算风压计算选择通风设备设备布置安装质量检查
4.2 操作步骤及方法
4.2.1通风方式选择与布置
通风方式的选择与布置应根据施工方法、设备条件、掘进长度、开挖面积以及污染物质的含量与种类等情况确定。

通风机通风系统的基本布置形式有送风式、排风式和混合式三种。

单一的送风式或排风式通风，适用于中、短隧道；混合式通风适用于长、特长隧道，以排风式管路作为通风主管道，送风式为局部通风；隧道采用有轨运输时，宜采用排风式或混合式通风；隧道采用无轨运输时，宜以送风式通风为主，或用送排风两用式风机；隧道设有辅助坑道时，则可利用辅助坑道作为通风巷道。

4.2.2 风量计算
洞内施工所需通风量应根据洞内同时工作的最多人数所需要的空气量、或使同一时间爆破的最多炸药用量产生的有害气体降低到允许浓度所需要的空气量、或使同时在洞内作业的柴油机产生的有害气体稀释到允许浓度所需要的空气量、或满足洞内允许最小风速要求等条件进行计算确定。

以其中最大者选择通风设备。

1按洞内同时工作的最多人数计算风量
Q=qmK 式中：Q——计算风量，m3/min（下同）；
q——洞内每人每分钟所需新鲜空气量，m3/min，按每人每分钟3m3计算（围岩溢出有害气体时，按每人每分钟4m3计算）；
m——洞内同时工作的最多人数；
K——风量备用系数，取1.10～1.15。

2按满足洞内允许最小风速要求计算风量
Q=60sv
式中：s ——坑道断面积，m 2；
v ——允许最小风速，导坑应不小于0.25m/s ，全断面开挖时应不小于
0.15m/s ，但均不应大于6m/s 。

3 按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量 （1）风管式通风 ①送风式通风 3
2)(8.7SL A t
Q =
式中：t ——通风时间，min ；
A ——1 次爆破的炸药用量，kg ； S ——坑道断面积，m 2； L ——通风区段长度，m 。

使用上述公式时，若考虑的通风区段长度L 大于极限长度L 极限，式中的L 应该用L 极限代替。

L 极限按下式确定：
S
A
K 500Sc Ab 1K .0''
==极限
L
式中：K ′——紊流扩散系数，K ′=0.8；
b ——爆破1kg 炸药生成的CO 量，b=40L/kg 炸药；
c ——坑道内容许的CO 浓度，c=0.008%； 其余符号意义同前。

②排风式通风 抛L S A t
Q ⋅⋅=
18
式中：L 抛——炮烟抛掷带长度，m ；
火雷管起爆：L 抛=15+A （m ）； 电雷管起爆：L 抛=15+A/5（m ）。

其余符号意义同前。

③混合式通风 32
L AV t
8.7=
混送Q 混送混排Q )3.1~2.1(Q =
式中：V L ——吸风管口至工作面整段坑道的容积（m 3），
V L =L V ×S ，
其中：L V ——吸风管口至工作面的距离（m ），一般为22～25m 左右。

（2）巷道式通风 t
Ab
Q 5=
式中：A ——同时爆炸的炸药用量，kg ；
b ——一公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积（L ），参见表1，计算时，
一般 采用b=40L ； t ——通风时间，min ；
一公斤炸药产生有害气体统计（L ） 表1
注：有害气体统一换算成CO ，1L 的NO 换算成6.5L 的CO 。

4 按照爆破后稀释一氧化碳（CO ）至许可最高浓度的计算风量 60t
K
A 1065Q ⨯⋅⋅⨯=
式中：t ——通风时间，min ；
A ——1次爆破的炸药用量，kg ； K ——风量备用系数，K=1.10；
5 按洞内使用内燃机的废气污染计算风量 稀释有害气体风量计算的基本公式： ηδη⋅⋅=⋅⋅=
q y
c
q Q 式中：q ——柴油机废气排量（m 3/min ）,
① β⋅⨯=
2
n
V q 其中：V ——汽缸的工作容积（m 3）；
n ——柴油机的转速；
β——吸气系数，自然吸气 β=1；齿轮增压 β=1.2；
② 60
α
⨯⨯=
K N q 其中：N ——柴油机功率（kW ），
K ——单位耗油量（kg/（kWh ）），
α——烧1kg 柴油所需供应的空气量（m 3/kg ），可按α=20.83
（m3/kg ）
计算；
c ——废气中有害气体浓度（%）； y ——有害气体最大允许浓度（%）； δ——稀释系数y
c
=
δ； η——安全系数（1.5～2.5）。

以上①、②分别计算，取其最大值。

6 高海拔地区的风量修正
由于高海拔地区的大气压力降低，对总风量应按下式修正： Q P 760
高
高=
Q 式中：Q 高——高海拔地区大气压力，见表2；
Q ——正常条件下计算的风量。

海拔高度与大气压力（P 高）的关系 表2
7 竖井掘进通风量的计算
对于竖井爆破后的通风以送风式为佳，当竖井深度超过300m 时，则应采用混合式通风。

3
2)(8.7K SL A t
Q ϕ=
式中：t ——通风时间，min ；
A ——1次爆破的炸药用量，kg ； S ——竖井断面积，m 2； L ——竖井深度，m ；
K——考虑竖井淋水使炮烟浓度降低的系数，见表3；
ϕ——风管漏风系数，见表4。

竖井内炮烟浓度降低系数（K值）表3
竖井风管的漏风系数（ϕ值）表4
8漏风计算
按照上述各种公式计算风量，均未考虑漏风而损失的风量，故洞内实际所需总风应为
量Q
需
=PQ
Q
需
式中：P——漏风系数；
Q——计算风量（m3/min）。

1）风管的漏风
在管道通风中，漏风系数P值与风管接头安装是否严密有关。

对长度和直径不同的金属风管的漏风系数，可参考表5。

胶皮风管漏风，视接头漏风情况可以概略计算，即在前20节风管内每个接头漏风约为1%，而以后每个接头漏风则为0.5%。

一般按标准安装并处于良好状态时，每节长
20m 的胶皮风管漏风系数可参考表6。

塑料风管，每节长10m ，在安装符合标准的情况下，其漏风系数可参考表7。

风管百米漏风率 100100L
Q Q Q 100⨯⨯-=
扇末扇漏P
式中：P 漏100——100m 长风管的漏风率；
L ——风管全长（m ）； Q 扇——局部通风风量（m 3/s ）； Q 末——局部通风末端风量（m 3/s ）。

一般要求风管百米漏风率不得大于10%。

金属风管漏风系数P 参考值 表5
注：表中同格内上行值为风管接头用橡皮或油封衬垫密封，螺栓完全拧紧。

下行值为风管接 头用马粪纸或麻绳密封，螺栓完全拧紧。

注：本表中单个接头漏风系数K 0=0.003。

2）风门（风墙）的漏风 风门漏风量Q 漏的计算：
hs K =漏Q （m 3
/s ） 式中：h ——风门所承受压差（daPa ）；
s ——风门面积（m 2）；
K ——指数，当风流为层流时K=1，当风流为紊流时K=2，当风流为混合流时
K=1～2。

风门的漏风量，主要在于风门结构是否严密，不同的风门质量，其漏风系数可参考表8。

风门漏风系数 表8
4.2.3 风压计算
通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道（或风管）的沿途摩擦阻力和局部阻力之和。

1 摩擦阻力计算
无漏风的 2
RQ 扇摩=h
有漏风的 2
PRQ 末摩=h
式中：h 摩——摩擦阻力损失（daPa ）；
Q 扇——风管始端风量（或风机风量）（m 3/s ）； Q 末——风管末端风量（或工作面的风量）（m 3/s ）； R ——风阻值（k μ），对巷道 3S L R ρ
α
=； 对圆管 35.6d
L
R α=
其中：α——摩阻力系数或风阻值，见表9及表10，巷道阻力参考表11。

L ——风管（巷道）长度（m ）； ρ——巷道断面圆周界（m ）； S ——断面积（m 2）； d ——风管直径（m ）。

风管摩擦阻力系数α值及1m 长风阻率γ 表9
2 局部阻力损失计算
局部性的压力损失，是由于影响风流的各种局部原因所引起的，如风道缩小、扩大、转弯等。

可按下式计算：
22g
νγ
ξ局
局=h
式中：局h ——局部阻力损失，（daPa ）；
局ξ——对于每一种独立形式的局部阻力系数，参考表12； v ——风流经过局部断面形状变化后的速度（m/s ）； γ——空气比重，γ=1.2kg/m 3； g ——标准重力加速度，g=9.81m/s 2。

局部阻力系数 表12
3 其它局部阻力h
其它
计算
在巷道通风中，为考虑施工中如开挖马口、中槽等其它因素增加的阻力，h
其它
应
适当增加20%～30%。

使用风管通风时，h
其它
一般可考虑增加5%～10%。

4总阻力计算
h
总 = h
摩总
+ h
局总
+ h
其它
（18）
式中：h
总
——总阻力损失；
h
摩总
——摩擦阻力损失之和；
h
局总
——局部阻力损失之和。

4.2.4 选择通风设备
1 通风管
通风管直径应根据坑道断面、通风量和风管长度综合考虑确定。

长距离送风宜尽量选用大直径风管，当受坑道净空限制而采用较小直径且风管阻力损失过大时，可用间隔串联风机的办法来满足风压的要求。

直径600mm及以下的风管多用在导坑等小断面开挖。

全断面开挖的长大隧道，宜用直径为800～1000mm的风管。

压风管多采用软
质橡胶管，吸风管应采用硬质金属管或玻璃钢管。

选择风管，除了考虑技术上可行外，还要考虑经济上合理。

风管直径小，成本低，但耗电量大。

风管直径大，成本高，但单机送风距离长，耗电量小。

根据工程实际情况，尽量选用大直径、风阻低的风管。

2 风门
巷道式通风一般应在平导口处和横通道内设置风门，用以切断风流避免形成通风回路。

在平导口处一般设置既可行人又能通过车辆的自动风门，在横通道内一般设置人力开启的行人木制风门。

3 通风机
通风机的选择应符合以下要求：
1）根据计算风量Q 和风压h 总，结合通风方式及布置选择风机的类型，一般多选用轴流式风机；
2）根据网络（阻力）特性曲线按照产品样本所提供的风机性能曲线或性能表确定风机的型号及工况点；
3）为使风机运转平稳，轴流式风机选用的最大风压，不宜超过其性能曲线峰点处最大压力的0.9倍，且须位于驼峰的右侧；
4）选择局扇时须与风管直径的选择相结合。

一般风机的直径不宜大于风管的直径；
5）长距离风管送风时，为满足风压的要求，可采用相同型号风机等距离间隔串联方式。

这样既便于施工，并能减小风流对风管壁的压力，有利于风管的轻型化；
6）有时为满足风量的要求，可采用两台同型号风机并联。

此时，可用单路大直径风管送风，也可用两路较小直径的风管送风，但要进行综合比较确定。

7）通风机应有适当的备用量，宜为计算能力的50%。

电动机功率按下式计算： B 102Qh
N 2
1⋅⨯⨯=
ηη
式中：Q ——风机工况点风量（m 3/s ）；
h ——坑道总负压（风机工况点风压）（daPa ）； 102——功的换算值，102kg•m=1kW；
η1——与风机工况点对应的效率（静压效率）（查性能曲线图）；
η2——机械效率，皮带转动时为0.9～0.97，计算时一般取0.95；
B——电机容量贮备系数，见表13。

4.2.5 设备布置安装
1通风机
1）应按设计要求安装主风机。

洞内主风机应安装在新鲜风流中。

2）风机安装时，支承风机本体的结构强度（包括基础螺栓与锚杆）应为实有荷重的15倍以上。

基础螺栓或锚杆在风机安装前应作载荷试验或拉拔试验。

3）通风机应装有保险装置，当发生故障时能自动停机。

2通风管
1）通风管靠近开挖面的距离应根据具体情况决定，压入式通风管的送风口距开挖面不宜大于15m，排风式风管吸风口不宜大于5m。

2）送风式的进风管口或集中排风管口应设在洞外，并做成烟囱式，防止污染空气回流进洞。

3）采用混合式通风方式时，当一组风机向前移动，另一组风机的管路应相应接长，并始终保持两组管道相邻端交错20～30m。

局部通风时，排风式风管的出风口应引入主风流循环的回风流中。

4）通风管的安装应做到平顺、接头严密、弯管半径不小于风管直径的3倍。

柔性风管应尽量采用反边连接、罗圈连接、贴胶连接方式。

条件许可时，采用刚性接头、拉链等密封性好、坚固耐用的连接方式。

5）通风管的连接要用过度接头，避免断面突然变化。

3 风门
1）木制风门的门扇厚度应不小于50mm，由两层直交或斜交的木板组成，木板中间垫上一层油毛毡。

安装时，门扇要求与垂线成5º的倾角，偏向顺风一侧。

2）自动风门由两个门扇成三角形布置，门扇用2～4mm厚的钢板，门扇框架用角钢焊接，门框用槽钢，门扇与门框用轴连接。

4.2.6质量检查
1风管吊挂平直，拉紧吊牢，不出现褶皱。

2 发现风管破损应及时修补或更换。

3定期测试通风量、风速、风压，检查通风设备的供风能力和动力消耗。

5 质量标准
5.1坑道中氧气含量按体积计不应小于20%，坑道内气温不宜高于28℃。

5.2有害气体浓度应符合下列要求：
5.2.1一氧化碳（CO），一般情况下不大于30mg/m3，特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min。

）按体积计不得大于0.5%。

5.2.2二氧化碳（CO
2
5.2.3氮氧化物（NO2）即二氧化氮，氧化物换算成二氧化氮应在5mg/m3以下。

5.2.4甲烷（CH4）即瓦斯浓度按体积计不得大于0.5%，否则必须按煤炭工业部现行的《煤矿安全规程》有关规定办理。

5.3含10%以上游离二氧化硅的粉尘，每m3空气中不得大于2mg；含10%以下游离二氧化硅的矿物性粉尘，每m3空气中不得大于4mg。

5.4隧道洞内施工工作地点噪声不宜大于90dB。

5.5 每人每分钟供应的新鲜空气不宜小于3mg/m3。

5.6 风速在全断面开挖时不应小于0.15m/s，坑道内不应小于0.25m/s，但均不应大于6m/s。

6 成品保护
6.1成立专门的通风班组，加强通风的日常管理，勤检查、常维护，保证风机正常运转。

6.2 保证风管接头严密，避免车刮炮崩，以防止漏风或尽量减少漏风。

尽量增加每节风管的长度以减少接头数量，重视风管连接质量，及时修补破损和更换风管等。

6.3 风管上每隔一定距离应设置放水孔，及时放掉由于温度变化使风流中水蒸气凝结成的水，防止风管变形或坠坏吊环。

7 质量记录
7.1基础螺栓载荷试验记录
7.2锚杆拉拔试验记录
7.3 有害气体浓度检测记录
7.4粉尘浓度检测记录
8 安全环保措施
8.1 安全措施
8.1.1 隧道开挖时，控制好爆破，防止爆破飞石损坏通风管道。

8.1.2通风机和通风管的性能必须合理匹配，防止不合理的匹配导致系统无法正常运行，损坏设备。

8.1.3 无论通风机运转与否，均严禁人员在风管进出口停留。

8.1.4通风机停止运转时，任何人不得靠近通风软管，亦不得将任何物品放在软管上，以免突然送风使软管猛然鼓起造成安全事故。

8.2 环境保护措施
8.2.1采取“湿式凿岩、机械通风、喷雾洒水、个人防护”的综合除尘措施。

8.2.2做好有害气体和粉尘浓度的监测工作。

8.2.3设在洞口附近通风机应安放在消音箱内，设在洞内的通风及应安放消声器，减少噪音污染。

8.2.4柴油机车辆安装尾气净化装置。

执笔：王冬恒
审定：彭国才陆仁达。