LXB工程特长隧道通风排烟设计

LXB工程特长隧道通风排烟设计
摘要:单口长距离独头掘进隧道，由于距离长、空间小等因素，其通风排烟难的问题尤为突出，本文结合lxb工程施工实际，对4-6特长隧道进行了通风排烟设计，并对其风量、风压计算及设备选型进行了系统阐述。

关键词:特长隧道；通风排烟；计算设计
abstract: single port in long single head boring tunnels, especially long distance, small space, the ventilation exhaust difficult problem, this paper the lxb engineering construction practice, 4-6 long tunnel ventilation and smoke control design, and itswind, air pressure calculation and equipment selection system described.
key words：long tunnel; ventilation exhaust; computational design
中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：
1.工程概况
lxb工程4-6隧洞进口设计桩号为d176+382,出口设计桩号为
d193+498，全长17116m，马蹄型断面，设计最大开挖尺寸为7.3m ×6.96m（宽×高），坡度0.01554%；主洞的进口与出口之间另有5条支洞，分别为1#支洞、2#支洞、2＇#支洞、3#支洞及4#支洞，均为斜洞，圆拱直墙型断面，设计最大开挖尺寸6.90m×6.1m（宽×高），投影长度分别为365m、560m 、553m、551m、398m，坡度分
别为11.82%、10.15%、13.47%、13.35%、13.40%；其中，隧洞进口、隧洞出口、1#支洞、2#支洞、3#支洞已进行了先期开挖施工，2＇#支洞及4#支洞为本期新增加支洞。

2.问题难点
2.14-6隧洞为特长型隧洞，根据支洞位置及施工进度计划，最大通风距离2998m；
2.2隧洞开挖洞径较小，掌子面钻爆及内燃机车出渣产生烟尘较大，难以排出；
2.3工期要求部分段落砼衬砌与隧洞掘进必须同时进行，加大了施工通风难度；
2.4通风质量好坏直接影响隧洞正常施工及施工人员身体健康
乃至生命安全。

3.通风方案
3.1 压入式通风特点
压入式通风是由布置在洞外的风机吸入新鲜空气，通过送风筒将其压入到工作面，使工作面的污浊空气经隧洞排出洞外。

优点是风筒出风口风量风速大、射程远，能迅速地将工作面处的有害气体冲淡并排出洞外；缺点是污浊空气经隧洞排出，排出缓慢，风流受污染时间长，对整个隧洞有一个从污染到清除的过程。

3.2 抽出式通风特点
抽出式通风是将风机布置在工作面附近，将工作面处的污浊空气、炮烟及岩石粉尘等抽排到洞外，洞外的新鲜空气经隧洞补充到
工作面。

其优缺点与压入式相反，新鲜空气流入缓慢，但污浊空气不会污染整个隧洞。

3.3 混合式通风特点
混合式通风方式集中了上述两种通风方式的特点。

当爆破后，可用抽出式风机将工作面处的炮烟、岩石粉尘等抽排至洞外，而设在洞外的压入式风机又能将洞外的新鲜空气直接送入工作面处，从而改善了洞内的工作环境。

在布置时，压入式的风机口距抽出式的风筒末端间的距离应不小于15m，以免造成循环风流，使抽出来的污浊空气又被压入到工作面处。

而在工作面附近处，抽出式的风机口距压入式的风筒末端距离也不应小于4-5m。

3.4 通风方案选择
依据施工线路图及相关技术文件，结合4-6隧洞施工特点，决定采用压入式通风技术通风排烟。

为保证有足够风量到达工作面，并在出风口保持一定的风速，在4-6隧洞进口、2ˊ#支洞、4#支洞、隧洞出口探洞采用1条直径为1.2m的优质柔性风管向工作面送风，在4-6隧道的1#探洞、2#探洞、3#探洞采用2条直径为1.2m的优质柔性风管独立向主洞的上、下游工作面送风。

4.通风量计算
4.1通风范围确定
参照先期隧洞施工实际及本期施工总工期制定施工进度计划，根据施工进度计划安排，各洞施工通风距离如表一所示：表一4-6隧道各洞口通风距离
4.2 计算参数确定
供给每个人的新鲜空气量按3m3/min；
开挖爆破一次最大用药量约204.4kg；
爆破后通风时间按30min；
空气密度取1.2kg/ m3；
洞内风速不小于0.25 m3/s；
隧道内最低气温不超过28℃。

φ1200mm柔性通风管最长通风距离2998m；
柔性风管百米漏风率1.0%，风管内摩擦系数为0.01，风管平均流速为18.9m/s，；
4.3 工作面所需风量
1）按洞内允许最低风速计算风量：
q1=v×s×60s=705m3/min
式中:
v―保证坑道内稳定风流最小风速0.25m/s；
s―整洞开挖最大断面积，取47m2；
2）按同一工作时段洞内工作人数计算风量：
q2=k×m×q=180m3/min
式中：
k―风量备用系数，取1.2；
m―同时在洞内工作人数，取50人；
q―每个人所需新鲜空气量3m3/min；
3）按爆破时最多装药量计算风量：
q3=5gb/t=1363m3/min
式中：
g―同时爆破时的炸药用量204.4kg；
b―每公斤炸药爆破时所构成的有害气体体积，取40l；
t―爆破后要求有害气体达到允许浓度的通风时间,取30min；
4）按洞内使用内燃机械计算风量：
q4=q0×∑p×γ= 2135 m3/min
式中：
q0—内燃机作业时1kw供风量，取3m3/min；
∑p—装碴机械的工作效率，zl50侧翻装载机1台154.5kw，15t 自卸汽车5台，满载2台196kw，空载3台按满载的80%计算为156.8kw；
γ—机械利用效率，一般为70%；
取以上最大值2135m3/min为工作面所需风量。

4.4洞口风机所需风量
系统漏风系数p=1/(1-l×p100/100),为保证各工作面风量q满足2135m3/min，各洞口实际所需风机风量要大于q机=p×q，经计算，各洞口风机所需风量如表二所示：
表二 4-6隧道各洞口风机所需风量
5.风机压力计算
风管内摩擦阻力按式h=λ(l/d)ρ(v2/2)计算，式中λ为摩擦系数0.01，ρ为空气密度1.2kg/m3，d为风管直径1.2m，v为风管平均流速18.9m/s，l为通风管长；风管内局部阻力h局按风管内摩擦阻力的5%考虑，各洞通风系统总阻力见表三：
表三 4-6隧道各洞口通风总阻力
6.风机选型
根据计算所需风机的风量、风压及通风方式，考虑各洞通风距离，在隧道进口、隧道出口、2#支洞上游侧、2ˊ#支洞选用1台轴流式风机sdf(b)-no13连接φ1200mm柔性风管；在1#支洞选用2台轴流式风机sdf(b)-no13分别连接φ1200mm柔性风管向主洞上、下游独立供风；在2#支洞下游侧、4#支洞选用1台轴流式风机
sdf(b)-no14连接φ1200mm柔性风管；在3#支洞选用2台轴流式风机sdf(b)-no14分别连接φ1200mm柔性风管向主洞上、下游独立供风。

施工过程中可视情况在适当位置安装适宜射流风机以增强推力提高通风排烟效果。

轴流式通风机参数见表四：
表四所选轴流式风机参数
7.管理措施
7.1成立通风管理机构，配备专门的通风管理员负责通风系统各种设备的管理检修和操作；
7.2柔性风管安装必须平顺稳，通风管理员随时检查通风系统运行情况并采取相应措施；
7.3定期检修风机，及时发现和解决故障，保证风机正常运转；
7.4稳定通风管理力量，切实加强通风管理工作。

8.结语
4-6隧洞是lxb工程中的一个典型隧洞，其通风方案设计、风量计算和通风机的选型完全满足本隧洞的施工通风排烟要求，较好的解决了单口长距离独头掘进隧道的通风排烟难问题，同时为本工程其他隧洞通风排烟积累了宝贵经验，保障了工程顺利施工。

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。