隧道施工通风基本原理

二、隧道施工通风的主要方式
分类如下：
机械通风
隧道施工通风 混合式通风
压入式通风
抽出式通风
巷道式通风
混合式通风
自然通风 竖井通风 斜井通风
二、隧道施工通风的主要方式
压入式通风：
轴流风机
风管
掘进方向
说明：应用范围广，目前国内隧道施工中依靠独头压入式通风在 3km独头掘进距离上依然可以保证隧道内的空气质量。
6.需风量
隧道施工中,掘进工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机 械配套条件关系很大，且在一个作业循环中，不同作业工序对风 量的要求也有圈套差别。进行风量计算的目的是为正确选择通风 设备和为设计通风系统提供依据。通风系统的供风能力应能满足 工作面对风量的最大需求。
掘进工作面所需风量可按下列方法计算，并取其最大者作为供风 标准。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Q—工作面风量，m3/min； t—通风时间，min； G—同时爆炸的炸药量，kg； A—掘进巷道的断面积，m2； L—巷道全长或临界长度，m； φ—淋水系数，查表选取； b—炸药爆炸时的有害气体生成量，煤
层中爆破取100，岩层中爆破取40； P—风管漏风系数。
临界长度计算公式： L 12.5 GbK
内容提要
一、国内隧道施工通风现状及存在问题； 二、隧道施工通风的主要方式； 三、通风设计计算
一、国内隧道施工通风现状及存在问题
国家相关规定要求越来越高，对作业环境的要求与对安全、质 量的要求同等重要，构成了三位一体的体系；
隧道通风技术越来越专业化，已经出现专门的隧道通风作业队 伍，提供通风设计、设备配套、通风检测、通风管理等分包业 务；
1.假设条件：
假设空气无粘性 假设空气不可压缩 假设空气在隧道内流动是稳定流动
通过三个假设，就可以把隧道内的空气流动看成流体力学中 所研究的理想不可压缩流体的稳定流动。可以采用流体力学的计 算方法对隧道内的空气流动进行计算。
经过实践验证，上述假设对计算结果的准确性影响不大，可 以满足施工的要求。
QCH4—工作面瓦斯涌出量，m3/min； BC—工作面允许瓦斯浓度，取0.5%； BPC—送入工作面的风流中瓦斯的浓度； K—瓦斯涌出不均衡系数，K=1.5-2。
k—计算系数，我国规定2.8-3.0m3/minHP； N—某工区内柴油设备总台数； Ni—各台柴油设备的额定功率，HP；
说明：以上公式只适用于爆破后立即开始通风的情况。否则，由于炮
烟不断向外扩散，增大了炮烟区的容积，上述计算的风量将偏小，会延 长通风排烟时间。
混合式通风风量计算
在混合式通风系统中，使用2台工作方式不同的通风机，它 们的风量应分别计算。
压入式风机供到工作面的风量： Q 2.25 3 G( AL)2 b
射流风机： 克服局部风阻，引导风流方向，有局扇的部分功能。
引射器； 水力引射器、空气引射器。
高压风。
空气引射器
压缩空气由进气管进 入环形均压室，以超音速 从环隙喷出，沿凸缘表面 流动，并在凸缘表面形成 负压区，使外界空气沿集 风器流入，与高速射流混 合后通过扩散器进入风筒， 形成风流。
三、通风设计计算基本原理
AP2
式中 K为紊流扩散系数，其余符号意义同前。
漏风系数公式：
P
1
L
1 p100 100
式中p为百米漏风率，由风管自身确定，使用前要求厂家提供数据。目前一 般在1%~2%之间，百米漏风率越小，系统工作效率越高。
抽出式通风风量计算
计算公式： Q 2.13 GbA(15 G )
t
5
式中符号意义同前。
计算公式：Q=4N 式中：N—隧道内最多人数。4为规范中规定每人每分钟消耗空气量
6.4按最低允许风速计算风量
计算公式：Q=v·A 式中： v—允许最低风速，m/s。
6.5按瓦斯涌出量计算 风量
计算公式：
Q QCH 4 K BC BPC
6.6按稀释和排除内燃 机废气计算风量
计算公式： i
Q k Ni i 1
轴流风机
说明：在煤矿系统中应用较多，要求有导坑、相邻隧道用作回风巷。通风 所需能耗最小。
二、隧道施工通风的主要方式
混合式通风
风管
轴流风机
掘进方向
二、隧道施工通风的主要方式
竖（斜）井通风
掘进方向
二、隧道施工通风的主要方式
几种辅助通风措施：
局扇： 用于局部风流死角的空气混合，使局部风速增加，防止有害气体 集聚。
6.1按排除炮烟计算风量
压入式通风的风量计算
方法一：
Q
2.25 3
t
G(AL)2 b P2
长距离巷道掘进时，炮烟在沿
巷道流动过程中与巷道内的空气混 合，在未到达巷道出口时已被稀释 到允许浓度，从工作面至炮烟已稀 释到允许浓度处的距离称为临界长 度。在这种情况下，公式中的L应 用临界长度代入计算。
施工单位对通风重视不足，所具有的通风技术水平低下，即使 想搞好通风也只是有心无力；
通风管理工作由承担隧道开挖作业的民工队伍担当，某种意义 上成了应付检查的摆设；对此，项目部出了钱却没有办成任何 事情，最后还要承担由此带的后果。
一、国内隧道施工通风现状及存在问题
目的：
针对上述存在的问题，通过交流，提高通风设计技术水 平，制定出经济合理的设计方案，不管执行结果如何，首先 可以免去方案制定者的责任。其次如果方案有经济合理的前 提，才可以坚持按照方案去执行，才可以从理论的角度去说 服执行者。
二、隧道施工通风的主要方式
抽出式通风
风管
轴流风机
掘进方向
说明：抽出式通风依靠风机将洞内的污浊空气抽走，洞内形成负压，洞内外 空气在压差的情况下产生流动。因为漏风的存在，没有压入式通风效率高， 排污效果没有压入式通风好，易造成洞内气压低，空气质量差。
二、隧道施工通风的主要方式
巷道式通风
掘进方向 风管
t
式中：L—抽出式风管口到工作面的距离，m；其余符号意义同前。
抽出式风机从工作面抽走的风量：Q1=Q+Av
式中：v—隧道内允许最低平均风速，m/min。其它符号意义同前。
6.2按排出粉尘计算风量
计算公式：Q=v·A 式中：v—排尘风速，一般取0.15-0.3m/s。其它符号意义同前。
6.3按施工隧道内的最多人数计算风量