隧道施工通风计算

隧道施工通风计算

一、规范规定

《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）规定：

⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20％。

⑵粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10％以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。

⑶瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于0.5％；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75％；开挖面瓦斯浓度大于1.5％时，所有人员必须撤至安全地点。防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。

⑷有害气体最高容许浓度：

①一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3；但工作时间不得大于30min。

②二氧化碳按体积计不得大于0.5％。

）为5mg/m3。

③氮氧化物（换算成NO

2

⑸隧道内气温不得高于28℃。

⑹隧道内噪声不得大于90dB。

⑺隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气3m3/min，采用内燃机械时，供风量不宜小于3m3/(min·kW)。

⑺隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s。

⑼每100m平均漏风率不应大于2％。

二、通风方案的确定

隧道施工通风主要采用机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，其中后者按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种。它们各有其优缺点（见表1）。

表1 几种管道式通风方案的比较

综合考虑隧道独头掘进长度、断面大小、开挖方法、出渣运输方式、设备条件等因素，通过分析比较，确定压入式通风较为适合无轨运输施工，可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，实现快速掘进。

三、风量计算

⑴按洞内同时工作的最多人数计算风量：

k m q Q ⨯⨯=

q —每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取4.0m 3/min ；

m —洞内同时工作的最多人数，50人；

k —风量备用系数，取1.15。 计算得：Q =230m 3/min ⑵按排出炮烟计算风量： 计算方法一：

t Al Gb Q 0

5-=

G —同时爆破的炸药消耗量，q l A G ⨯⨯=，得100.2kg ；

A —掘进面积,26m 2

； l —循环进尺，4.0m ；

q —单位耗炸药量，1.7kg/m 3

；

b —炸药爆炸时有害气体生成量，取40 m 3

/kg ；

t —通风时间，取40min ；

0l —炮眼抛掷长度，5/150G l += ,得50.36m 。

计算得：Q =230m 3/min 计算方法二：

32

2

)(25.2p b Al G t Q ⋅Φ=临界

t —通风时间，取40min ；

b —炸药爆炸时有害气体生成量，取40m 3

/kg ；

Φ—淋水系数，取0.3； A —掘进面积,26m 2

； l —循环进尺，4.0m ；

q —单位耗炸药量，1.7kg/m 3

；

G —同时爆破的炸药消耗量，q l A G ⨯⨯=，得100.2kg ；

L —通风距离，1100m ；

100P —百米漏风率，取2%；

P —漏风系数，100

100

11P L P -=

，得P ＝1.23

k —紊流扩散系数，取风管口至工作面的距离等于风流的有效射程，

即A s 4=＝35m ，风管直径d ＝1.8m ，

d

s

2＝9.7，查表得k ＝0.53； 临界l —隧道爆破临界长度，2

5

.12Ap

Gbk

l =临界，得临界l ＝788m 。 计算得：Q =230m 3/min ⑶按允许最低风速计算风量：

A V Q ⨯⨯=60

V —工作面最小风速，全断面开挖取0.15m/s ，分部开挖取0.25m/s ，瓦斯

隧道取1.0m/s ；

A —掘进面积,26m 2

。

计算得：Q =230m 3/min

⑷按稀释和排除内燃机废气计算风量：

若采用有轨运输，施工设备均按电动设备配置，此项舍去。

若采用无轨运输，洞内内燃设备配置较多，废气排放量较大，供风量应足够将内燃设备所排放的废气全面稀释和排出，使有害气体降至允许浓度以下，计算可按下式计算：

∑==N

i i i KN T Q 1

K —功率通风计算系数,我国暂行规定为2.8～3.0m 3

/min ；

i N —各台柴油机械设备的功率； i T —利用率系数。

内燃设备配置表

计算得：Q =230m 3/min

⑸按按瓦斯绝对涌出量计算所需风量（仅对瓦斯隧道）：

4n n K

Q Q CH -⨯=

4CH Q —瓦斯绝对涌出量2m 3/min ；

K —瓦斯涌出的不均衡系数，取1.6；

n —工作面允许的瓦斯浓度，取0.5%；

0n —送入风流中的瓦斯浓度，取0。

计算得：Q =64m 3

/min ⑹计算结果取值：

以上计算结果取最大值Max Q =（230，149，785，123）＝789m 3/min 作为控制设计通风量。

考虑漏风因素：

据风管厂提供的技术指标，采用PVC 增强塑纤布作风管材料，百米漏风率正常时可控制在2%以内。据此计算漏风系数：

100

100

11P L P -=

L —通风距离，1100m ；

100P —百米漏风率，取2%。

计算得：P ＝1.23 则风机供风量应不小于：

p Q Q ⋅=max ＝1253m 3/min

四、系统风压计算

从理论上讲，通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动压与静压之和即为系统需供风压。

⑴动压计算：

22

1

v h ⨯⨯=

γ动 γ—空气密度，1.16kg/m 3

；

v —末端管口风速，按控制设计通风量计算，60

⨯=

A Q

v ，得5.6m/s ； 系统动压：动h ＝19P a ⑵静压计算： ①沿程摩擦阻力：

221v d

L

h ⨯⨯⨯⨯=

γλ摩 λ—管道摩阻系数，0.025；