大长隧道通风排烟实施方案
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大长隧道通风排烟实施方案
分水关隧道全长9735m,其中7590m位于福建段,由于进洞施工线路长,隧道的通风是本工程的重中之重。在施工中预先制订了通风排烟方案,到目前通风排烟状况良好。
1 工程概况
分水关隧道位于温福铁路(福建段)I标段内,全长9735m,其中7590m 位于福建段,2145m位于浙江段。在线路里程DK84+880处设有斜井,斜井长625m,与隧道平面夹角45°。分水关隧道福建段在斜井处和出口分别开辟工作面进行施工。由于进洞独头掘进线路长,隧道的通风是本工程的重中之重。
2 分水关隧道施工通风方案
在出口和斜井贯通之前,在斜井和出口均采用独头压入式通风方式;贯通后在斜井内设置抽出式风机,在正洞内设置压入式风机,采用混合式通风方式供给施工通风,并在斜井与正洞交内设置3台射流风机辅助通风。
为确保隧道内环境卫生,创造良好的工作环境,保证一线职工和施工人员健康,必须加大通风除尘措施,降低各种作业产生的粉尘和有害气体。
2.1施工通风控制条件
坑道中氧气含量:按体积计,不得低于20%。粉尘允许浓度:每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg;含有10%以下游离二氧
化硅的水泥粉尘为6mg;二氧化硅含量在10%以下,不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。
有害气体浓度:
一氧化碳:不大于30mg/m3。当施工人员进入开挖面检查时,浓度可为100mg/m3,但必须在30min内降至30mg/m3。
二氧化碳:按体积计,不超过0.5%。
氮氧化物换算成NO2为5mg/m3以下。
隧道内气温不得超过28C。
隧道施工时,供给每人新鲜空气量,不应低于3m3/min,采用内燃机械作业时,1kw功率的机械设备供风量不宜小于3m3/min。
隧道开挖时全断面风速不应小于0.15m/,但不得大于6m/S。
2.2施工通风计算
斜井施工通风计算
(1)施工通风需风量计算
①施工通风计算前提
设定参数:
开挖断面积 S=120m2(主洞)
一次开挖长度 L=3.8m
单位体积耗药量 0.7Kg/m3
一次爆破用药量 G=319.2kg
洞内同时工作的最多人数 m=150人
出碴车辆(按洞内4台自卸车计算) 4×173KW
爆破后通风排烟时间 t=40min
通风管直径Φ1.8m,管节20m
风管百米漏风率β=1.3%
漏风系数P 1.05
风管内摩阻系数 0.019
风量备用系数 k=1.15
最小洞内风速 V=0.15m/s
则,炮烟抛掷长度 LS=15+G/5=15+319.2/5=78.84m 风量计算从四个方面予以考虑,即按洞内要求最低风速计算得Q1;按洞內最多工作人员数计算得Q2;按排除爆破炮烟计算得Q3;按稀释内燃机废气计算得Q4。通过上述计算,取Q计=Max(Q1Q2Q3Q4)。
②需风量的计算
a.按洞内要求最低风速计算得Q1
Q1=V·S×60=0.15×120×60=1080m3/min
b.按洞內最多工作人员数计算得Q2
Q2=k·m·q=1.15×150×3=517.5m3/min
一般标准为每人每分钟需要新鲜空气量3m3。
c.按排除爆破炮烟计算得Q3
Q3=V1-(KV1t+1/V2)1/t= V1[1-(KV1/V2)1/t]= 9460.8×[1-(100×10-6×9460.8/12.768)1/40]=595.917 m3/min
V1--一次爆破产生的炮烟体积 V1=S·Ls=120×78.84=9460.8m3
V2--一次爆破产生的有害气体 V2=a·G=40×10-3×319.2=12.768m3 t--通风时间取40min;k--允许浓度取100ppm
a----单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的CO体积取40×10-3m3/kg
d.按稀释内燃机作业废气计算得Q4
根据装碴作业工序中内燃设备分布,工作面暂按4台斯太尔自卸车,每台作业时的功率为173KW。
Q4=ni·A=3×4×173=2076m3/min
ni--洞内同时使用内燃机作业的总功率数;
A--洞内同时使用内燃机每KW所需的风量,一般取3m3/min。
通过计算、比较,正洞工作面需风量由稀释内燃机作业废气控制,需风量为2076m3/min。
③考虑漏风的风量计算
通风机的供风量除满足上述计算的需要风量外,还应考虑漏失的风
量(风管最长状态下的漏风系数)。
Q=1.05×2076=2179.8m3/min
④斜井进入正洞施工洞口风机计算。
由上述计算,设计中暂确定工作面计算风量(Q计)为K2179.8m3/min,•风速0.15m/s,根据最不利的情况下计算的最大风量值(Q总)选择洞口处的风机。
Q总=KQ计/(1-β)L/100=1.0×2179.8/(1-0.013)4483/100=3919.03(m3/min)
结论:根据以上计算结果,斜井洞口选择风量为3919.03m3/min的风机才能满足正洞施工通风需求。根据现场实际情况, 每工作面可选择两台风量为2000m3/min的风机在斜井口并联。
(2)风压计算
通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力,摩擦阻力在风流的全部流程内存在,如拐弯、分支及风流受到其他阻碍的地方。为保证将所需风量送到工作面,并达到规定的风速,通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力,即h>h阻。H总阻=Σh摩+Σh局
①局部压力损失:
在斜井通风方案中,主要有转弯引起的局部压力损失,按下列公式计算:
h局=ξ×ρ×ν2/2 pa
式中:
ξ---局部阻力系数
ρ---空气密度,取1.2
ν---转弯管道风速,取30.54m/s
拐弯局部阻力系数计算公式如下:
ξ=0.008α0.75/n0.6
n=R/D 式中:R为拐弯半径(取40m),D为风管直径,取1.8m,α为拐弯角度。拐弯局部阻力系数计算得:
ξ=0.008×450.75/22.220.6=0.022