隧道通风方案通风计算

蒙河铁路屏边隧道斜井

通风方案

1、工程概况

屏边隧道全长10381m，进口里程DⅡK60+875，出口里程DIK71+256，为单线隧道，设计为单面下坡，坡度分别为-20.2‰（坡长9025m）、-10‰（坡长650m）及-1‰（坡长706m），最大埋深660m。

屏边斜井位于隧道线路右侧，斜井与正洞隧道中心线交汇点里程为D ⅡK66+300，斜井与线路中线蒙自方向夹角80°，井口里程为XDK1+218，水平长度1218m，综合坡度为85‰。本斜井采用无轨单车道运输，断面净空尺寸5.6m（宽）×6.0m（高）。斜井施工任务为斜井1218m （XDK0+000～XDK1+218），平导1735.29m（PDK66+294.71～PDK68+030），辅助正洞4165m（DⅡK63+835～DⅡK68+000），其中出口方向为1700m（DⅡK66+300～DⅡK68+000），进口方向2465m （DⅡK63+835～DⅡK66+300）。

2、通风控制条件

隧道在整个施工过程中,作业环境应符合下列卫生及安全标准:

隧道内氧气含量：按体积计不得小于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（换算为NO2）5mg/m3以下。洞内温度：隧道内气温不超过28℃，洞内噪声不大于90dB。

洞内风量要求：隧道施工时供给每人的新鲜空气量不应低于4m3/min，采用内燃机械作业时供风量不应低于4m3/(min.kw)。

洞内风速要求：全断面开挖时不小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不小于0.25m/s。

3、施工通风方案

根据确定的施工方案和任务划分情况，施工通风采用管道压入式通风，与风机相接的风管选用φ1800mm负压管（长度10m），在洞内转弯处加设负压通风管。洞外风机进风口至斜井井口距离不小于20m，风管出风口至掌子面距离L=60m。

斜井长度1218m，与正洞交汇后承担进口方向2245m、出口方向1700m的开挖任务，独头掘进长达3683m，通风难度最大，所以考虑采取分阶段通风形式。

采用独管路压入式通风，在交叉口往进口方向16m处设置风室作为二级接力通风风室，体积为270m3。风室旁另架设两台55x2KW风机分别给进出口方向通风，风机与风室采用φ1500mm钢管连接。为了加快污风风速，采用射流风机通风技术。

由于通风距离长，洞内回流风阻大，射流风机安装位置在风流需要导向处，如斜井口与正洞交汇处，横通道处，其它在洞内间隔600m安装一台。洞内风室及通风管布设见图。

4、风量计算

①按洞内同时工作的最多人数计算

Q1=qmk(m3/min)

q-每人每分钟呼吸所需空气量q=4m3/min·人

m-同时工作人数，斜井、单线单洞正洞取m=60人，

k-风量备用系数，取k=1.15

由此得Q1=qmk=4×60×1.15=276m 3/min

②按允许最低平均风速计算

斜井取0.25m/s ，正洞取0.15m/s ；

计算工作面供风量Q2=60AV

其中：A —隧道断面积，V 为坑道内平均风速。正洞单线单洞面积为55m 2。

正洞：Q2=60AV=60×55×0.15=495m 3/min

则按照允许最低风速所需要的风量为495m 3/min 。

③按照爆破后稀释一氧化碳至许可最高浓度计算

采用压入式通风：工作面需要风量Q3= (m3/min)

式中：

t--通风时间，取t=30min 。

G--同时爆破炸药用量，斜井、正洞均按Ⅲ级围岩考虑,每循环最大进尺取3.5m 。

正洞单位装药量取0.95kg/m 3，则G=55×3.5×0.95=182.9kg; L —掌子面满足下一循环施工的长度，取200m 。

则斜井井身施工时工作面需要风量：

Q3=7.8÷30×〔3√182.9×(55×200)2〕

＝729.9m 3/min,取730m 3/min 。

则按照稀释爆破有害气体所需要的风量为730m 3/min 。

④按稀释内燃机废气的所需要空气量计算 3228.7L GA t

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，工作面考虑施工高峰期需要的内燃机械使用情况为：CAT315Dl挖掘机1台（功率110KW），ZLC50B装载机装载机1台（功率为162KW），汽车5台（每台功率为180KW，洞内同时工作3台），混凝土罐车2台（每台功率为85KW），总功率为982kw。则稀释内燃机排出废气的需要空气量：

Q = V / K（m3/min），其中V = ∑βP

式中：β——式内燃机产生有害气体，按照有净化装置机械产生的CO 气体为0.09×10-3（m3/min·kw）；

P—内燃机功率，P = 982 kw；

K—允许浓度0.008%。

计算得：Q = V / K =（0.09×10-3×982）/0.008%

=1104.8m3/min

则按稀释内燃机废气的所需要空气量为1105m3/min

上述四种计算结果，取其最大值作为通风布置设计量：1105m3/min 。 进口方向：正洞通过斜井井口大功率风机送风到储风室，再由风室处设的轴流风机进口方向通风。根据施工安排单洞掘进最大长度为L=2465m 。

正洞风管漏风系数()()100/1/1l c P β-==1.404，(β=0.015, L=2465m) 通风机供风量Q 供=Pc ×Q ；

则：正洞进口方向Q max =1.404×1105=1551.42m 3/min,取：

1552m 3/min 。

出口方向：正洞通过斜井井口大功率风机送风到储风室，再由风室处设的轴流风机出口方向通风。根据施工安排单洞掘进最大长度为L=1700m 。

风管漏风系数()()100/1/1l c P β-==1.293，(β=0.015,L=1700m)

通风机供风量Q 供=Pc ×Q ；

则Q max =1.293×1105=1428.8m 3/min,取：1429m 3/min 。

故所需风量为：正洞进口方向1552m3/min ；正洞出口方向1429 m3/min

5、风机风压计算

⑴管道阻力系数

风阻系数Rf=6.5αL/D 5，摩阻系数3/00225.08m kg ==λρα

根据以前的施工经验、隧道断面以及目前常用性能稳定的风机选定通风管直径，为便于管理和维修，屏边隧道斜井通风软管统一采用取直径D=1.5m 。管道阻力系数R f 求值见表2。

表2 管道阻力系数R f 计算表