隧道通风设计计算及供电计算

通风设计及配电方案

1.通风设计

1.1.通风标准

隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：➢空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。

➢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。每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg。

➢瓦斯隧道施工通风应符合铁道部现行《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）的有关规定。

➢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1.0%；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并加强通风。（瓦斯爆炸的几个条件：①瓦斯浓度在5～16%之间，低于5%，高于15%不会爆炸。②有火源（瓦斯的引火温度为650℃～750℃）。③氧气的浓度12%（不低于）。供电设备的“三专”、“两闭锁”。施工中必须采用电力双循环和单独的照明系统，应用矿用许可炸药和矿用许可的电雷管（单独存放））

➢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，施工人员必须进入开挖工作面时，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%；

3)氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。

➢隧道内气温不得高于28℃。

➢隧道内噪声不得大于90dB。

1.2.通风方式

通风机通风系统的基本布置形式有压入式、抽出式（或压出式）、混合式。

➢ 压入式

通风机或局部扇风机把新鲜空气经风筒压入工作面，污浊空气沿隧洞流出。 压入式通风优点：有效射程大，冲淡和排出炮烟的作用比较强，可以用柔性风管。

压入式通风缺点：长距离掘进排出炮烟需要的风量大，通风排烟时间较长，回风流污染整个隧道。

压入式通风须注意以下两点：

1）通风机安装位置应与洞口保持一定距离，一般应大于30m ；

2）风筒出口与工作面保持一定距离，可以控制在40～70m ，伸缩式风筒可尽量工作面。

➢ 抽出式

通风机或局部扇风机经风筒把工作面的污浊空气抽出，新鲜风流沿隧道流出。

抽出式通风的优点：在有效吸程内排烟效果好，排除炮烟所需的风量小，回风流不污染隧道。

抽出式通风的缺点：必须用硬质风筒，有效吸程很短，与工作面布置冲突，不宜布置在瓦斯隧道内。

➢ 巷道式通风

在开挖长隧道时，为了缩短通风距离，利用辅助坑道或钻孔等作为通风的进风或出风管路的通风方式。

➢ 混合式通风

采用压入式和抽出式和巷道式通风配合的通风方式。

适合于大断面长距离隧道通风，但布置复杂，维修养护工作量大。

正洞射流风机

射流风机

轴流风机

平导

正洞

正洞

平导轴流风机

射流风机

射流风机2＃斜通

风 门

射流风机射流风机

3＃斜通

正洞

1.3. 通风计算

➢ 压入式或抽出式通计算 (1)

计算通风需要量

取下面四种计算中的最大值作为通风管末端需风量Qi ①按洞内最多作业人数计算： Q=qmk(m 3/min)；

式中 q-每人每分钟呼吸所需空气量q=3m 3/min

m-同时工作人数

k-风量备用系数，取k=1.15

②按稀释和排除内燃机废气计算风量：

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：

式中: K-功率通风计算系数,我国暂行规定为2.8～3.0m 3/min Ni-各台柴油机械设备的功率 Ti-利用率系数

根据不同的工况的组合，计算出配置的内燃设备功率，按内燃机械工作需要新鲜空气量计算

一个工作面内燃设备配置表

Q=60AV ；

∑==N

i i

i KN T Q 1

式中 Q －需风量 m 3/min

A —隧道断面积，m 2。

V －最低平均风速，m/s ；按允许最低平均风速全断面开挖取

0.15m/s ，辅助坑道取0.25m/s ，但均不应大于6m/s ；

④、按稀释炮烟需风量计算 按一次爆破最大炸药用量验算: 压入式： a ．3

2)(8.7AL G t

Q ⋅=

（a.B.H.伏洛宁公式） 式中 Q －工作面风量（m 3/min ）

t －洞内排烟时间(min) G －同时爆破的炸药量(kg) A －巷道断面积

L －通风区段长度，不得大于极限长度

b ．3

2)(8.7K AL G t

Q ⋅=

（ 添加淋水系数K 的B.H.伏洛宁公式） A

G

K 500'⋅=极限

L ；K’－紊流扩散系数，取0.8； c ．吴中立公式（简化型）

GAL t

Q 18

=

式中符号意义同前，适用范围：L≤150～200m 。

d ．按照爆破后稀释一氧化碳（CO ）至许可最高浓度的计算公式： 该方法考虑到放炮后的瞬间工作面附近一段距离内即已充满了炮烟。（这段距离即炮烟抛掷长度L 抛）

t

L K G Q A

500⋅-⋅⋅=

抛

抛L ＝15+G/5

K －风量备用系数，取1.10。

e ．赖涤泉（隧道施工通风与防尘）

32

2G(AL)25.2P

K

t Q = 式中 P －风管漏风系数

L －隧道长度或临界长度，取两者最小值。

2

'

AP G bK 5.12⨯

=临界

L 吸出式通风： a ．抛GAL t

Q 18

=

（a ．B ．H 伏洛宁公式） 电雷管起爆：抛L ＝15+G/5 火雷管起爆：抛L ＝15+G b ．日本公式

t

Q ⋅⋅⋅=c R G

b 368

.0吸 式中 R －效率系数，吸出式R ＝0.4

b －爆破1kg 炸药生成的CO 量，b ＝40L/kg 炸药；

c －巷道内容许的CO 浓度，c ＝0.008%；

混合式通风： a ．3

8.7吸混压GAL t

Q ⋅=

式中吸L －吸出式风管末端到工作面的距离，m ；

混压Q －压入风机应送入的风量，m 3/min ，

混吸Q ＝1.1～1.2混压Q

式中混吸Q －吸出风机应吸出的吸风管口风量，m 3/min 。 b ．日本公式

t

Q ⋅⋅⋅=c R G

b 368

.0混吸