隧道施工通风压入式通风计算实例

2、通风计算【2009-6-10】

根据隧规及其条文说明，风量计算主要从四个方面予以考虑，即按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算出所需风量Q1；按在规定时间内，稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算出所需风量Q2；根据不同的施工方法，按坑道内规定的最小风速，计算出所需风量Q3；当隧道内采用内燃机械施工时，还须按内燃设备的总功率（kw），计算出所需风量Q4；通过上述计算，取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4），再考虑风管的损失率（百米漏风率β），即确定洞内所需的总供风量Q机，从而确定风机的功率和风管的直径。

（1）计算参数的确定

一次开挖断面：S=80m2(全断面）

一次爆破耗药量：G=288kg（一次开挖长度4.2m）

通风距离：L=2800m

洞内最多作业人数：m=60人

爆破后通风排烟时间：t≤30min

通风管直径：φ=1800mm

管道百米漏风率：β=1.5%

（2）风量计算

①按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：

Q1=3·k·m=3×1.25×60=225 （m3/min）

式中3—隧规规定每人每分钟需供应新鲜空气标准为3m3/min

k—风量备用系数，一般取1.15～1.25，按1.25取值

m—同一时间洞内工作最多人数，按60人计

②按全断面开挖，30分钟内稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算：

Q2=V1－(K·V1t+1/ V2)1/t=V1[1－(k×V1/ V2)1/t] =551 m3/min

式中V1－一次爆破产生的炮烟体积V1=S×Ls =80×72.6=5808 m3

S-一次开挖的断面面积，按80m2

Ls－炮烟抛掷长度，按经验公式Ls=15+G/5=15+288/5=72.6m

G－同时爆破的炸药消耗量，G=288kg

V2－一次爆破产生的有害气体体积V2=a·G=40×10-3×288=11.52 m3

a—单位重炸药爆破产生的有害气体换算成CO的体积，40L/kg

K—CO允许浓度，取100ppm，换算为1×10-4 m3

t—通风时间，取30min

③按洞内允许最低风速，计算：

Q3=60·V·S=60×0.15×80=720 m3/min

式中V—洞内允许最小风速，隧规规定全断面开挖时取值0.15m/s

S—开挖断面积，80m2

60—min和s换算常数

④按稀释内燃机废气计算风量：

考虑在洞内同时有2台ZL50D型装载机（功率158kw）和3辆T815自卸车（功率210kw）作业，总功率736kw，取机械设备的平均利用率为70%，按隧规1kw需供风量不小于3m3/min，算得：

Q4=946×0.70×3=1546 m3/min

设备供风能力取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1546 m3/min。

对于长大隧道，管道的漏风现象造成入口处与出口处的风量差别很大，按百米漏风率（取β=1.5%）计算洞口风机风量：

Q机= Qmax/(1-β)L/100=1546/(1－1.5%)2800/100=2360 m3/min。

【注1：先计算漏风系数p=1/(1-β)L/100 =1/(1-2800·1.3/100)=1.53，也可。】

【注2：若β=2.0%，则Q机=2722pa；若β=2.5%，则Q机=3141pa；这两个计算结果都没有上述可行，但国内的风管β=1.5～2.5%。以资比较。】

【注3：若装载机2台自卸车3台时，总功率946kw，Q max=1987 m3/min,则Q机=

3033 m3/min；若β=2.0%，则Q机=3498pa；若β=2.5%，则Q机=4037pa。以资比较。】（3）风压计算

通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即h＞h阻，按下式计算：

h阻=∑h动+∑h沿+∑h局=4971pa

其中：①管口动压h动一般可考虑为50pa。

②沿程压力损失计算：

h沿=α·l·U·p·Q max2·g/s3=4474pa；

式中α－风管摩擦阻力系数，取α=3×10-4kg.s2/m3

l－风管长度，取2800m

U—风管周边长，π·D=5.652 m

p－漏风系数，P=1/（1-β）L/100=1.4425，β=1.3%

Q max－计算掌子面所需风量，1987 m3/min并折合成33.12m3/s

g－重力加速度，取9.8m/s2

S—风管截面积，π·D2/4=2.5434m2；D－风管直径1.8m

【注：若采用直径1.6m的风管，则h沿=8058pa，没有上述可行。】

③局部压力损失，按沿程压力损失的10%进行估算：

h局=h沿×10%=447.4pa

【直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0pa。】