长大隧道压入式通风技术

1、通风设计原则

(1)适当提高工作面的供风标准。在风量计算中各参数选取时宜坚持增加风量的取值倾向。

(2)风量的增加必然导致管道损失增加。电能消耗增加。为节约电能，必需采用较大直径的通风管道。但管道直径增大也要求较大的断面满足安装管道的要求，导致工程量及投资增加。这必须权衡这两个方面作较优的选择。为此，建议通风管道直径为主洞φ1.5m横洞及泄水洞φ1.2m。

(3)为了实现较好的节能降耗的效果，尽量采用双级调速轴流式通风机。当要求风量大时，风机以高转速运行；当要求风量较低时，风机可以较低转速运行。

(4)为降低设备购量和便于管理，同一标段的各工区配置的设备型号规格不宜过多、过杂。

(5)坚持“以人为本”、改善环境、确保安全、节约能源、节约投资的设计原则。

2、设计依据及参数

(1)正洞全断面开挖，有效爆破深度取4.0m，A正=94.92m2；

(2)单位体积岩石炸药用量：全断面开挖取1.3kg/m3。

(3)排除炮烟通风时间：全断面开挖取30min。

(4)软管百米漏风率，取100P=1.0%～2.0%之间；

(5)巷道通风时风门等漏风率取1.5%；

(6)洞柴油机采用安装废气净化装置后的用风指标取3.0m3/min·KW；

(7)取管道的沿程摩擦阻力系数即达西系数λ=0.012～0.015；

(8)对自卸汽车汽车进行设计标准车速为10km/h；

3.总体设计

目前隧道施工都是采用无轨运输出碴，在洞口5m处设置隧道专用对旋式通风机，其功率为135Х2KW。同时配备PVC增强维纶布制成的柔性风管，直径为1.2m，结构上采用在圆周上完全封闭形式，节长一般为20~30m，减少了接头个数，降低了系统漏风率。

3.1通风系统设计

长隧道施工工区划分及计划施工长度如表1；本工程通风设计按最长通风距离及最大开挖断面计算；

表1 通风设计距离一览表

3.1.1按隧道施工最多人员计算风量

洞每人每分钟需要新鲜空气量按q=3m3/min,风量风量备用系数k =1.2，同时最多工作人数50人计算，则

Q1=k·m·q=1.2×50×3=180m3/min

3.1.2按最低允许风速计算风量

按最低允许风速v=0.15m/s,则工作面风量:

Q2=50vS=50×0.15×94.92=711.9m3/min

3.1.3按同一时间爆破使用的最多炸药用量计算风量

开挖断面160m2单位炸药用量1.3kg/m3，最大循环进尺量3.0m，一

次爆破炸药用量G=1. 3×(160×3.0)=624kg 。

炮烟抛掷长度L0=15+G/5=15+370.188/5=89m ，取爆破后通风时间

t=15min 。

压入式通风工作面要求新鲜风量计算公式，即：

Ｂ．Ｈ．伏XX 公式： Q=300)(8.7L AAL G t =3)8989180180(62415

8.7⨯⨯⨯=1548.7m3/min 3.1.4、风机的供风量按稀释燃设备废气的要求来确定。

出口工区最大通风距离差50m 。

隧道出口采用24t 红岩自卸汽车出碴，装机功率225kW 。车辆在洞行

驶速度10km/h ，考虑到隧洞较长时，每辆车装碴循环时间为5min 。采用ZL50

型装载机装碴，其功率为150kW 。重车的负荷率为0.8，空车的负荷率0.3，

装载机的负荷率0.7，所有设备的利用率0.8。

则重车的行车间距为：

时速10km/h ：10km/h 10005min 833m 60L ⨯∆=⨯=；

洞最大掘进长度3500m ，洞重车数量：

n1=3500/833=4.20，取n1=4辆，空车数量取n2=4辆

装运碴作业工序中燃设备的实际使用功率分别为：

1213N N N ηηηη=⋅⋅+⋅⋅∑∑自卸车装载机

=225×4×0.8×0.8 + 225×4×0.3×0.8 + 150×0.7×0.8=876kW

取单位功率的风量供给系数为3.0m3/ kW ·min ，则当通风长度为3895m

时，按稀释燃机废气计算，压入式风机的供风量应分别为：

Q=3.0×∑N ×876=2628m3/min

隧道风速：v =Q/A=2628/94.92/60=0.46m/s

平均百米漏风率100P 和摩擦阻力系数α与管道的材质、直径联接形式、

表面状况、制造及安装维护的质量密切相关，只有通过大量工程试验，才

能获得较为准确的数值。我国所有的通风系统设计文献只能提供直径

800mm 以下通风管道的技术性能数据。对特长隧洞使用的新型大直径管道，

目前尚无确切的实测数据。根据隧洞进口段分别对DSR 系列φ1.2m 和φ

1.5m 直径软风管现场测试分析，在设计中可取分别取100P =(1.1～1.5)%，或

β=(1.5～2.0)%，λ=0.012～0.015或当31.2kg/m ρ=时，取α=1.8×10-3～2.25×

10-3kg/m3。对于φ1.5软风管，平均百米漏风率在100P =(1.0～2.0)%之间取

值，故可取1.25%，则漏风系数为：

10011100L P L P =-=1003500.10025.111

-=1.778

当通风长度3895m 时，漏风系数PL ＝1.778，按排除炮烟时风机风量

0L Q P Q =4=1.778×1548.7=3015m3/min

通风机的供风量：

Q=max{Q1、Q2 、Q3 、Q4}=3015m3/min

3.2、风压的确定

由流体力学的沿程阻力公式可导出摩擦阻力系数：

8λρ

α=

式中，λ——沿程阻力系数，又称达西系数，λ=0.012～0.015；ρ—

—气体密度(kg/m3)。取ρ=1.20kg/m3。