朱家山隧道施工通风方案.docx
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朱家山隧道施工通风方案
新建宝鸡至兰州铁路客运专线甘肃段BLTJ-7标段
（ⅢDK827+579.26～IDK852+136.35）
朱家山隧道施工通风方案
编制：
审核：
中铁十九局宝兰客专甘肃段项目经理部
2014年4月
第一章编制依据
1、国家、铁道部、贵州省市的有关法律、法规和条例、规定；
2、国家和铁道部现行设计规范、施工指南、验收标准、技术规程（暂规）等；
3、经批准的设计文件和设计技术交底资料、纪要；
4、经批准的指导性施工组织设计；
5、本项目部综合性施工组织设计；
6、最新编制的朱家山隧道施工组织分析；
7、现场详细的施工技术调查资料；
8、我公司所拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验；
9、其它相关依据。
第二章工程概况
朱家山隧道正洞全长14949.77m，隧道进口里程IDK833+108，出口里程IDK848+057.77，中心里程IDK840+582.885，包括4个斜井：
1#斜井长788.919m，双车道斜井，综合坡度9.5%，与正洞相交里程为IDK836+750；2#斜井长1814.8m，双车道斜井，综合坡度7.02%，与正洞相交里程为IDK839+640；3#斜井长1540.719m，双车道斜井，综合坡度8.95%，与正洞相交里程为IDK842+600；4#斜井长1480.744m，双车道斜井，综合坡度8.5%，与正洞相交里程为IDK845+000。
朱家山隧道洞内坡度分别为13‰的上坡14870m、7.5‰的上坡79.77m
第三章隧道施工中的主要污染源
1、爆破产生的炮烟，主要成分为CO、SO2、CO2、NO等；
2、柴油机产生的废气。
柴油机产生的有害物质为：
CO、SO2、NO2、NO、NOX等，但主要是CO、SO2、NOX；
3、围岩中释放的有害气体，如甲烷（CH4）、乙烯（C2H6）、硫化氢（H2S）等，其中甲烷气体易燃易爆；
4、其他污染，作业人员的呼吸产生的CO2，锚喷支护形成大量的粉尘和其他小型机具产生的污染等。
第四章隧道施工环境标准
根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，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：
1、空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。
2、粉尘容许浓度：
每立方米空气中含有10％以上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。
3、有害气体最高容许浓度：
3.1、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。
3.2、二氧化碳按体积计不得大于0.5%。
3.3、氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。
4、隧道内气温不得高于28℃；噪声不得大于90db（分贝）。
隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需要的最小风量，每人应供应新鲜空气3m3/min，采用内燃机械作业时，供风量不应小于3m3/（min·kw）。
隧道施工应采用综合防尘除烟措施：
通风的风速全断面开挖不应小于0.15m/s，分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s，但均不应大于6m/s。
第五章朱家山隧道施工通风总方案
隧道施工通风采用压入式通风，总体方案详见“朱家山隧道施工通风一览表”。
朱家山隧道施工通风一览表
序号
工区
隧道长度（m）
通风方式
辅助导坑
正洞
1
进口
2059
采用压入式通风
2
一号斜井
788.919
3386
采用压入式通风
3
二号斜井
1814.8
2614
采用压入式通风
4
三号斜井
1540.719
2292
采用压入式通风
5
4号斜井
1480.744
2575
采用压入式通风
6
出口
2023.77
采用压入式通风
第六章朱家山隧道各工区施工通风实施方案
第一节朱家山隧道进口
一、压入式通风量计算
1、按洞内同时作业的最多人数需要的新鲜空气计算风量（依据人员标准化配置）
Q1=qmk
式中：
q——洞内每人每分钟所需新鲜氧气标准3m3/min；
m——洞内同时工作最多人数，取正洞120人洞内同时作业；
k——风量备用系数（1.1～1.25），取1.25。
Q1=qmk=450（m3/min）
2、按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓度时计算风量
式中：
t——通风时间，一般为20min；现场实际；
G——同一时间起爆总药量，按Ⅳ级围岩,仰拱未开挖，取183.46kg；（开挖进尺按照2榀钢架,2.3m）
A——最大开挖断面面积，按Ⅳ级围岩，仰拱未开挖，取118.33m2；
L——通风区长度，取出风口至开挖面的距离，按70m计；
3、按隧道内规定的最小风速计算风量
Q3=60SVmin
式中：
S——最大断面积，按V级围岩（考虑预留变形量初支后，仰拱未开挖时）取125m2；
Vmin——隧道内允许最小风速，取0.15m/s。
Q3=60SVmin=1125（m3/min）
4、按内燃机械设备废气稀释需要计算风量（依据机械标准化配置，考虑掌子面同时工作内燃机械设备）
n
Q4=S∑PitiqiNi
i=1
式中：
S——内燃机每kw所需风量，取3m3/min。
n——内燃机械设备总数，取掌子面同时工作的装载机2台、挖机1台、北奔自卸车4台；
P——平均负荷率，装载机与挖掘机平均负荷率取0.8，自卸车平均负荷率取0.4；
t——时间，1min；
q——功率指标（机械利用率），装载机与挖掘机平均负荷率取0.3，自卸车平均负荷率取0.3；
N——内燃机械设备功率，1台WA380-3型装载机165kw，1台CLGB56型装载机165kw，1台PC220挖掘机134kw，4台2530型北奔自卸车211kw。
n
Q4=S∑PitiqiNi=637.92（m3/min）
i=1
5、最大供风量确定
根据通风量计算，最大通风量为以上四种风量计算最大者。
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=1125（m3/min）
则通风机要求提供风量：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ
式中：
Q供——通风机要求提供风量，取1125m3/min；
η——管道100米漏风率，取0.013；
L——独头掘进通风管路最长距离，取2059m；
γ——加风量备用系数，取1.2；
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1711.4（m3/min）=28.52（m3/s）
6、风机风压计算
6．1、摩擦阻力
H擦=6.5aLQ供2g/d5
式中：
α——风管摩擦系数，取0.00013；
L——通风长度，取2059m；
Q供——通风机要求提供风量，取28.52m3/s；
g——重力加速度，取9.8m/s2；
d——风管直径，1.5m；
H擦=6.5aLQ供2g/d5=1826.34（Pa）
6.2、局部阻力
H局=ζQ供2r/2s2
式中：
ζ——局部阻力系数，一般取1.5；
Q供——通风机要求提供风量，取28.52m3/s；
r——空气重量，取1.2kg/m3；
S——管道净面积，取S=π（d/2）2=1.7671m2；
H局=ζQ供2r/2s2=234.43（Pa）
6.3、其他局部阻力
其他局部阻力按局部阻力的5%考虑。
6.4、风机风压
HJ=H擦+1.05H局=2072.49（Pa）
7、通风量结果选取
根据以上计算，风机选取原则：
Q供≥1711.4m3/min，HJ≥2072.49Pa。
二、隧道施工通风实施方案
风压（长度2059米以内）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1711.4（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=2072.49（Pa）
图纸设计进口最大风量1233（m3/min），最大风压1193（Pa）风机，此类型风机不能满足通风要求。
参照SDF（c）型隧道施工专用变机多速对旋轴流通风机技术参数表，全部施工阶段采用一台SDF（C）-No11型（55×2kw）隧道专用变机多速对旋轴流通风机压入式通风，当通风机高速运转时能满足朱家山隧道进口最长2059米隧道施工通风要求。
第二节朱家山隧道1#斜井
一、压入式通风量计算
1、按洞内同时作业的最多人数需要的新鲜空气计算风量（依据人员标准化配置）
Q1=qmk
式中：
q——洞内每人每分钟所需新鲜氧气标准3m3/min；
m——洞内同时工作最多人数，取斜井80人、正洞120人洞内同时作业；
k——风量备用系数（1.1～1.25），取1.25。
斜井：
Q1=qmk=300（m3/min）
正洞：
Q1=qmk=450（m3/min）
2、按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓度时计算风量
式中：
t——通风时间，斜井、正洞均取20min；
G——同一时间起爆总药量，斜井按Ⅳ级围岩全断面，取92.1kg，格栅钢架间距1.2m，进尺2榀，计2.7m（IV-SLP）；
正洞按III级围岩无仰拱，进尺2榀，计3.3m，取446.86kg；
A——最大开挖断面面积，斜井按Ⅳ级围岩全断面，取50.6m2；
正洞按III级围岩无仰拱，取115m2；
L——通风区长度，取出风口至开挖面的距离，斜井、正洞均按70m计；
3、按隧道内规定的最小风速计算风量
Q3=60SVmin
式中：
S——最大断面积，斜井按Ⅳ级围岩全断面，取50.6m2；正洞按V级围岩，（考虑预留变形量初支后，仰拱未开挖时）取125m2；
Vmin——隧道内允许最小风速，取0.15m/s。
斜井：
Q3=60SVmin=455（m3/min）
正洞小里程：
Q3=60SVmin=1125.0（m3/min）
正洞大里程：
Q3=60SVmin=1125.0（m3/min）
4、按内燃机械设备废气稀释需要计算风量（依据机械标准化配置，考虑掌子面同时工作内燃机械设备）n
Q4=S∑PitiqiNi
i=1
式中：
S——内燃机每kw所需风量，取3m3/min。
n——内燃机械设备总数，斜井取掌子面同时工作的装载机1台、挖机1台、北奔自卸车2台；正洞取掌子面同时工作的装载机2台、挖机1台、北奔自卸车4台；
P——平均负荷率，装载机与挖掘机平均负荷率取0.8，自卸车平均负荷率取0.4；
t——时间，1min；
q——功率指标（机械利用率），装载机与挖掘机平均负荷率取0.3，自卸车平均负荷率取0.3；
N——内燃机械设备功率，1台WA380-3型装载机165kw，1台CLGB56型装载机165kw，1台PC220挖掘机134kw，4台2530型北奔自卸车211kw。
n
斜井：
Q4=S∑PitiqiNi=367.20（m3/min）
i=1
n
正洞小里程：
Q4=S∑PitiqiNi=637.92（m3/min）
i=1
n
正洞大里程：
Q4=S∑PitiqiNi=637.92（m3/min）
i=1
5、最大供风量确定
根据通风量计算，最大通风量为以上四种风量计算最大者。
斜井：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=455（m3/min）
正洞小里程：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=1198.0（m3/min）
正洞大里程：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=1198.0（m3/min）
则通风机要求提供风量：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ
式中：
Q供——通风机要求提供风量，斜井取455m3/min；
正洞取1198m3/min；
η——管道100米漏风率，取0.013；
L——独头掘进通风管路最长距离，斜井取788.919米；正洞小里程取2371.919m（含斜井长度），正洞大里程2591.919米（含斜井长度）；
γ——加风量备用系数，取1.2；
斜井：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=602（m3/min）=10.03（m3/s）
正洞小里程：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1881（m3/min）=31.35（m3/s）
正洞大里程：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1922（m3/min）=32.03（m3/s）
6、风机风压计算
6．1、摩擦阻力
H擦=6.5aLQ供2g/d5
式中：
α——风管摩擦系数，取0.00013；
L——独头掘进通风管路最长距离，斜井取788.919米；正洞小里程取2371.919m（含斜井长度），正洞大里程2591.919米（含斜井长度）；
Q供——通风机要求提供风量，斜井取10.03m3/s；正洞小里程取31.35m3/s，大里程取32.03m3/s；
g——重力加速度，取9.8m/s2；
d——风管直径，1.5m；
斜井：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=86.55（Pa）
正洞小里程：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=2541.15（Pa）
正洞小里程：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=2899.76（Pa）
6.2、局部阻力
H局=ζQ供2r/2s2
式中：
ζ——局部阻力系数，一般取1.5；
Q供——通风机要求提供风量，斜井取10.03m3/s；正洞小里程取31.35m3/s，大里程取32.03m3/s；
r——空气重量，取1.2kg/m3；
S——管道净面积，取S=π（d/2）2=1.7671m2；
斜井：
H局=ζQ供2r/2s2=29（Pa）
正洞小里程：
H局=ζQ供2r/2s2=283.27（Pa）
正洞大里程：
H局=ζQ供2r/2s2=295.69（Pa）
6.3、其他局部阻力
其他局部阻力按局部阻力的5%考虑。
6.4、风机风压
斜井：
HJ=H擦+1.05H局=117（Pa）
正洞小里程：
HJ=H擦+1.05H局=2838.58（Pa）
正洞大里程：
HJ=H擦+1.05H局=3210.23（Pa）
7、通风量结果选取
根据以上计算，风机选取原则：
斜井：
Q供≥602m3/min，HJ≥117Pa。
正洞小里程：
Q供≥1881m3/min，HJ≥2838.58Pa。
正洞大里程：
Q供≥1922m3/min，HJ≥3210.23Pa。
二、各施工阶段隧道施工通风实施方案
1、斜井施工阶段风压（斜井长度788.919m）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=602（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=117（Pa）
图纸设计1#斜井施工阶段最大风量1282（m3/min），最大风压1555（Pa）风机，此类型风机满足通风要求。
2、正洞小里程施工阶段风压（洞身长度2371.919m）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1881（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=2838.58（Pa）
图纸设计1#斜井正洞小里程施工阶段最大风量2216（m3/min），最大风压2267（Pa）风机，此类型风机不能满足通风要求。
参照SDF（c）型隧道施工专用变机多速对旋轴流通风机技术参数表，斜井正洞小里程全部施工阶段采用一台SDF（C）-No11（55×2kw）型隧道专用变机多速对旋轴流通风机压入式通风，当通风机高速运转时能满足1#斜井正洞小里程施工通风要求。
2、正洞大里程施工阶段风压（洞身长度2591.919m）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1922（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=3210.23（Pa）
图纸设计1#斜井正洞大里程施工阶段最大风量1282（m3/min），最大风压1555（Pa）风机，此类型风机不能满足通风要求。
参照SDF（c）型隧道施工专用变机多速对旋轴流通风机技术参数表，斜井正洞大里程全部施工阶段采用一台SDF（C）-No11（55×2kw）型隧道专用变机多速对旋轴流通风机压入式通风，当通风机高速运转时能满足1#斜井正洞大里程施工通风要求。
第三节朱家山隧道2#斜井
一、压入式通风量计算
1、按洞内同时作业的最多人数需要的新鲜空气计算风量（依据人员标准化配置）
Q1=qmk
式中：
q——洞内每人每分钟所需新鲜氧气标准3m3/min；
m——洞内同时工作最多人数，取斜井80人、正洞120人洞内同时作业；
k——风量备用系数（1.1～1.25），取1.25。
斜井：
Q1=qmk=300（m3/min）
正洞：
Q1=qmk=450（m3/min）
2、按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓度时计算风量
式中：
t——通风时间，斜井、正洞均取20min；
G——同一时间起爆总药量，斜井按Ⅲ级围岩全断面，取174.5kg，进尺3m（Ⅲ-SLP）；
正洞按Ⅲ级围岩无仰拱，进尺2榀，计3.3m，取446.86kg；
A——最大开挖断面面积，斜井按Ⅲ级围岩全断面，取49.4m2；
正洞按Ⅲ级围岩无仰拱，取115m2；
L——通风区长度，取出风口至开挖面的距离，斜井、正洞均按70m计；
3、按隧道内规定的最小风速计算风量
Q3=60SVmin
式中：
S——最大断面积，斜井按Ⅲ级围岩全断面，取49.4m2；正洞按V级围岩，（考虑预留变形量初支后，仰拱未开挖时）取125m2；
Vmin——隧道内允许最小风速，取0.15m/s。
斜井：
Q3=60SVmin=444.6（m3/min）
正洞小里程：
Q3=60SVmin=1125.0（m3/min）
正洞大里程：
Q3=60SVmin=1125.0（m3/min）
4、按内燃机械设备废气稀释需要计算风量（依据机械标准化配置，考虑掌子面同时工作内燃机械设备）n
Q4=S∑PitiqiNi
i=1
式中：
S——内燃机每kw所需风量，取3m3/min。
n——内燃机械设备总数，斜井取掌子面同时工作的装载机1台、挖机1台、北奔自卸车2台；正洞取掌子面同时工作的装载机2台、挖机1台、北奔自卸车4台；
P——平均负荷率，装载机与挖掘机平均负荷率取0.8，自卸车平均负荷率取0.4；
t——时间，1min；
q——功率指标（机械利用率），装载机与挖掘机平均负荷率取0.3，自卸车平均负荷率取0.3；
N——内燃机械设备功率，1台WA380-3型装载机165kw，1台CLGB56型装载机165kw，1台PC220挖掘机134kw，4台2530型北奔自卸车211kw。
n
斜井：
Q4=S∑PitiqiNi=367.20（m3/min）
i=1
n
正洞小里程：
Q4=S∑PitiqiNi=637.92（m3/min）
i=1
n
正洞大里程：
Q4=S∑PitiqiNi=637.92（m3/min）
i=1
5、最大供风量确定
根据通风量计算，最大通风量为以上四种风量计算最大者。
斜井：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=444.6（m3/min）
正洞小里程：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=1198.0（m3/min）
正洞大里程：
Qmax=max｛Q1,Q2,Q3,Q4｝=1198.0（m3/min）
则通风机要求提供风量：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ
式中：
Q供——通风机要求提供风量，斜井取444.6m3/min；
正洞取1198m3/min；
η——管道100米漏风率，取0.013；
L——独头掘进通风管路最长距离，斜井取1814.8米；正洞小里程取2901.8m（含斜井长度），正洞大里程3341.8米（含斜井长度）；
γ——加风量备用系数，取1.2；
斜井：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=659.4（m3/min）=10.99（m3/s）
正洞小里程：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1980（m3/min）=33（m3/s）
正洞大里程：
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=2062（m3/min）=34.37（m3/s）
6、风机风压计算
6．1、摩擦阻力
H擦=6.5aLQ供2g/d5
式中：
α——风管摩擦系数，取0.00013；
L——独头掘进通风管路最长距离，斜井取1814.8米；正洞小里程取2901.8m（含斜井长度），正洞大里程3341.8米（含斜井长度）；
Q供——通风机要求提供风量，斜井取10.99m3/s；正洞小里程取33m3/s，大里程取34.37m3/s；
g——重力加速度，取9.8m/s2；
d——风管直径，1.5m；
斜井：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=239（Pa）
正洞小里程：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=3446（Pa）
正洞小里程：
H擦=6.5aLQ供2g/d5=4305（Pa）
6.2、局部阻力
H局=ζQ供2r/2s2
式中：
ζ——局部阻力系数，一般取1.5；
Q供——通风机要求提供风量，斜井取10.99m3/s；正洞小里程取33m3/s，大里程取34.37m3/s；
r——空气重量，取1.2kg/m3；
S——管道净面积，取S=π（d/2）2=1.7671m2；
斜井：
H局=ζQ供2r/2s2=34.8（Pa）
正洞小里程：
H局=ζQ供2r/2s2=314（Pa）
正洞大里程：
H局=ζQ供2r/2s2=340.5（Pa）
6.3、其他局部阻力
其他局部阻力按局部阻力的5%考虑，
6.4、风机风压
斜井：
HJ=H擦+1.05H局=275.5（Pa）
正洞小里程：
HJ=H擦+1.05H局=3775.7（Pa）
正洞大里程：
HJ=H擦+1.05H局=4662.5（Pa）
7、通风量结果选取
根据以上计算，风机选取原则：
斜井：
Q供≥659.4m3/min，HJ≥275.5Pa。
正洞小里程：
Q供≥1980m3/min，HJ≥3775.7Pa。
正洞大里程：
Q供≥2062m3/min，HJ≥4662.5Pa。
二、各施工阶段隧道施工通风实施方案
1、斜井施工阶段风压（斜井长度1814.8m）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=659.4（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=275.5（Pa）
图纸设计2#斜井施工阶段最大风量2201（m3/min），最大风压2604（Pa）风机，此类型风机满足通风要求。
2、正洞小里程施工阶段风压（洞身长度2901.8m）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=1980（m3/min）
HJ=6.5aLQ供2g/d5+1.05ζQ供2r/2s2=3775.7（Pa）
图纸设计2#斜井正洞小里程施工阶段最大风量2201（m3/min），最大风压2604（Pa）风机，此类型风机不能满足通风要求。
参照SDF（c）型隧道施工专用变机多速对旋轴流通风机技术参数表，斜井正洞小里程全部施工阶段采用一台SDF（C）-No11（55×2kw）型隧道专用变机多速对旋轴流通风机压入式通风，当通风机高速运转时能满足2#斜井正洞小里程施工通风要求。
3、正洞大里程施工阶段风压（洞身长度3341.8）
Q供=Qmax（1+η·L/100）·γ=2062（m3/min）
HJ=6.5a
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