完整版隧道施工通风压入式通风计算方法.docx
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完整版隧道施工通风压入式通风计算方法
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]=551m3/min
式中V1－一次爆破产生的炮烟体积V1=S×Ls=80×
72.6=5808m3
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=11.52m3
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1×10-4m3
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=720m3/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=1546m3/min
【机械功率参考表】
名称
型号
单位
功率
备注
装载机
柳工ZL50D
台
158kw
柳工ZL50
台
154kw
柳工CLG888
台
231kw
徐工ZL50G
台
162kw
徐工LW420F
台
128kw
卡玛斯
自卸车
台
162kw
55111
北方奔驰
台
213kw
ND3310D29
斯太尔T815
台
210kw
东风140
台
103kw
140马力
东风145
台
118kw
160马力
东风3208台210kw
设备供风能力取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1546m3/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，Qmax=1987m3/min,则Q机=3033m3/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·lU·p·Qmax2·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=5.652m
p－漏风系数，P=1/（1-β）L/100=1.4425，β=1.3%
Qmax－计算掌子面所需风量，1987m3/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。
】
1、施工通风
施工通风方案：
隧道进出口、斜井施工通风主要采用长管路独头压入式通风，由洞口回风。
通风最长距离近5073m。
①通风检算
选用SDF（c）-NO12.5型轴流风机（风量1550～2912m3/min，全压1378～5355Pa，电机功率2×110KW），射流风机选用SLFJ-100型，电动机功率30KW；根据施工总体进度安排及通风系统布置，2#
斜井施工压入通风距离最长，为5073m，如果此工作面通风能满足需要，则其余均能满足。
通风管使用PVC拉链风筒，节长20m，平均百米漏风率0.67％，接头漏风率0.179％，考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百
米漏风率P100＝1.2%，摩擦阻力系数α=1.4×10－3kg/m3。
全断面开挖断面积按正洞Amax=83㎡
一次爆破最大用药量按正洞Gmax=176kg
洞内最多作业人数按正洞60人
爆破后计划排烟时间按t=30min。
掌子面需风量计算：
a、按洞内允许最低风速计算：
Q1=Vmin×Amax
式中：
Vmin—保证洞内稳定风流之最小风速0.15m/s
Amax—开挖最大断面积。
Q1=0.15×83×60=747m3/min
b、按洞内最多作业人数计算：
Q2=3MK
式中：
M——洞内同时最多作业人数
K——风量备用系数K=1.2
3——每人每分钟所需新鲜空气量（m3/人?
分钟）
Q2=3×60×1.2=216m3/min
c、按排除炮烟计：
p
1
1
2.56
L
5073
1
P100
1
0.012
100
100
L临12.5Gbk
12.5176
400.4
64
Ap2
83
2.562
2.253
G（AL临）
2
b2.253
176
8350
2
0.840
3
Q3
t
P2
30
2.562
114m
min
..................................................................................................—
—淋水系数，沿干燥岩层掘进的巷道取0.8；
b——炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取b=40；
K——扩散系数0.4；
L临——稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度（m）；
L临=15+G/5=15+176/5=50mp——风筒漏风系数。
通过Q1、Q2、Q3比较，最大需风量为747m3/min。
供风计算:
沿程风压损失：
P损=R×Q机×Q需/3600=6.15×5824×747/3600=7432Pa
式中：
风阻系数R=6.5×α×L/D5=6.5×1.4×10-3×5073/1.55=6.15
Q机——通风机高效风量5824m3/min（计划2台轴流风机供
应一个正洞工作面）
Q需——掌子面需风量747m3/min
D——通风管直径1.5m
通风管出口风量：
Q出口=Q机-Q机×P100×L/100=5824-5824×1.2%×
5073/100=2279m3/min
由以上结果可知，Q出口=2279＞Q需=747m3/min，P损=5716Pa＜P全=10710Pa，亦即，通风出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失均小于风机全压，故此种方式可满足洞内施工通风需要。
每个隧道口配置两组2×110kw轴流风机，另正洞内每隔500m配备1台射流通风机将废气往洞外吹，压入式轴流风机配风管直径为Ф1.5m。
2、施工通风计算前提
设定参数:
开挖断面积
一次开挖长度
单位体积耗药量
一次爆破用药量（全断面开挖）
台阶法施工
洞内同时工作的最多人数
内燃机功率计算
爆破后通风排烟时间
通风管直径
风管百米漏风率
漏风系数P
S=98.77m2（最大值计）
L=3m（台阶法按1.5m计）
0.71Kg/m3
G=210kg
G台阶=105kg
m=60人
4×173KW
t=30min
Φ1.50m
β=1.3%
1.05
风管内摩阻系数0.019
风量备用系数k=1.15
最小洞内风速V=0.15m/s
则，全断面开挖时炮烟抛掷长度
LS=15+G/5=15+210/5=57m
台阶法时炮烟抛掷长度LS=15+G/5=15+105/5=36m
2.2风量计算
隧道通风机的选择是根据能满足洞内各项作业所需要的最大风
量而定。
风量按洞内每人每分钟供给新鲜空气3m3。
采用内燃机作业时，每1Km供风量不小于3m3/min及洞内风速不小于0.15m/s分别计算，以确保作业区内有足够的新鲜空气，来改善劳动条件，保
障作业人员身体健康。
风量计算从四个方面予以考虑，即按排除爆破炮烟计算得Q1；
按洞內最多工作人员数计算得Q2；按洞内要求最低风速计算得Q3；
按稀释内燃机废气计算得Q4。
通过上述计算，取Q计=Max
（Q1Q2Q3Q4）最大值。
2.2.1排除炮眼需风量
Q1=V1-（KV1t+1?
?
/V2）1/t=V1[1-（KV1/V2）1/t]=
V1--
一次爆破产生的炮烟体积
V1=S
×Ls=
V2--
一次爆破产生的有害气体
V2=a
×G=
k--
允许浓度取
100ppm
；
a----
单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的
CO
体积取
40×
10-3m3/kg
。
其它公式参考值：
t--
通风时间（
min
），拟
60分钟；
A-
-爆破耗药量（
kg），经计算循环耗药量为
210kg
，因台阶
法施工，取其一半，即105kg；
S--巷道断面积（m2），榴桐寨隧道正洞最大断面积为
98.77m2
；
L--
巷道长度或临界长度（
m），按独头掘进最长
5073m
计；
K--
考虑淋水使炮烟降低的系数；使用水幕条件下
K=0.30
；
P-
-巷道计算长度范围内漏风系数，应不大于
1%，新工艺取值
0.5%。
2.2.2按洞内同时工作的最多人数60人计算风量
Q2=qmK
式中Q——计算风量（m3/min）
q——洞内每人每分钟所需要新鲜空气量。
（m3/min）
规定按每人每分钟3m3计算。
瓦斯隧道每人需要新鲜空气标准采用
4.0m3/min，本隧可能有瓦斯溢出，故采用4.0m3/min标准。
M——洞内同时工作的最多人数，本隧拟采用“无轨运
输高度机械化设备配置”。
最多人数以60人计算。
K——风量备用系数，取1.1～1.15
2.2.3.按满足洞内允许最小风速要求计算风量
Q3=60SV
式中S——巷道断面积m2，本隧最
大面积为83m2。
V——允许最小风速，全断面开挖时应不小于0.15m/s,分部开
挖的坑道不应小于0.25m/s,但均不应大于6m/s，瓦斯隧道施工通风
风速不宜小于1m/s。
2.2.4.洞内使用内燃机械的通风量：
Q4=Q0×ΣP
式中：
Q0——隧道内使用柴油设备的单位功率所需风量指标，1kW
单位通风量宜不小于
3m3/min
，采用
3m3/min/kW
的指标。
所以：
Q=Q0
×ΣP
=498
×3
=1494（m3/min）
上述三者中取计算的最大通风量，则无轨运输方案中通风量按最
大值Q=1494（m3/min）设计。
ΣP——同时在洞内作业的各种柴油机功率总和，如下表所示；
序号设备名称功率（kW）数量备注
1铣挖机1621台铣挖机工作时，装载机及挖掘机不工
作
2装载机1601台装载机工作时，挖掘机及铣挖机不工
作
3挖掘机1601台挖掘机工作时，铣挖机及装载机不工
作
4
自卸汽车118
2台
在洞内保持工作状态
5
其它辅助机械
100
1
合计498
2.2.5.漏风计算：
考虑漏风而损失的风量：
Q需=PQ
式中：
P——漏风系数；采用高频热塑焊接工艺加工的高强、低阻、阻
燃的软质风管采用加长的风管节，尽量减少接头数量，接头应严密，
每100m漏风率不大于1%。
每20m一节，单向共285节，接头漏风率取值为0.5%，则漏风率为P=1+25×0.5%=1.125。
Q需=PQ=1.125×5670=6378.75（m3/min）
2.2.6.风压计算：
通风阻力包括局部阻力和摩擦阻力，摩擦阻力在风流的全部流程内存在，如拐弯、分支及风流受到其他阻碍的地方。
为保证将所需风
量送到工作面，并达到规定的风速，通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即h>h阻。
H总阻=Σh摩+Σh局
①局部压力损失：
在通风方案中，主要有转弯引起的局部压力损失，按下列公式计
算：
h局=ξ×ρ×ν2/2pa
式中：
ξ---局部阻力系数
ρ---空气密度，取1.2
ν---转弯管道风速，取30.54m/s
拐弯局部阻力系数计算公式如下：
ξ=0.008α0.75/n0.6
n=R/D式中：
R为拐弯半径（取40m），D为风管直径，取
1.5m，α为拐弯角度。
拐弯局部阻力系数计算得：
ξ=0.008×450.75/26.670.6=0.019
局部阻力得：
h局=0.019×1.5×30.542/2=132.91pa
②沿程压力损失计算：
h=6.5×α×L×Q×g/D=
α--风道摩擦阻力系数，取α=3×10-4kgs2/m3；L--风道长度，取5703m；
Q--风量，取5703/60=95.05m3/s；
g--重力加速度m/s2，取9.81m/s2；
D--风管直径1.5m；
h--沿程摩擦阻力pa；
结论：
根据以上计算结果，选用直径1.5m的风管供风，全压4000（pa）
的风机能满足施工要求。
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