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隧道施工通风作业工艺标准

FHEC-SD-12-2-2007

1适用范围

适用于不包括瓦斯隧道在内的各类隧道的施工通风。

通风方式应根据隧道长度、施工方法和设备条件等确定。

所穿过的岩层不产生有害气体的短于300m的隧道或导坑贯通后的隧道，在洞内气体满足国家劳动保护要求时，施工可利用自然通风，其他情况均需采用机械通风。

2应用的国家规范、行业规范及标准

2.1中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》JTJ042-94

2.2中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-1996

3施工准备

3.1技术准备

3.1.1根据隧道施工方法、设备条件、掘进长度、开挖面积以及污染物质的含量与种类确定通风方式，编制施工通风方案。

3.1.2对有关技术人员进行培训，成立一个专门小组进行施工通风设备的安装、检测、维护和日常施工通风管理。

3.2机具准备

3.2.1通风机：

轴流式风机

3.2.2通风管：

刚性风管（薄钢板、镀锌铁皮、玻璃钢、聚氯乙烯塑料板等），柔性风管（维尼纶涂胶皮、混织胶皮布、维尼纶聚氯乙烯人造革等）

3.2.3风门：

普通风门（由木或铁皮制作）、自动风门（电动式、气动式、水动式、机械式）

3.2.4有害气体检测仪、消音箱

3.3材料准备

安装风机所需的基础螺栓、锚杆。

3.4作业条件

3.4.1凿岩钻孔、爆破、出渣、运输、喷锚衬砌等工序施工时均应进行通风，主要地点是工作面。

3.4.2风机距洞口30m以上，避免洞内流出的污浊空气重新进入洞内，形成部分循环风。

4施工操作工艺

4.1工艺流程图

通风方式选择与布置风量计算风压计算选择通风设备设备布置安装质量检查

4.2操作步骤及方法

4.2.1通风方式选择与布置

通风方式的选择与布置应根据施工方法、设备条件、掘进长度、开挖面积以及污染物质的含量与种类等情况确定。

通风机通风系统的基本布置形式有送风式、排风式和混合式三种。

单一的送风式或排风式通风，适用于中、短隧道；混合式通风适用于长、特长隧道，以排风式管路作为通风主管道，送风式为局部通风；隧道采用有轨运输时，宜采用排风式或混合式通风；隧道采用无轨运输时，宜以送风式通风为主，或用送排风两用式风机；隧道设有辅助坑道时，则可利用辅助坑道作为通风巷道。

4.2.2风量计算

洞内施工所需通风量应根据洞内同时工作的最多人数所需要的空气量、或使同一时间爆破的最多炸药用量产生的有害气体降低到允许浓度所需要的空气量、或使同时在洞内作业的柴油机产生的有害气体稀释到允许浓度所需要的空气量、或满足洞内允许最小风速要求等条件进行计算确定。

以其中最大者选择通风设备。

1按洞内同时工作的最多人数计算风量

Q=qmK

式中：

Q——计算风量，m3/min（下同）；

q——洞内每人每分钟所需新鲜空气量，m3/min，按每人每分钟3m3计算（围岩溢出有害气体时，按每人每分钟4m3计算）；

m——洞内同时工作的最多人数；

K——风量备用系数，取1.10～1.15。

2按满足洞内允许最小风速要求计算风量

Q=60sv

式中：

s——坑道断面积，m2；

v——允许最小风速，导坑应不小于0.25m/s，全断面开挖时应不小于0.15m/s，但均不应大于6m/s。

3按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量

（1）风管式通风

①送风式通风

式中：

t——通风时间，min；

A——1次爆破的炸药用量，kg；

S——坑道断面积，m2；

L——通风区段长度，m。

使用上述公式时，若考虑的通风区段长度L大于极限长度L极限，式中的L应该用L极限代替。

L极限按下式确定：

式中：

K′——紊流扩散系数，K′=0.8；

b——爆破1kg炸药生成的CO量，b=40L/kg炸药；

c——坑道内容许的CO浓度，c=0.008%；

其余符号意义同前。

②排风式通风

式中：

L抛——炮烟抛掷带长度，m；

火雷管起爆：

L抛=15+A（m）；

电雷管起爆：

L抛=15+A/5（m）。

其余符号意义同前。

③混合式通风

式中：

VL——吸风管口至工作面整段坑道的容积（m3），

VL=LV×S，

其中：

LV——吸风管口至工作面的距离（m），一般为22～25m左右。

（2）巷道式通风

式中：

A——同时爆炸的炸药用量，kg；

b——一公斤炸药爆破时所构成的一氧化碳体积（L），参见表1，计算时，一般

采用b=40L；

t——通风时间，min；

一公斤炸药产生有害气体统计（L）表1

气体名称

防水硝铵炸药

2#岩石硝铵炸药

1#粒状硝化甘油

2#粒状硝化甘油

9.8

13.43

14.03

8.16

36.40

43.50

44.47

56.07

2.97

3.04

3.57

3.89

0.73

0.37

0.49

0.69

换算为CO共计

29.11

33.19

37.24

33.45

41.50

45.41

47.66

50.56

平均

31.15

35.35

43.71

54.11

注：

有害气体统一换算成CO，1L的NO换算成6.5L的CO。

4按照爆破后稀释一氧化碳（CO）至许可最高浓度的计算风量

式中：

t——通风时间，min；

A——1次爆破的炸药用量，kg；

K——风量备用系数，K=1.10；

5按洞内使用内燃机的废气污染计算风量

稀释有害气体风量计算的基本公式：

式中：

q——柴油机废气排量（m3/min）,

①

其中：

V——汽缸的工作容积（m3）；

n——柴油机的转速；

β——吸气系数，自然吸气β=1；齿轮增压β=1.2；

②

其中：

N——柴油机功率（kW），

K——单位耗油量（kg/（kWh）），

α——烧1kg柴油所需供应的空气量（m3/kg），可按α=20.83（m3/kg）

计算；

c——废气中有害气体浓度（%）；

y——有害气体最大允许浓度（%）；

δ——稀释系数

；

η——安全系数（1.5～2.5）。

以上①、②分别计算，取其最大值。

6高海拔地区的风量修正

由于高海拔地区的大气压力降低，对总风量应按下式修正：

式中：

Q高——高海拔地区大气压力，见表2；

Q——正常条件下计算的风量。

海拔高度与大气压力（P高）的关系表2

海拔高度

（m）

1600

2000

2600

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4400

5000

大气压力P高（kpa）

6.119

5.845

5.423

5.158

5.031

4.903

4.776

4.648

4.531

4.305

3.972

7竖井掘进通风量的计算

对于竖井爆破后的通风以送风式为佳，当竖井深度超过300m时，则应采用混合式通风。

式中：

t——通风时间，min；

A——1次爆破的炸药用量，kg；

S——竖井断面积，m2；

L——竖井深度，m；

K——考虑竖井淋水使炮烟浓度降低的系数，见表3；

——风管漏风系数，见表4。

竖井内炮烟浓度降低系数（K值）表3

级别

巷道特征

系数K

工作面涌水在1m3/h以下的各种深度的干燥井筒以及深度不大于200m的含水井筒。

巷道全长均穿过干燥岩石的井下倾斜巷道和水平巷道。

0.8

深度大于200m，有淋水，工作面涌水量在6m3/h以下的含水井筒。

巷道局部穿过含水岩石的井下倾斜巷道和水平巷道。

0.6

深度大于200m的含水井筒，其淋水如淋雨般大，工作面涌水量在6～15m3/h范围。

巷道全长均穿过含水岩石或是采用水幕的倾斜巷道和水平巷道。

0.3

深度大于200m的含水井筒，其淋水如下大雨，工作面总涌水量大于15m3/h。

0.15

竖井风管的漏风系数（

值）表4

竖井深度

风管直径（mm）

500

600

700

800

900

1000

300

400

500

600

700

800

900

1000

1.32

1.51

2.07

——

1.21

1.35

1.53

1.69

2.0

2.16

——

1.17

1.28

1.40

1.54

1.71

1.89

2.12

2.34

1.13

1.20

1.29

1.39

1.50

1.64

1.80

1.96

1.12

1.19

1.28

1.36

1.46

1.57

1.42

1.82

1.07

1.11

1.16

1.20

1.27

1.34

1.42

1.46

8漏风计算

按照上述各种公式计算风量，均未考虑漏风而损失的风量，故洞内实际所需总风量Q需应为

Q需=PQ

式中：

P——漏风系数；

Q——计算风量（m3/min）。

1）风管的漏风

在管道通风中，漏风系数P值与风管接头安装是否严密有关。

对长度和直径不同的金属风管的漏风系数，可参考表5。

胶皮风管漏风，视接头漏风情况可以概略计算，即在前20节风管内每个接头漏风约为1%，而以后每个接头漏风则为0.5%。

一般按标准安装并处于良好状态时，每节长20m的胶皮风管漏风系数可参考表6。

塑料风管，每节长10m，在安装符合标准的情况下，其漏风系数可参考表7。

风管百米漏风率

式中：

P漏100——100m长风管的漏风率；

L——风管全长（m）；

Q扇——局部通风风量（m3/s）；

Q末——局部通风末端风量（m3/s）。

一般要求风管百米漏风率不得大于10%。

金属风管漏风系数P参考值表5

风管长

（m）

单个接头漏风系数K0

风管每节为3m及下列

直径（m）时的漏风系数

风管每节为4m及下列

直径（m）时的漏风系数

0.5

0.6

0.7

0.8

0.5

0.6

0.7

0.8

100

0.001

0.003

1.02

1.09

1.01

1.06

1.01

1.04

1.01

1.03

1.02

1.06

1.01

1.04

1.01

1.03

1.008

1.02

200

0.001

0.003

1.08

1.27

1.06

1.21

1.05

1.16

1.03

1.16

1.06

1.19

1.04

1.15

1.02

1.11

1.02

1.06

300

0.001

0.003

1.16

1.51

1.12

1.38

1.09

1.29

1.06

1.18

1.10

1.37

1.08

1.28

1.06

1.22

1.04

1.12

400

0.001

0.003

1.25

1.82

1.19

1.60

1.15

1.46

1.10

1.32

1.16

1.61

1.12

1.45

1.10

1.34

1.06

1.23

500

0.001

0.003

1.36

2.25

1.27

1.90

1.21

1.62

1.14

1.45

1.25

1.88

1.18

1.65

1.14

1.51

1.08

1.32

600

0.001

0.003

1.49

2.76

1.36

2.25

1.28

1.93

1.19

1.57

1.27

2.22

1.25

1.87

1.18

1.66

1.12

1.45

700

0.001

0.003

1.63

3.44

1.47

2.75

1.36

2.20

1.27

1.79

1.48

2.60

1.32

2.17

1.28

1.85

1.16

1.56

800

0.001

0.003

——

1.58

3.35

1.45

2.63

1.33

2.05

——

1.41

2.57

1.30

2.13

1.22

1.74

900

0.001

0.003

——

1.72

3.65

1.54

2.89

1.36

2.25

——

1.57

2.74

1.39

2.28

1.25

1.87

1000

0.001

0.003

——

1.65

3.42

1.50

2.52

——

1.46

2.62

1.28

2.07

注：

表中同格内上行值为风管接头用橡皮或油封衬垫密封，螺栓完全拧紧。

下行值为风管接

头用马粪纸或麻绳密封，螺栓完全拧紧。

胶皮风管漏风系数P值表6

风管长度（m）

100

150

200

250

300

400

500

600

700

800

漏风

系数

1.04

1.08

1.11

1.14

1.16

1.19

1.25

1.30

1.35

1.38

1.43

聚氯乙烯塑料风管漏风系数P值表7

风管

长度（m）

风管

直径（m）

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0.5

0.6

0.7

0.8

1.019

1.014

1.010

1.008

1.045

1.036

1.028

1.022

1.091

1.071

1.053

1.040

1.045

1.112

1.080

1.067

1.157

1.130

1.108

1.090

1.230

1.180

1.145

1.260

1.230

1.261

1.188

1.153

——

1.330

1.237

1.195

——

1.288

1.229

——

1.345

1.251

注：

本表中单个接头漏风系数K0=0.003。

2）风门（风墙）的漏风

风门漏风量Q漏的计算：

（m3/s）

式中：

h——风门所承受压差（daPa）；

s——风门面积（m2）；

K——指数，当风流为层流时K=1，当风流为紊流时K=2，当风流为混合流时

K=1～2。

风门的漏风量，主要在于风门结构是否严密，不同的风门质量，其漏风系数可参考表8。

风门漏风系数表8

类型

漏风系数

砖墙包铁皮风门，边缘是毛毡或胶皮垫

砖墙木门（普通）

板条墙（二面抹灰浆）普通木门

板条墙（二面抹粘土）普通木门

0.015~0.04平均0.03

0.03~0.0545平均0.04

平均0.03

0.059~0.09平均0.06

4.2.3风压计算

通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道（或风管）的沿途摩擦阻力和局部阻力之和。

1摩擦阻力计算

无漏风的

有漏风的

式中：

h摩——摩擦阻力损失（daPa）；

Q扇——风管始端风量（或风机风量）（m3/s）；

Q末——风管末端风量（或工作面的风量）（m3/s）；

R——风阻值（kμ），对巷道

；

对圆管

其中：

α——摩阻力系数或风阻值，见表9及表10，巷道阻力参考表11。

L——风管（巷道）长度（m）；

ρ——巷道断面圆周界（m）；

S——断面积（m2）；

d——风管直径（m）。

风管摩擦阻力系数α值及1m长风阻率γ表9

风管直径

（mm）

500

600

700

800

900

1000

金属

风管

0.00035

0.00032

0.00030

0.00025

0.00023

0.0730

0.0260

0.0116

0.0049

0.0024

0.0016

塑料

风管

0.00016

0.00015

0.00013

——

0.03330

0.01524

0.00500

0.00258

——

胶皮风管的风阻值表10

长度（m）

直径（mm）

100

150

200

250

300

400

500

600

700

800

900

1000

500

5.2

10.7

15.5

20.3

25.5

30.9

41.2

51.6

63.4

73.1

83.7

94.2

107.2

600

2.1

4.3

6.1

7.9

9.9

11.9

16.3

19.9

21.3

27.6

31.9

36.2

40.7

巷道阻力系数α值表11

项别

施工地段及其支护特征

α值

成洞，用混凝土砌筑

成洞，用块石砌筑，带有角面

用木料支撑的全断面开挖隧道

用金属拱架木模板支护的隧道

上导坑，有支撑

下导坑，有支撑，但中间没有加强支柱

下导坑，双道中间有支柱

下导坑，没有支撑

用木料框架支撑的漏渣孔

拱部扩大

完成拱部衬砌，马口未开挖

挖底

风道

0.0004～0.00045

0.0006～0.0008

0.0012

0.001～0.0012

0.0025

0.0020～0.0025

0.030～0.0040

0.0011～0.0020

0.0026

0.0055～0.0060

0.0010～0.0012

0.0010

0.0040

2局部阻力损失计算

局部性的压力损失，是由于影响风流的各种局部原因所引起的，如风道缩小、扩大、转弯等。

可按下式计算：

式中：

——局部阻力损失，（daPa）；

——对于每一种独立形式的局部阻力系数，参考表12；

v——风流经过局部断面形状变化后的速度（m/s）；

γ——空气比重，γ=1.2kg/m3；

g——标准重力加速度，g=9.81m/s2。

局部阻力系数表12

项别

局阻发生的地点

图示

ξ值或C值

风流由洞口进入成洞

——

0.60

由成洞进入扩大及下导坑由扩大至上导坑

——

0.46

风流由上导坑进入漏斗

——

0.70

风流由漏斗进入导坑

——

7.20

风流由导坑单道进入双道断面

——

1.70

风流欲导坑双道进入单道断面

——

1.00

风流由平行导坑进入风道

——

0.50

下导坑转135º进入通道

C=0.28

通道转45º~60º进入平行

导坑

C=0.04

圆转角30º~120º

R/d

120

1.5

0.08

0.11

0.14

0.175

0.20

2.0

0.07

0.10

0.12

0.15

0.17

折拐10º~170º

100

0.018

0.164

0.654

1.471

1.800

110

120

130

150

170

2.13

2.62

2.854

3.6

5.07

之字形拐弯30º~60º

L/d

0.2

0.75

1.6

1.63

1.64

各种风管突然扩大或突然缩小的值（S1，2为风管断面）

S1/S2

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.01

0.04

0.09

0.16

0.25

0.36

0.49

0.64

0.81

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

3其它局部阻力h其它计算

在巷道通风中，为考虑施工中如开挖马口、中槽等其它因素增加的阻力，h其它应适当增加20%～30%。

使用风管通风时，h其它一般可考虑增加5%～10%。

4总阻力计算

h总=h摩总+h局总+h其它（18）

式中：

h总——总阻力损失；

h摩总——摩擦阻力损失之和；

h局总——局部阻力损失之和。

4.2.4选择通风设备

1通风管

通风管直径应根据坑道断面、通风量和风管长度综合考虑确定。

长距离送风宜尽量选用大直径风管，当受坑道净空限制而采用较小直径且风管阻力损失过大时，可用间隔串联风机的办法来满足风压的要求。

直径600mm及以下的风管多用在导坑等小断面开挖。

全断面开挖的长大隧道，宜用直径为800～1000mm的风管。

压风管多采用软质橡胶管，吸风管应采用硬质金属管或玻璃钢管。

选择风管，除了考虑技术上可行外，还要考虑经济上合理。

风管直径小，成本低，但耗电量大。

风管直径大，成本高，但单机送风距离长，耗电量小。

根据工程实际情况，尽量选用大直径、风阻低的风管。

2风门

巷道式通风一般应在平导口处和横通道内设置风门，用以切断风流避免形成通风回路。

在平导口处一般设置既可行人又能通过车辆的自动风门，在横通道内一般设置人力开启的行人木制风门。

3通风机

通风机的选择应符合以下要求：

1）根据计算风量Q和风压h总，结合通风方式及布置选择风机的类型，一般多选用轴流式风机；

2）根据网络（阻力）特性曲线按照产品样本所提供的风机性能曲线或性能表确定风机的型号及工况点；

3）为使风机运转平稳，轴流式风机选用的最大风压，不宜超过其性能曲线峰点处最大压力的0.9倍，且须位于驼峰的右侧；

4）选择局扇时须与风管直径的选择相结合。

一般风机的直径不宜大于风管的直径；

5）长距离风管送风时，为满足风压的要求，可采用相同型号风机等距离间隔串联方式。

这样既便于施工，并能减小风流对风管壁的压力，有利于风管的轻型化；

6）有时为满足风量的要求，可采用两台同型号风机并联。

此时，可用单路大直径风管送风，也可用两路较小直径的风管送风，但要进行综合比较确定。

7）通风机应有适当的备用量，宜为计算能力的50%。

电动机功率按下式计算：

式中：

Q——风机工况点风量（m3/s）；

h——坑道总负压（风机工况点风压）（daPa）；

102——功的换算值，102kg•m=1kW；

η1——与风机工况点对应的效率（静压效率）（查性能曲线图）；

η2——机械效率，皮带

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