隧道通风设计计算及供电计算

1、通风设计及配电方案1. 通风设计1.1. 通风标准 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：Ø 空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。Ø 粉尘容许浓度，每立方米空气中含有10%以上的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。Ø 瓦斯隧道施工通风应符合铁道部现行铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120）的有关规定。Ø 瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。Ø 开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员

2、必须撤至安全地点并加强通风。（瓦斯爆炸的几个条件：瓦斯浓度在516%之间，低于5%，高于15%不会爆炸。有火源（瓦斯的引火温度为650750）。氧气的浓度12%（不低于）。供电设备的“三专”、“两闭锁”。施工中必须采用电力双循环和单独的照明系统，应用矿用许可炸药和矿用许可的电雷管（单独存放）Ø 有害气体最高容许浓度：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；2) 二氧化碳按体积计不得大于0.5%；3) 氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。Ø 隧道内气温不得高于28。

3、Ø 隧道内噪声不得大于90dB。1.2. 通风方式通风机通风系统的基本布置形式有压入式、抽出式（或压出式）、混合式。Ø 压入式通风机或局部扇风机把新鲜空气经风筒压入工作面，污浊空气沿隧洞流出。压入式通风优点：有效射程大，冲淡和排出炮烟的作用比较强，可以用柔性风管。压入式通风缺点：长距离掘进排出炮烟需要的风量大，通风排烟时间较长，回风流污染整个隧道。压入式通风须注意以下两点：1）通风机安装位置应与洞口保持一定距离，一般应大于30m；2）风筒出口与工作面保持一定距离，可以控制在4070m，伸缩式风筒可尽量工作面。Ø 抽出式通风机或局部扇风机经风筒把工作面的污浊空气抽出

4、，新鲜风流沿隧道流出。抽出式通风的优点：在有效吸程内排烟效果好，排除炮烟所需的风量小，回风流不污染隧道。抽出式通风的缺点：必须用硬质风筒，有效吸程很短，与工作面布置冲突，不宜布置在瓦斯隧道内。Ø 巷道式通风在开挖长隧道时，为了缩短通风距离，利用辅助坑道或钻孔等作为通风的进风或出风管路的通风方式。Ø 混合式通风采用压入式和抽出式和巷道式通风配合的通风方式。适合于大断面长距离隧道通风，但布置复杂，维修养护工作量大。1.3. 通风计算Ø 压入式或抽出式通计算(1) 计算通风需要量取下面四种计算中的最大值作为通风管末端需风量Qi按洞内最多作业人数计算： Q=qmk(m3/

5、min)；式中 q-每人每分钟呼吸所需空气量q=3m3/minm-同时工作人数k-风量备用系数，取k=1.15按稀释和排除内燃机废气计算风量：供风量应足够将内燃设备所排放的废气全面稀释和排出，使有害气体降至允许浓度以下，计算可按下式计算：式中: K-功率通风计算系数,我国暂行规定为2.83.0m3/min Ni-各台柴油机械设备的功率 Ti-利用率系数根据不同的工况的组合，计算出配置的内燃设备功率，按内燃机械工作需要新鲜空气量计算一个工作面内燃设备配置表机械名称配置台数工作台数单机功率（kW）内燃机利用系数TiPC200挖掘机111100.6ZLC50B装载机211450.5015自卸汽车84

6、1500.45砼罐车42850.50、按允许最低平均风速需风量计算Q=60AV；式中 Q需风量 m3/minA隧道断面积，m2。V最低平均风速，m/s；按允许最低平均风速全断面开挖取0.15m/s，辅助坑道取0.25m/s，但均不应大于6m/s；、按稀释炮烟需风量计算 按一次爆破最大炸药用量验算:压入式：a（a.B.H.伏洛宁公式）式中 Q工作面风量（m3/min）t洞内排烟时间(min)G同时爆破的炸药量(kg)A巷道断面积L通风区段长度，不得大于极限长度b（ 添加淋水系数K的B.H.伏洛宁公式）；K紊流扩散系数，取0.8；c吴中立公式（简化型）式中符号意义同前，适用范围：L150200m。

7、d按照爆破后稀释一氧化碳（CO）至许可最高浓度的计算公式：该方法考虑到放炮后的瞬间工作面附近一段距离内即已充满了炮烟。（这段距离即炮烟抛掷长度L抛）15+G/5K风量备用系数，取1.10。e赖涤泉（隧道施工通风与防尘）式中 P风管漏风系数L隧道长度或临界长度，取两者最小值。吸出式通风：a（aBH伏洛宁公式）电雷管起爆：15+G/5火雷管起爆：15+Gb日本公式式中 R效率系数，吸出式R0.4b爆破1kg炸药生成的CO量，b40L/kg炸药；c巷道内容许的CO浓度，c0.008%；混合式通风：a式中吸出式风管末端到工作面的距离，m；压入风机应送入的风量，m3/min，1.11.2式中吸出风机应吸

8、出的吸风管口风量，m3/min。b日本公式式中 R效率系数，吸出式R0.6(2) 高海拨地区的风量修正由于高海拔地区的大气压力降低，故对总风量Q高应按下式修正：式中高海拔地区需要的风量，m3/min；P高高海拔地区的大气压力，mmHG空气密度也要适当修正。(3) 漏风计算在风管的接头，缝合等处都存在漏风现象，所以在进行风压计算和选择风机时，必须进行漏风计算。风管漏风系数，达西系数，一般取0.015；l风管长度m通风机供风量Qj=PcQi；(4) .风机风压通风机的风压用来克服沿途所以的阻力，在数值上等于风道（或风管）的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。Hf=H摩擦+HD+H其他RfQjQi/3600

9、+HD+H其他式中 Qj通风机供风量，取设计风量，m3/min； Qi管道末端流出风量，m3/min；HD隧道内阻力损失，可取50；H其他其他阻力损失，可取60；风阻系数Rf=6.5L/D5，摩阻系数；D风管直径，m。L通风管长度，m。(5) 风机功率计算W=QHK/（60） 式中：Q风机供风量 H风机工作风压 风机工作效率，取80% K功率储备系数，取1.05(6) 通风设备选择通风设备应在风机功率计算结果下选择，还应满足风量和风压的要求，并以符合性能曲线图最佳点为宜。Ø 巷道式通风计算(1) 通风阻力计算式中：局部阻力系数i隧道内沿程磨擦阻力系数；Li隧道的长度，m；di隧道内的

10、水力直径，m；di4×A/U，隧道断面周长U；断面净空A。Vi隧道内所需满足的风速m/s；Q最大=Q最低循环风速+Q其它掌子面；Vi= Q最大/A/60；空气容重；取1.273kg/m3(2) 选取某型射流风机。Pj正=·Vj2··（1-）·K，pa；式中 Pj正单台通风机克服的阻力K喷流系数；Vj射流风机出口风速； m/s面积比； =Fj/Fs；Fj射流风机的出面积； FS隧道横断面积；速度比 ； 正=Vs/Vj；Vs洞内风速； m/s(3) 射流风机台数的计算所需射流机台数 ：n=Pc/Pj式中：n一射流风机台数 Pc一通风阻力2. 配电方

11、案Ø 总体变压器配置变压器的容量，可按下式计算:P变1.05P计式中 P变变压器容量（KVA）1.05功率损失系数。现场临时供电，包括施工动力用电和照明用电简化公式：P计计算用电量（kw）；1.24用电不均衡系数全部施工动力用电设备额定用电量之和，电焊机额定容量（KVA）洞内照明设备额定用电量之和洞外照明设备额定用电量之和。K1全部施工动力用电设备同时使用系数K2电焊机同时使用系数K3洞内照明设备同时使用系数K4洞外照明设备同时使用系数。用电设备功率因素，施工最高为0.750.78，一般为0.650.75。同时使用系数用电名称数量需要系数电动机310台K10.71130台0.630台

12、以上0.5空圧机、碎石机等10台以下0.7510台以上0.7挖掘机、装碴机、提升机5台以下0.65台以上0.5搅拌机、喷射机等10台以下0.710台以上0.6通风机0.8抽水机0.7加工厂动力设备0.5电焊机310台K20.610台以上0.5洞内照明K31.0洞外照明K40.87Ø 高压进洞导线上引起的电压降必须控制在允许范围内，以防止在远处的用的设备不能启动。一般电压380/220V，有效供电距离在500m以内。当隧道内用电设备与变压器距离超过500m，必须采取高压进洞措施。具体供电距离L可根据配电导线截面的电压降公式反算。一般照明允许电压降为2.5%5%；电动机电压降不超过

13、77;5%；对现场临时网路取7%。隧道规范中允许有10%的电压降。配电导线截面的电压降可按下式计算，7%导线电压降（）各段线路负荷计算功率（KW），即计算用电量L各段线路长度（m），即供电距离；C材料内部系数，根据线路电压和电流种类选取。材料内部系数线路额定电压（V）线路系统及电流种类系数C值铜线铝线380/220三相四线7746.322012.87.751103.21.9360.340.213. 高压风输送工程施工压缩空气需要量可按下式计算：式中Q1压缩空气需要量（m3/min）； m某型号风动工具的数量；K同一时间开动使用系数。q某型号风动工具的空气消耗量（m3/min）同一时间开动使用系

14、数K联结的工具器具数12346710112025以上K10.90.80.70.60.5空气压缩机生产率计算工程施工使用的空气压缩机生产率按下式计算：P=（1.31.5）式中P空气压缩机生产率（m3/min） Q压缩空气需要量（m3/min）1.31.5考虑网路的损失系数，包括漏气损失、空压机内风量损失。根据计算的压缩空气需要量，即可选择空气压缩机的规格及台数。冬期施工时空气的消耗与空气管道的冷却有关，应增加2025%。根据需要压缩空气流量，可按下表选择压缩空气输送管管径。压缩空气输送管道最大长度不应超过1.52.0km，以不超过0.5km较适宜。压缩空气管道计算直径选择表压缩空气流量表（m3/

15、min）压缩空气管道的长度（m）102050100200300400500管道计算直径（mm）6334043495864647073340465464707076837434958647076769374349586476768210404652587076828215435264708288949420495876828810010611325546476881001061131195070829410612513114314310088106119137162176180192压缩空气管径流量压降表管径流量压力损失503005553.877.160.000080.000307070510409.1013.160.000090.0002080975140