隧道施工通风计算

隧道施工通风计算一、规范规定《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)规定：⑴空气中氧气含量，按体积计不得小于20％。⑵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。⑶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0.5％；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75％；开挖面瓦斯浓度大于1.5％时，所有人员必须撤至安全地点。防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。⑷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。⑸隧道内气温不得高于28℃。⑹隧道内噪声不得大于90dB。⑺隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量，每人应供应新鲜空气3m3/min，采用内燃机械时，供风量不宜小于3m3/(min·kW)。⑺隧道施工通风的风速，全断面开挖时不应小于0.15m/s，在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s。⑼每100m平均漏风率不应大于2％。二、通风方案的确定隧道施工通风主要采用机械通风，其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种，其中后者按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种。它们各有其优缺点(见表1)。表1几种管道式通风方案的比较序号通风方式布置形式优点缺点1压入式—UU ［三一C能很快地排除工作面的污浊空气,拆装简单污浊空气流经全洞2吸出式工作面净化较快，洞内空气较好风机移动频繁，噪声大，管道漏风可造成循环污染3混合式4 衣 q.洞内空气好、净化快噪声大，受空间限制本工程隧道独头掘进长1230m，隧道断面面积为56m2，采用钻爆法全断面开挖，无轨运输。综合考虑隧道独头掘进长度、断面大小、开挖方法、出渣运输方式、设备条件等因素，通过分析比较，确定压入式通风较为适合无轨运输施工，可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，实现快速掘进。三、风量计算⑴按洞内同时工作的最多人数计算风量：Q=q×m×kq—每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取4.0m3/min；m—洞内同时工作的最多人数，50人；k—风量备用系数，取1.15。计算得：Q=230m3/min⑵按排出炮烟计算风量：计算方法一：C5Gb-AlQ= 0tG—同时爆破的炸药消耗量，G=AXlXq,得100.2kg；A—掘进面积,26m2；l—循环进尺，4.0m；q—单位耗炸药量，1.7kg/m3；

b—炸药爆炸时有害气体生成量，取40m3/kg；t—通风时间，取40min；l—炮眼抛掷长度，l=15+G/5,得50.36m。00计算得：Q=230m3/min计算方法二：C2.25G(A—)2Φ∙bQ= 3 临界 t p2t—通风时间，取40min；b—炸药爆炸时有害气体生成量，取40m3/kg；Φ—淋水系数，取0.3；A—掘进面积,26m2；l—循环进尺，4.0m；q—单位耗炸药量，1.7kg/m3；G—同时爆破的炸药消耗量，G=A×l×q，得100.2kg；L—通风距离，1100m；P—百米漏风率，取2%；100P—漏风系数，P= 1 ,得PP—漏风系数，1001001-100100k—紊流扩散系数，取风管口至工作面的距离等于风流的有效射程，即S=4JA=35m,风管直径d=1.8m—=9.7,查表得％=0.53；2dl临界-隧道爆破临界长度，l临界=12.5Gl,得l临界=788m计算得：Q=230m3/min⑶按允许最低风速计算风量：Q=60×V×AV—工作面最小风速，全断面开挖取0.15m/s，分部开挖取0.25m/s，瓦斯隧道取1.0m/s；A—掘进面积,26m2。计算得：Q=230m3/min⑷按稀释和排除内燃机废气计算风量：若采用有轨运输，施工设备均按电动设备配置，此项舍去。若采用无轨运输，洞内内燃设备配置较多，废气排放量较大，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：Q=∑TKNiii=1K—功率通风计算系数,我国暂行规定为2.8～3.0m3/min；N—各台柴油机械设备的功率；iT—利用率系数。i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TiZLC40装载机111400.5015自卸汽车651500.45砼罐车32850.50TH178三臂台车111160.10计算得：Q=230m3/min⑸按按瓦斯绝对涌出量计算所需风量（仅对瓦斯隧道）：CQ×KQ=—CH^ n-n0Q—瓦斯绝对涌出量2m3/min；CH4K—瓦斯涌出的不均衡系数，取1.6；n—工作面允许的瓦斯浓度，取0.5%；n—送入风流中的瓦斯浓度，取0。0计算得：Q=64m3/min⑹计算结果取值：以上计算结果取最大值Q=Max(230,149,785,123)=789ms∕min作为控制设计通风量。考虑漏风因素：据风管厂提供的技术指标采，用PVC增强塑纤布作风管材料百，米漏风率正常时可控制在2%以内。据此计算漏风系数：P= 1 1--LP100100L—通风距离，1100m；P—百米漏风率，取2%。100计算得：P＝1.23则风机供风量应不小于：Q =Q∙P=1253ms∕minmax四、系统风压计算从理论上讲，通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动压与静压之和即为系统需供风压。⑴动压计算：1h=—×γ×V2动2γ—空气密度，1.16kg/m3；V—末端管口风速，按控制设计通风量计算，v= ,得5.6m/s；AX60系统动压：h＝19P动a⑵静压计算：①沿程摩擦阻力：1Lh=-×λ×-×γ×V2摩2dλ—管道摩阻系数，0.025v—管道内平均风速，JQQ∕(πd260)，得12.78m/；max 4d—风管直径，1.2m；L—通风距离，1100m；γ—空气密度，1.16kg/m3；Q—风量计算最大值，789m3/min；Q—风机应提供最小风量，1253m3/min。max计算得：h＝19P摩a②局部阻力：无拐角情况：h≈0.1h＝1.9P局摩 a有拐角情况：1h=×∑ξ×γ×v2局2∑ξ—系数，根据风管拐角角度查表，取1.3；γ—空气密度，1.16kg/m3；TOC\o"1-5"\h\zv—管道内平均风速，jQQ∕(πd260)，得12.78m/；max 4计算得：h＝19P局a系统静压：h=h+h＝20.9P静摩局 a⑶系统风压：h=h+h＝30.9P动静 a通风管径越大，则系统阻力越小，根据全断面掘进时断面尺寸，施工机械和衬砌台车的尺寸，设计时按φ1.2m风管计算。五、设备选型设备选型关系到整个方案的成败，是通风系统运行好坏的基本保证。在立足现有、国产设备的基础上，我们采用了天津产88-1型轴流式风机，其功率为55KW×2，风量达1000m3/min，全压5000Pa。它具有空气流动性能好、效率高、节省能量、噪音低、结构紧凑、安装方便等特点。风管