隧道通风、排水计算

隧道通风计算施工用风计算风量计算单口钻爆施工总耗风量考虑15台型号为TY28风动凿岩机同时施工，计算如下:Q=（1+K备）（K∑Q+Q漏）Km其中K备—空压机的备用系数，取0；∑Q--风动机具所需风量，m3/min；Q漏=a∑L—管路及附件的漏耗损失；a每公里漏风量，取1.6m3/min；K—同时工作系数；Km--空压机海拨影响系数，取Km=1.03风枪单台耗风量5m3/min，K取0.8；K备取0，喷射机单台耗风量9.0m3/min，K取1.0。则Q=（1+0）×（15×5×0.8+1×9×1.0+1.6×2.5）×1.03=74.19m3/min。空压机选择及布置根据计算选用4台20m3/min电动空压机，备用1台内燃空压机12m3/min。压风管设置（采用管径20cm）：管道要求平顺，接头密封，防止漏风；压风管道在总输出管道上，必须安装总闸阀以便控制和维修管道，主管道每隔400米应分装闸阀，根据施工要求，在适当地段加设三通接头和50mm闸阀各一个，以便备用，管道前端距开挖面距离保持在30m左右，并用高压软管接分风器，通往各工作面的软管长度不大于50m，与分风器连接的胶皮软管长度不大于15m；管道在洞内应设置于电缆、电线的另一侧，并与运输道路有一定距离。隧道通风计算隧洞施工通风方式主要有管道式通风（即独头通风）和巷道式通风两大类，本段施工通风采取前期管道式通风的通风方式。通风设计洞内施工所需风量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内燃机械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。主要计算参数根据通风方案，隧道独头通风的距离按照2500m计算，其余的计算不在此处详细罗列，具体计算数据见风量计算结果。本处计算风量时独头通风距离取2500m。1）施工通风需风量计算（1）按洞内要求最低风速：Q1=V·S·60=0.15×87×60=783m3/min（2）按洞内最多工作人员施工作业：Q2=k·m·q=1.25×50×3=187.5m3/min（3）按30min内排除爆破炮烟：G=S·l·g=87×3×0.8=208.8KgLS=15+G/5=15+208.8/5=56.76mV1=S·Ls=5x=6×56.76=3178.56m3V2=a·G=40×10-3×208.8=8352m3Q3=V1-(KV1t+1/V2)1/t=V1[1-(KV1/V2)1/t]=3178.56×[]=634.96m3/min（4）按稀释内燃机作业废气：Q4=ni·A=3×（173×3+111×2）=2223m3/min综上所述，隧道内所需最大风量为：QMax=（Q1、Q2、Q3、Q4）=2223m3/min通过上述计算，昭平隧道进口最大需风量为2223m3/min。2）通风机所需提供风量计算Q风机=22331-0.0225001003）风压计算（1）局部阻力根据施工需要，风管转弯半径为1500m，转弯角度α取60°，规划采用风管规格为φ1.5m，空气密度为1.2，风管转弯速度48.3m/s，风道摩擦阻力系数取α=3×10-4kgs2/m3，风道长度即最大掘进长度为2500m，重力加速度取9.81m/s2。n=R/D=1500/1.5=100ξ=0.008×α0.75/n0.6=0.008×60×0.75/100×0.6=0.002733局部阻力为：F局=0.002733×48.32/（2×9.81）×1.2=0.43pa（2）沿程摩擦阻力损失F摩=6.5·α·L·Q·g/D=6.5×3×10-4×2500×44.1×9.81/1.5=1438pa因此，损失总风压为：F=F局+F摩=0.43+1438=1438.43pa隧道洞口配置共1台220Kw轴流风机，一台110KW轴流风机，并配置两道φ1500mm的风管通风。随着隧道加深根据情况增加局扇保证掌子面新鲜。隧道排水计算根据施工进度计划，K118+812～K109+840由隧道出口段进行施工，该段落对于出口为反坡，坡度为1.99%，隧址区涌水量为6085.6m3/d。洞内水向工作面汇集，需要及时抽排，以防止施工掌子面水积聚过深，影响隧道围岩的稳定和危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全，影响正常的施工生产。本隧道反坡排水，需采用机械排水，设置多级泵站接力排水，工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑内，其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑内或泵站水池内，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内，如此由固定式排水泵站接力将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站水仓容量按10min涌水量设计，并考虑施工和清淤方便综合确定；临时集水坑根据汇水段汇水量大小确定。工作水泵系统，按使用1套，备用1套，针对隧道涌水量大时要适当增加工作水泵。图7.3-1反坡排水示意图抽水机配置出口反坡排水最长距离为1000m，最大涌水量考虑排水能力，选用大流量、中扬程抽水机，设备分阶段投入。拟定排水设备为单级双吸离心泵，流量320m³/h，扬程35m，功率45Kw。泵站级数：采用如下公式计算：泵站级数：m=（L×Z）/（h×r）L：反坡抽水长度，Z：隧道排水坡度，L×Z=高差h：水泵扬程，h=35mr：折减系数，取0.79。m=（1000*0.0199）/（35*0.79）m=0.72在施工中设1级泵站。集水井布置及容量泵站集水井容量按10分钟最大涌水量考虑，集水井布置于此段隧道车行通道内。6085.6÷24÷60×10≈42m3设计集水井尺寸5.5m×3m×3m，容量49.5m3。集水井用5mm厚钢板焊制。抽