1--施工通风设计的原则.doc

1、1 施工通风设计的原则(1)适当提高工作面的供风标准。在风量计算中各参数选取时宜坚持增加风量的取值倾向。(2)风量的增加必然导致管道损失增加。电能消耗增加。为节约电能，必需采用较大直径的通风管道。但管道直径增大也要求较大的斜井断面满足安装管道的要求，导致工程量及投资增加。这必须权衡这两个方面作较优的选择。为此，建议正洞和斜井中的通风管道直径为 1.8m。(3)为了实现较好的节能降耗的效果，尽量采用双级调速轴流式通风机。当要求风量大时，风机以高转速运行；当要求风量较低时，风机可以较低转速运行。(4)为降低设备购量和便于管理，同一标段的各工区配置的设备型号规格不宜过多、过杂。射流风机的数量亦不宜过

2、多。(5)坚持“以人为本”、改善环境、确保安全、节约能源、节约投资的设计原则。2 设计依据及参数(1)铁道部铁路隧道施工标准TB10204-2002(2)正洞全断面开挖，有效爆破深度取 4.0m，3 座隧道的开挖面积相同，A正 =132m2；斜井和平导的最大循环进尺取 3.0m，斜井开挖面积取 A 斜 =42m2，平导A 斜 =25.8m2。(3)单位体积岩石炸药用量：全断面开挖取 1.3kg/m3；斜井或导洞开挖取1.5kg/m3。(4)排除炮烟通风时间：全断面开挖取 30min，平导和斜井均取 15min；(5)软管百米漏风率，取 =1.0%2.0%之间；(6)巷道通风时风门等漏风率取 1

3、.5%；(7)洞内柴油机采用安装废气净化装置后的用风指标取 ；(8)取管道的沿程摩擦阻力系数即达西系数 0.0120.015；(9)对自卸汽车汽车内进行设计标准车速为 10km/h，具有 5左右的坡度或者出现路面不平整时，车速为 5km/h。二、施工通风的工作面风量计算1 正洞施工通风风量计算(1)按施工隧洞内的最多人数计算风量洞内每人每分钟需要新鲜空气量按 q =3 m3/min，风量备用系 k=1.2，同时最多工作人数按 m=60 人计算。则Q1=kmp=1.2603=216m3/min(2)按最低允许风速计算风量按最低允许风速 =0.15m/s，则工作面风量：Q2=60VS=600.15

4、132=1188 m3/min(3)按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量单位炸药用量 1.3kg/m3，循环进尺量 3.5m。开挖断面积 A=132m2，则一次爆破炸药用量 G=1.3(1324.0)=686.4kg。炮烟抛掷长度：L0=15+G/5=15+686.4/5=152.3m取爆破后通风时间 t=30min，压入式通风工作面要求新鲜风量计算公式，即：伏洛宁公式：=1696m3/min从从以上计算结果比较，按排除炮烟计算风量是所有计算风量中最大的，工作面的设计风量暂取排除炮烟风量 Q=1696m3/min。平均风速：=0.21m/s。2 斜井施工所需的风量(1)按施工隧洞内的

5、最多人数计算风量洞内每人每分钟需要新鲜空气量按 q =3 m3/min，风量备用系 k=1.2，同时最多工作人数按 m=50 人计算。则Q=kmp=1.2503=180m3/min(2)按最低允许风速计算风量按最低允许风速 =0.15m/s，则工作面风量：Q=60VA=600.1540=360 m3/min(3)按洞内同一时间内爆破使用的最多炸药用量计算风量平导及斜井开挖断面取 42m2，单位炸药用量 1.5kg/m3，最大循环进尺量3.0m，一次爆破炸药用量 G=1. 5(423.0)=189kg。炮烟抛掷长度 L0=15+G/5=15+189/5=52.8m，取爆破后通风时间 t=15mi

6、n。压入式通风工作面要求新鲜风量计算公式，即：伏洛宁公式：=508m3/min从各种计算结果比较，按稀释炮烟的计算风量是所有计算风量中最大的，工作面的设计风量取量 Q=507m3/min。平均风速：=0.202m/s。3、平导施工所需的风量(1)按施工隧洞内的最多人数计算风量洞内每人每分钟需要新鲜空气量按 q =3 m3/min，风量备用系 k=1.2，同时最多工作人数按 m=50 人计算。则Q=kmp=1.2503=180m3/min(2)按最低允许风速计算风量按最低允许风速 =0.15m/s，则工作面风量：Q=60VA=600.1525.8=232 m3/min(3)按洞内同一时间内爆破使

7、用的最多炸药用量计算风量平导及斜井开挖断面取 25.8m2，单位炸药用量 1.5kg/m3，最大循环进尺量3.0m，一次爆破炸药用量 G=1. 5(25.83.0)=116.1kg。炮烟抛掷长度 L0=15+G/5=15+116.1/5=38.2m，取爆破后通风时间t=15min。压入式通风工作面要求新鲜风量计算公式，即：伏洛宁公式：=252m3/min从各种计算结果比较，按稀释炮烟的计算风量是所有计算风量中最大的，工作面的设计风量暂取量 Q=252m3/min。平均风速：=0.16m/s。平导和斜井开挖断面积小，进入正洞施工后处于施工的后面面，其通风距离短，通风量小于正洞施工通风量，故在以后

8、计算中，只计算正洞施工通风量，只要正洞满足风量要求，便能保证平导和斜井风量。三、施工通风的工作面风量计算及风机选择(一) 、坡白山隧道通风方案坡白山隧道施工工区划分及计划施工长度如表 1。隧道施工通风采用压入式通风。表 1 通风设计距离一览表隧道名称 工 区施工正洞长度（m）最大通风距离（m）进口工区 1715 1715坡白山隧道出口工区 1715 17151、风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定。假设采用 24t VoLvo 自卸汽车出碴，装机功率 225kW。车辆在洞内行驶速度 10km/h，考虑到隧洞较长时，每辆车装碴循环时间为 5min。采用 ZL50 型装载机装碴，其功率为 1

9、50kW。重车的负荷率为 0.8，空车的负荷率 0.3，装载机的负荷率 0.7，所有设备的利用率 0.8。 则重车的行车间距为：时速 10km/h：；洞内最大掘进长度 1715m，洞内重车数量：n1=1715/833=2.06，取 n1=2 辆，空车数量取 n2=2 辆装运碴作业工序中内燃设备的实际使用功率分别为：=22520.80.8 + 22520.30.8 + 1500.70.8=480kW取单位功率的风量供给系数为 4.0m3/ kWmin，则当通风长度为 1715 时，按稀释内燃机废气计算，压入式风机的供风量应分别为：4.0480=1920m3/min隧道内风速：v =Q/A=192

10、0/132/60=0.24m/s平均百米漏风率 和摩擦阻力系数 与管道的材质、直径联接形式、表面状况、制造及安装维护的质量密切相关，只有通过大量工程试验，才能获得较为准确的数值。我国所有的通风系统设计文献只能提供直径 800mm 以下通风管道的技术性能数据。对特长隧洞使用的新型大直径管道，目前尚无确切的实测数据。根据秦岭线平导和长梁山隧洞进口段分别对 DSR 系列 1.3m 和 1.5m直径软风管现场测试分析，在设计中可取分别取 =(1.11.5)%，或 =(1.52.0)%， =0.0120.015 或当 时，取 =1.810-32.2510 -3kg/m3。对于 1.8 软风管，平均百米漏

11、风率在 =(1.02.0)% 之间取值，故可取 1.25%，则漏风系数为：=1.273当通风长度 1715m 时，漏风系数 PL1.273，按排除炮烟时风机风量=1.2731696=2159m3/min通风机的供风量：Q=minQ1、Q 2 、Q 3 、Q 4=2159m3/min2、风压的确定由流体力学的沿程阻力公式可导出摩擦阻力系数：式中，沿程阻力系数，又称达西系数， =0.0120.015；气体密度(kg/m3)。取 =1.20kg/m3。=（1.800 2.25）10 -3 kg/m3通风长度为 1715m，隧洞计算风量 2159 m3/min， 管道通风长 1750m，取管道直径 1

12、.6m，摩擦阻力系数 =2.02510-3kg/m3， 管道漏风系数 1.273，取通风机设计风量 Q=2250m3/min(37.5m3/s)，管道风阻力系数：工作面风量为=1767.5 m3/min(29.4m3/s)沿程摩擦通风阻力损失=1.1329.437.5=1248Pa3、风机选型可选用天津市通创风机有限公司生产的 152BD-2SE132 型对旋式通风机。设计风量 22500m3/min，全压 2300Pa，电动机功率 266kW，双级调速。在隧道进出口工区各设一台进行压入式通风。也可选用山西侯马鑫丰康风机有限公司生产的 SDF(B)-No14 型隧道专用风机，可无级变速。设计风

13、量 13993013m 3/min，风压 4733200Pa，电动机功率 275kW，可变频软启动，无极变速。在隧道进出口工区各设一台进行压入式通风。(二) 、高青隧道通风方案施工通风根据不同施工阶段的工区划分及长大隧道的施工经验，采用压入式通风。各隧道通风设计距离见表 2 通风设计距离一览表。表 2 通风设计距离一览表隧道名称工区斜井、横洞、平导长度（m）施工正洞长度（m）最大通风距离（m）进口工区3744 3744斜井工区880 3565 2841高青隧道出口工区3644 36441、进口（出口）工区由于进口工区和出口工区最大通风距离仅差 100m，所以可将二工区通风设备进行相同配置。(1

14、)风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定假设采用 24t VoLvo 自卸汽车出碴，装机功率 225kW。车辆在洞内行驶速度 10km/h，考虑到隧洞较长时，每辆车装碴循环时间为 5min。采用 ZL50 型装载机装碴，其功率为 150kW。重车的负荷率为 0.8，空车的负荷率 0.3，装载机的负荷率 0.7，所有设备的利用率 0.8。 行车时速为 10km/h 时，重车的行车间距为：833m。洞内最大掘进长度 3744m，洞内重车数量：n1=3744/833=4.49，取 n1=4 辆，空车数量取 n2=3 辆装运碴作业工序中内燃设备的实际使用功率分别为：=22540.80.8 + 22

15、530.30.8 + 1500.70.8=822kW取单位功率的风量供给系数为 4.0m3/ kWmin，则当通风长度为 3744 时，按稀释内燃机废气计算，压入式风机的供风量应分别为：4.0822=3288m3/min隧道内风速：v =Q/A=3288/132/60=0.415m/s平均百米漏风率 =(1.11.5)%，摩擦阻力系数 =1.810-32.2510 -3kg/m3。对于 1.8 软风管，平均百米漏风率可取 1.25%，则漏风系数为：=1.880当通风长度 3744m 时，漏风系数 PL1.880，按排除炮烟时风机风量=1.8801696=3188m3/min通风机的供风量：Q=

16、minQ1、Q 2 、Q 3 、Q 4=3288m3/min隧道内风速 v=3288/(13260)=0.42m/min(2)、风压的确定由流体力学的沿程阻力公式可导出摩擦阻力系数：=（1.800 2.25）10 -3 kg/m3通风长度为 3744m，隧洞计算风量 3288 m3/min， 管道通风长 3744m，取管道直径 1.8m，摩擦阻力系数 =1.91510-3kg/m3， 管道漏风系数 1.880，取通风机设计风量 Q=3300m3/min(55m3/s)，管道风阻力系数：工作面风量为=1755 m3/min(29.3m3/s)沿程摩擦通风阻力损失=2.46629.355=3974

17、Pa(3)、风机选型可选用山西侯马鑫丰康风机有限公司生产的 SDF(B)-No17 型隧道专用风机，可实现无极变速。设计风量 25055100m 3/min，风压 6974571Pa，电动机功率 2160kW，可无极变速。在隧道进出口工区各设一台进行压入式通风。在隧道进出口工区各设一台进行压入式通风。2、斜井工区通风方案斜井工区最大通风长度 2841m。(1)风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定假设采用 24t VoLvo 自卸汽车出碴，装机功率 225kW。车辆在洞内行驶速度 10km/h，每辆车装碴循环时间为 5min。采用 ZL50 型装载机装碴，其功率为150kW。重车的负荷率为

18、 0.8，空车的负荷率 0.3，装载机的负荷率 0.7，所有设备的利用率 0.8。 时速 10km/h 时，重车的行车间距为：833m。洞内最大通风长度 2841m，洞内重车数量：n1=2841/833=3.41，取 n1=3 辆，空车数量取 n2=3 辆装运碴作业工序中内燃设备的实际使用功率分别为：=22530.80.8 + 22530.30.8 + 1500.70.8=678kW取单位功率的风量供给系数为 4.0m3/ kWmin，则当通风长度为 2841 时，按稀释内燃机废气计算，压入式风机的供风量应分别为：4.0678=2712m3/min隧道内风速：v =Q/A=2712/132/6

19、0=0.34m/s平均百米漏风率 =(1.11.5)%，摩擦阻力系数 =1.810-32.2510 -3kg/m3。对于 1.8 软风管，平均百米漏风率可取 1.25%，则漏风系数为：=1.551当通风长度 2841m 时，漏风系数 PL1.551，按排除炮烟时风机风量=1.5511696=2630m3/min通风机的供风量：Q=minQ 1、Q 2 、Q 3 、Q 4=2712m3/min(2)、风压的确定由流体力学的沿程阻力公式可导出摩擦阻力系数：=（1.800 2.25）10 -3 kg/m3通风长度为 2841m，隧洞计算风量 2712 m3/min， 管道通风长 2876m，取管道直

20、径 1.8m，取摩擦阻力系数 =1.91510-3kg/m3，管道漏风系数 1.551，取通风机设计风量 Q=3000m3/min(50m3/s)，管道风阻力系数：工作面风量为=1934 m3/min(32.2m3/s)沿程摩擦通风阻力损失沿程损失： =1.87232.250=3014Pa局部损失： =(132.22+0.46502)/1.84=116 Pa总损失：h=h f+hx=3130(3)、风机选型可选用可选用天津市通创风机有限公司生产的 152BD-2FS132 型对旋式通风机。设计风量 3000m3/min，全压 4100Pa，电动机功率 2132kW，双级调速。在施工初期可只开一

21、个电机，正洞施工长度增加后，在需风高峰期，同时开动两台电机。也可选用山西侯马鑫丰康风机有限公司生产的 SDF(B)-No16 型隧道专用风机，可无级变速。设计风量 20884500m 3/min，风压 6184049Pa，电动机功率 2110kW，可实现无级变速节省电费。这里仅考虑最长通风距离的通风方案，斜井的另一正洞开挖面通风可类似确定通风方案。(三) 洛香隧道施工通风方案香隧道施工工区划分及最长通风距离如表 3，采用压入式通风及巷道式通风。表 3 通风设计距离一览表隧道名称 工区斜井、横洞、平导长度（m）施工正洞长度（m）最大通风距离（m）进口工区 30842000（考虑巷道通风）平导工区

22、 2000 16022905（考虑巷道通风）1#斜井工区1668 1889 35572#斜井工区734 3200 3200洛香隧道出口工区 1457 1457工区划分如图 1。1、进口及平导工区通风方案(1)第一阶段：第一阶段通风方案负责：进口工区施工正洞进口段 491m，平导通过横通道进入正洞施工平导工区 803m 正洞。进口正洞通风长度 491m，平导通风长度为1188m，如图 1。图 1 进口及平导工区第一阶段通风长度区段划分风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定假设采用 24t VoLvo 自卸汽车出碴，装机功率 225kW。车辆在洞内行驶速度 10km/h，每辆车装碴循环时间为

23、5min。采用 ZL50 型装载机装碴，其功率为150kW。重车的负荷率为 0.8，空车的负荷率 0.3，装载机的负荷率 0.7，所有设备的利用率 0.8。 时速为 10km/h 时，重车的行车间距为：833m。洞内最大通风长度：正洞：491m；平导：1188m。洞内重车数量：正洞：1 台重车，1 台空车；平导：1 台重车，2 台空车；装运碴作业工序中内燃设备的实际使用功率分别为：正洞：=22510.80.8 + 22510.30.8 + 1500.70.8=282kW平导：336kW取单位功率的风量供给系数为 4.0m3/ kWmin，按稀释内燃机废气计算，压入式风机的供风量应分别为：正洞：

24、 4.0282=1128m3/min平导： 4.0336=1344m3/min平均百米漏风率 =(1.11.5)%，取 1.25%，则漏风系数为：正洞：=1.065平导：P L=1.174按排除炮烟时风机风量：正洞： =1.0651696=1806m3/min通风机的供风量：Q=minQ 1、Q 2 、Q 3 、Q 4=1806m3/min平导： =1.1741696=1991m3/min通风机的供风量：Q=minQ 1、Q 2 、Q 3 、Q 4=1991m3/min、风压的确定由流体力学的沿程阻力公式可导出摩擦阻力系数：=（1.800 2.25）10 -3 kg/m3通风长度为 491m（平导为 1188m），隧洞计算风量 1806 m3/min（平导为1991 m3/min），管道通风长 526m（平导为 1223m），取正洞管道直径1.8m（平导为 1.6m），取 摩擦阻力系数 =2.02510-3kg/m3，管道漏风系数 1.065（平导为 1.174）。