1施工通风设计的原则.docx
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1施工通风设计的原则
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φ1.8m。
（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1.5%；
（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0.012～0.015；
（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=3m3/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=k·m·p=1.2×60×3=216m3/min
（2）按最低允许风速计算风量
按最低允许风速υ=0.15m/s，则工作面风量：
Q2=60V·S=60×0.15×132=1188m3/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×（132×4.0）=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：
Ｂ．Ｈ．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）按施工隧洞内的最多人数计算风量
洞内每人每分钟需要新鲜空气量按q=3m3/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=k·m·p=1.2×50×3=180m3/min
（2）按最低允许风速计算风量
按最低允许风速υ=0.15m/s，则工作面风量：
Q=60V·A=60×0.15×40=360m3/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×（42×3.0）=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=15min。
压入式通风工作面要求新鲜风量计算公式，即：
Ｂ．Ｈ．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=3m3/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=k·m·p=1.2×50×3=180m3/min
（2）按最低允许风速计算风量
按最低允许风速υ=0.15m/s，则工作面风量：
Q=60V·A=60×0.15×25.8=232m3/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×（25.8×3.0）=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：
Ｂ．Ｈ．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）
坡白山隧道
进口工区
1715
1715
出口工区
1715
1715
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24tVoLvo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。
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：
=225×2×0.8×0.8+225×2×0.3×0.8+150×0.7×0.8=480kW
取单位功率的风量供给系数为4.0m3/kW·min，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：
4.0×480=1920m3/min
隧道内风速：
v=Q/A=1920/132/60=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Ⅱ线平导和长梁山隧洞进口段分别对DSR系列φ1.3m和φ1.5m直径软风管现场测试分析，在设计中可取分别取=（1.1～1.5）%，或=（1.5～2.0）%，=0.012～0.015或当时，取=1.8×10-3～2.25×10-3kg/m3。
对于φ1.8软风管，平均百米漏风率在=（1.0～2.0）%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PL＝1.273，按排除炮烟时风机风量
=1.273×1696=2159m3/min
通风机的供风量：
Q=min{Q1、Q2、Q3、Q4}=2159m3/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：
式中，λ——沿程阻力系数，又称达西系数，λ=0.012～0.015；ρ——气体密度（kg/m3）。
取ρ=1.20kg/m3。
==（1.800～2.25）×10-3kg/m3
通风长度为1715m，隧洞计算风量2159m3/min，管道通风长1750m，取管道直径Φ1.6m，摩擦阻力系数=2.025×10-3kg/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
==1767.5m3/min（29.4m3/s）
沿程摩擦通风阻力损失
=1.13×29.4×37.5=1248Pa
3、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2×66kW，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。
设计风量1399～3013m3/min，风压473～3200Pa，电动机功率2×75kW，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）
高青隧道
进口工区
3744
3744
斜井工区
880
3565
2841
出口工区
3644
3644
1、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）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24tVoLvo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：
=225×4×0.8×0.8+225×3×0.3×0.8+150×0.7×0.8=822kW
取单位功率的风量供给系数为4.0m3/kW·min，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：
4.0×822=3288m3/min
隧道内风速：
v=Q/A=3288/132/60=0.415m/s
平均百米漏风率=（1.1～1.5）%，摩擦阻力系数=1.8×10-3～2.25×10-3kg/m3。
对于φ1.8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PL＝1.880，按排除炮烟时风机风量
=1.880×1696=3188m3/min
通风机的供风量：
Q=min{Q1、Q2、Q3、Q4}=3288m3/min
隧道内风速v=3288/（132×60）=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）×10-3kg/m3
通风长度为3744m，隧洞计算风量3288m3/min，管道通风长3744m，取管道直径Φ1.8m，摩擦阻力系数=1.
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