宝兰客专隧道通风计算书模板.docx
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宝兰客专隧道通风计算书模板
新建宝鸡至兰州客运专线BLZQ-2标
隧道施工通风
设计计算书
计算：
复核：
审批：
中铁四局宝兰客专BLZQ-2标指挥部
二〇一三年三月二十日
目录
一、工程概况-1-
二、计算说明-2-
三、主要计算参数-2-
四、计算过程-2-
1、太宁隧道进口3027m隧道通风-2-
1.1工作面风量-2-
1.2通风机所需供风量-4-
1.3风管风阻计算-4-
1.4风压计算-5-
1.5通风机功率-5-
2、安平隧道隧道出口2186m隧道通风-6-
2.1工作面风量-6-
2.2通风机所需供风量-7-
2.3风管风阻计算-7-
2.4风压计算-8-
2.5通风机功率-8-
2.6通风机选型及布置-8-
3、安平隧道隧道出口2186m隧道通风-9-
3.1工作面风量-9-
3.2通风机所需供风量-10-
3.3风管风阻计算-10-
3.4风压计算-11-
3.5通风机功率-11-
3.6通风机选型及布置-11-
4、安平隧道斜井（781m）转正洞1559m隧道通风-12-
4.1分阶段施工通风-12-
4.2斜井独头掘进通风计算-12-
4.2.1工作面风量-12-
4.2.2通风机所需供风量-14-
4.2.3风管风阻计算-14-
4.2.4风压计算-14-
4.2.5通风机功率-15-
4.2.6通风机选型及布置-15-
4.3斜井转正洞1559m隧道通风计算-15-
五、通风管理-16-
一、工程概况
新建宝鸡至兰州客运专线BLZQ-2标里程起讫范围为：
DK655+448～DK683+620，全长28.172km，其中隧道6.5座，总长27050延长米，分别为太宁隧道、晁峪隧道、安平隧道、林光村隧道、南马棕山隧道、千家沟隧道、牛背隧道（半）。
根据总体施工组织设计安排，首开工点为太宁隧道出口、安平隧道进口、安平隧道出口、林光村隧道出口。
另太宁隧道出口、安平隧道进口、晁峪隧道出口采用三臂凿岩台车和喷锚机械手进行施工，其他工点采用人工钻爆法进行施工。
各隧道施工组织安排如下：
序号
工程名称
隧道长度（m）
施工单位
施工工点
起点里程
终点里程
掘进长度（m）
1
太宁隧道
5899
一工区
太宁隧道进口
DK655+448.0
DK658+320
2872
太宁隧道出口
DK658+320
DK661+347
3027
2
晁峪隧道
7621
晁峪隧道进口
DK661+600
DK663+904
2304
二工区
晁峪隧道1#斜井
（L=312m，7.3*6.5m断面）
DK663+904
DK666+911
3007
晁峪隧道出口
DK666+911
DK669+221
2310
3
安平隧道
6305.7
安平隧道进口
DK669+688.35
DK672+521
2832.65
三工区
安平隧道横洞
（L=781m，7.3*6.5m断面）
DK672+521
DK674+080
1559
安平隧道出口
DK673+808.35
DK675+994.05
2185.7
4
林光村隧道
3730.9
林光村隧道进口
DK676+150
DK677+950.0
1800
四工区
林光村隧道出口
DK677+950.0
DK679+880.9
1930.9
5
南马棕山隧道
1323.4
南马棕山隧道
（出口横洞L=218m，7.3*6.5m断面）
DK679+987.6
DK681+311
1323.4
6
千家沟隧道
441
千家沟隧道
DK681+370
DK681+811
441
7
牛背隧道
1734.8
牛背隧道斜井
（L=230m，7.3*6.5m断面）
DK681+885.2
DK683+620.0
1734.8
二、计算说明
根据各工点施工中所需要的通风风量，考虑各工点不同长度通风管道的漏风以及压力损失，再进行通风机功率计算，最后选定各工点通风机型号。
主要以压入式通风为主，长大隧道中间增加射流风机，其中各项计算参数的取值根据以往经验取得，实际施工中应根据现场实测结果对相关参数进行校核和优化。
三、主要计算参数
宝兰客专BLZQ-2标隧道总长为27055.8m，各级围岩统计如下：
Ⅱ级17028m，占总量的62.9%；Ⅲ级6340m，占总量的23.4%；Ⅳ级2799m，占总量的10.3%；Ⅴ级639.11m。
占总量的2.36%。
由于II级围岩开挖进尺大，用药量多，污浊气体排出量大，故按II级围岩进行计算。
全断面开挖进尺3.0m，断面面积113m2，炸药用量1.0kg/m3。
工作面最多人数取50人（钻爆15人，初支15人，二衬20人）。
各机械功率为：
装载机180kW，挖掘机260KW，20t自卸汽车180kW，三臂凿岩台车200KW，喷锚机械手50KW。
管道百米平均漏风率β＝1%~1.5%，管道摩擦阻力达西系数λ＝0.013，空气密度ρ＝1.2kg/m3，隧道通风需要的最低风速0.15m/s。
四、计算过程
1、太宁隧道进口3027m隧道通风
1.1工作面风量
（1）稀释和排除炮烟所需风量
按Ⅱ级围岩全断面爆破开挖，压入式通风进行计算：
式中：
Q——工作面风量，m3/min
t——通风时间，min
b——炸药爆炸时的有害气体生成量，岩层中爆破取40l/kg
A——同时爆破的炸药量，kg
S——掘进隧道开挖的断面积，m2
L散——爆破后炮烟的扩散长度，m；非电起爆，L散=15+A；电雷管起爆，L散=15+A/5；
则：
炸药使用量A=3×113×1.0=339kg，t=30min，S=113m2，l散＝15+A/5＝82.8m
（2）按洞内最大工作人数计算需风量
洞内最多工作人数m按50人计，平均每人需风量q取3m3/人·min，取风量备用系数k=1.2，则：
Q2=q·k·m=3×1.2×50=180m3/min
（3）按最低风速要求计算需风量
洞内允许最低风速取0.15m/s
Q3=60·V·S=60×0.15×113=1017m3/min
（4）按稀释内燃设备废气计算需风量
洞内作业方式有三臂凿岩台车和喷锚机械手进行施工和人工钻爆法进行施工两种方式，但同时使用内燃机进行作业的最大工况是装碴工况。
此时设备有：
装载机1台，挖掘机1台，自卸汽车4台（实车2台，空车2台）。
洞内作业车辆及性能参数分别如下：
有自卸汽车实车2台，功率为：
180kW，负荷率为：
0.75，利用率为：
0.9。
有自卸汽车空车2台，功率为：
180kW,负荷率为：
0.3，利用率为：
0.9。
有挖掘机1台，功率为：
260kW,负荷率为：
0.8,利用率为：
0.9。
则：
式中:
Ki-每种机械的负荷率；
Kt-每种机械的利用率；
Ne-每种机械的柴油机额定功率，kW。
稀释内燃设备废气所需的供风量为：
Q4=3·N=3×527.4=1582.2m3/min
综合上述四个方面计算并取其中最大数值，则工作面需要的新鲜风量
Q需=max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1582.2m3/min
1.2通风机所需供风量
根据青函隧道公式；百米平均漏风率β取1.5%
则：
管道漏风系数
故通风机的设计风量为：
Q设=P·Q需=1.58×1582.2=2500m3/min，即41.66m3/s。
1.3风管风阻计算
气流所受到的阻力主要有摩擦阻力和局部阻力和正面阻力，分别计算如下：
①摩擦阻力（沿程阻力）h摩
式中：
α--管道摩阻系数，
L--管道长度，
U--风道周边长度，风道直径取1.8m；
S—风管面积，风道直径取1.8m；
则：
管道摩擦阻力系数α，
式中：
λ--管道达西系数，取0.013
ρ--空气密度，取1.2kg/m3
②局部阻力h局
直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0Pa。
1.4风压计算
为了保证所需风量送到目的地，并在出风口仍保持一定风速，要求通风机有一定的压力（风压），使其足以克服沿途所有阻力（风阻）。
按下式计算：
则：
在管道通风中，考虑管道弯曲造成阻力增加及动压损失，简化计算考虑损失10%，则：
1.5通风机功率
选择1台通风机单管压入式通风，通风管直径D=1.8m，每台通风机配用的电动机功率
1.6通风机选型及布置
通过以上计算可得：
采用单管压入式通风，设备选择1台南昌人民风机有限责任公司生产的SD-Ⅱ-140型多速轴流风机（风量2233～3000m³/min，全压2600～5200Pa，电机功率2×132KW）。
通风管采用φ1.8m柔性PVC拉链风筒，节长12m，随掌子面的推进接长，接长到距掌子面约50m处。
新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面即可。
洞中的污染气体及粉尘沿隧洞通过射流风机进行排出，设备选用南昌人民风机有限责任公司生产的SDS90K-4P-22型，电动机功率22KW。
共布置6台，每2台为一组。
具体布置如下：
在隧道洞口安装一台对旋式轴流风机直接对隧道撑子面进行压入新鲜空气，同时在模板衬砌台车前（靠近撑子面端）安装第一组（两台）射流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道，第二组布置在距洞口1600m位置，第三台布置在局洞口500m位置。
2、安平隧道隧道出口2186m隧道通风
2.1工作面风量
（1）稀释和排除炮烟所需风量
与1.1节计算相同，Q1＝804.97m3/min。
（2）按隧道内最多工作人数计算风量
与1.1计算相同，Q2＝180m3/min
（3）按允许最低风速计算风量
与1.1计算相同，Q3=1017m3/min
（4）按稀释内燃设备废气计算风量
此时洞内作业车辆有：
装载机1台，挖掘机1台，自卸汽车3台（实车2台，空车1台）。
洞内作业车辆及性能参数分别如下：
有自卸汽车实车2台，功率为：
180kW，负荷率为：
0.75，利用率为：
0.9。
有自卸汽车空车1台，功率为：
180kW,负荷率为：
0.3，利用率为：
0.9。
有挖掘机1台，功率为：
260kW,负荷率为：
0.8,利用率为：
0.9。
式中:
Ki-每种机械的负荷率；
Kt-每种机械的利用率；
Ne-每种机械的柴油机额定功率，kW。
稀释内燃设备废气所需的供风量为：
Q4=3·N=3×478.8=1436.4m3/min
综合上述四个方面计算并取其中最大数值，则工作面需要的新鲜风量
Q需=max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1436.4m3/min
2.2通风机所需供风量
根据青函隧道公式；百米平均漏风率β取1.5%
则：
管道漏风系数
故通风机的设计风量为：
Q设=P·Q需=1.392×1436.4=2000m3/min，即33.32m3/s。
2.3风管风阻计算
气流所受到的阻力主要有摩擦阻力和局部阻力和正面阻力，分别计算如下：
①摩擦阻力（沿程阻力）h摩
式中：
α--管道摩阻系数，
L--管道长度，
U--风道周边长度，风道直径取1.5m，U=4.712m；
S—风管面积，风道直径取1.5m，S=1.767m2；
则：
管道摩擦阻力系数α，
式中：
λ--管道达西系数，取0.013
ρ--空气密度，取1.2kg/m3
②局部阻力h局
直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0Pa。
2.4风压计算
为了保证所需风量送到目的地，并在出风口仍保持一定风速，要求通风机有一定的压力（风压），使其足以克服沿途所有阻力（风阻）。
按下式计算：
则：
在管道通风中，考虑管道弯曲造成阻力增加及动压损失，简化计算考虑损失10%，则：
2.5通风机功率
选择1台通风机单管压入式通风，通风管直径D=1.5m，每台通风机配用的电动机功率
2.6通风机选型及布置
通过以上计算可得：
采用单管压入式通风，设备选择1台台南昌人民风机有限责任公司生产的SD-Ⅱ-125型多速轴流风机（风量1333～2017m³/min，全压2450～5200Pa，电机功率2×110KW）。
通风管采用φ1.5m柔性PVC拉链风筒，节长12m，随掌子面的推进接长，接长到距掌子面约50m处。
新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面即可。
洞中的污染气体及粉尘沿隧洞通过射流风机进行排出，射流风机选用南昌人民风机有限责任公司生产的SDS90K-4P-22型，电动机功率22KW。
共布置4台，每2台为一组。
具体布置如下：
在隧道洞口安装一台对旋式轴流风机直接对隧道撑子面进行压入新鲜空气，同时在模板衬砌台车前（靠近撑子面端）安装第一组（两台）射流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道，第二组布置在距洞口500m位置。
3、安平隧道隧道出口2186m隧道通风
3.1工作面风量
（1）稀释和排除炮烟所需风量
与1.1节计算相同，Q1＝804.97m3/min。
（2）按隧道内最多工作人数计算风量
与1.1计算相同，Q2＝180m3/min
（3）按允许最低风速计算风量
与1.1计算相同，Q3=1017m3/min
（4）按稀释内燃设备废气计算风量
此时洞内作业车辆有：
装载机1台，挖掘机1台，自卸汽车3台（实车2台，空车1台）。
洞内作业车辆及性能参数分别如下：
有自卸汽车实车2台，功率为：
180kW，负荷率为：
0.75，利用率为：
0.9。
有自卸汽车空车1台，功率为：
180kW,负荷率为：
0.3，利用率为：
0.9。
有挖掘机1台，功率为：
260kW,负荷率为：
0.8,利用率为：
0.9。
式中:
Ki-每种机械的负荷率；
Kt-每种机械的利用率；
Ne-每种机械的柴油机额定功率，kW。
稀释内燃设备废气所需的供风量为：
Q4=3·N=3×478.8=1436.4m3/min
综合上述四个方面计算并取其中最大数值，则工作面需要的新鲜风量
Q需=max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1436.4m3/min
3.2通风机所需供风量
根据青函隧道公式；百米平均漏风率β取1.5%
则：
管道漏风系数
故通风机的设计风量为：
Q设=P·Q需=1.392×1436.4=2000m3/min，即33.32m3/s。
3.3风管风阻计算
气流所受到的阻力主要有摩擦阻力和局部阻力和正面阻力，分别计算如下：
①摩擦阻力（沿程阻力）h摩
式中：
α--管道摩阻系数，
L--管道长度，
U--风道周边长度，风道直径取1.5m，U=4.712m；
S—风管面积，风道直径取1.5m，S=1.767m2；
则：
管道摩擦阻力系数α，
式中：
λ--管道达西系数，取0.013
ρ--空气密度，取1.2kg/m3
②局部阻力h局
直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0Pa。
3.4风压计算
为了保证所需风量送到目的地，并在出风口仍保持一定风速，要求通风机有一定的压力（风压），使其足以克服沿途所有阻力（风阻）。
按下式计算：
则：
在管道通风中，考虑管道弯曲造成阻力增加及动压损失，简化计算考虑损失10%，则：
3.5通风机功率
选择1台通风机单管压入式通风，通风管直径D=1.5m，每台通风机配用的电动机功率
3.6通风机选型及布置
通过以上计算可得：
采用单管压入式通风，设备选择1台台南昌人民风机有限责任公司生产的SD-Ⅱ-125型多速轴流风机（风量1333～2017m³/min，全压2450～5200Pa，电机功率2×110KW）。
通风管采用φ1.5m柔性PVC拉链风筒，节长12m，随掌子面的推进接长，接长到距掌子面约50m处。
新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面即可。
洞中的污染气体及粉尘沿隧洞通过射流风机进行排出，射流风机选用南昌人民风机有限责任公司生产的SDS90K-4P-22型，电动机功率22KW。
共布置4台，每2台为一组。
具体布置如下：
在隧道洞口安装一台对旋式轴流风机直接对隧道撑子面进行压入新鲜空气，同时在模板衬砌台车前（靠近撑子面端）安装第一组（两台）射流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道，第二组布置在距洞口500m位置。
4、安平隧道斜井（781m）转正洞1559m隧道通风
4.1分阶段施工通风
由于斜井进正洞施工独头掘进距离较长，故根据施工阶段采取不同的通风方式及设备。
根据施工组织安排，分为以下二个施工阶段：
施工阶段一：
斜井独头掘进781m，采用压入式通风。
施工阶段二：
斜井施工完后施工正洞1559m，采用压入式通风。
4.2斜井独头掘进通风计算
4.2.1工作面风量
（1）稀释和排除炮烟所需风量
考虑放炮后的瞬间工作面附近一段距离内即已充满了炮烟，在炮烟抛掷长度内已存在空气参与稀释炮烟，故按下列式进行计算：
式中：
Q--工作面风量，m3/min
t--通风时间，min
b--炸药爆炸时的有害气体生成量，岩层中爆破取40l/kg
G--一次爆破的炸药量，kg
A--掘进隧道开挖的断面积，m2
L0——爆破后炮烟的扩散长度，m；非电起爆，L0=15+A；电雷管起爆，L0=15+G/5；
则：
炸药使用量G=3×75×1.0=225kg，t=30min，A=7.3*6.5=47.5m2，l0＝15+G/5＝60m
洞内最多工作人数m按30人计，平均每人需风量q取3m3/人·min，取风量备用系数k=1.2，则：
Q2=q·k·m=3×1.2×30=108m3/min
（3）按最低风速要求计算需风量
洞内允许最低风速取0.15m/s
Q3=60·V·S=60×0.15×47.5=427.5m3/min
（4）按稀释内燃设备废气计算需风量
洞内作业方式采用人工钻爆法进行施工，但同时使用内燃机进行作业的最大工况是装碴工况。
此时设备有：
挖掘机1台，自卸汽车2台（实车1台，空车1台）。
洞内作业车辆及性能参数分别如下：
有自卸汽车实车1台，功率为：
180kW，负荷率为：
0.75，利用率为：
0.9。
有自卸汽车空车1台，功率为：
180kW,负荷率为：
0.3，利用率为：
0.9。
有挖掘机1台，功率为：
260kW,负荷率为：
0.8,利用率为：
0.9。
则：
式中:
Ki-每种机械的负荷率；
Kt-每种机械的利用率；
Ne-每种机械的柴油机额定功率，kW。
稀释内燃设备废气所需的供风量为：
Q4=3·N=3×357.3=1071.9m3/min
综合上述四个方面计算并取其中最大数值，则工作面需要的新鲜风量
Q需=max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1405m3/min
4.2.2通风机所需供风量
根据青函隧道公式；百米平均漏风率β取1.5%
则：
管道漏风系数
故通风机的设计风量为：
Q设=P·Q需=1.125×1405=1580.63m3/min，即26.34m3/s。
4.2.3风管风阻计算
气流所受到的阻力主要有摩擦阻力和局部阻力和正面阻力，分别计算如下：
①摩擦阻力（沿程阻力）h摩
式中：
α--管道摩阻系数，
L--管道长度，
U--风道周边长度，风道直径取1.5m，U=4.712m；
S—风管面积，风道直径取1.5m，S=1.767m2；
则：
管道摩擦阻力系数α，
式中：
λ--管道达西系数，取0.013
ρ--空气密度，取1.2kg/m3
②局部阻力h局
直线隧道风流不转弯，风管断面不变化时，可不予考虑，即h局=0Pa。
4.2.4风压计算
为了保证所需风量送到目的地，并在出风口仍保持一定风速，要求通风机有一定的压力（风压），使其足以克服沿途所有阻力（风阻）。
按下式计算：
则：
在管道通风中，考虑管道弯曲造成阻力增加及动压损失，简化计算考虑损失10%，则：
4.2.5通风机功率
选择1台通风机单管压入式通风，通风管直径D=1.5m，每台通风机配用的电动机功率
4.2.6通风机选型及布置
通过以上计算可得：
采用单管压入式通风，设备选择1台台南昌人民风机有限责任公司生产的SD-Ⅱ-100型多速轴流风机（风量683～1033m³/min，全压2590～5300Pa，电机功率2×55KW）。
通风管采用φ1.5m柔性PVC拉链风筒，节长12m，随掌子面的推进接长，接长到距掌子面约50m处。
新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面即可。
4.3斜井转正洞1559m隧道通风计算
根据斜洞通风计算可得：
采用单管2台串联压入式通风可以满足要求，此处不再重复计算，选用和横洞同型号的通风机。
故正洞部分选用1台台南昌人民风机有限责任公司生产的SD-Ⅱ-100型多速轴流风机（风量683～1033m³/min，全压2590～5300Pa，电机功率2×55KW）。
具体布置如下：
在平导洞口外30m安装1台轴流通风机，在斜井转正洞处再串联1台通风机，通风管采用φ1.5m柔性PVC拉链风筒，节长12m，随掌子面的推进接长，接长到距掌子面约50m处。
新鲜空气通过柔性通风管道压入到工作面即可。
同时在正洞和斜井交接处安装一组（两台）射流风机将隧道撑子面的放炮后的有毒空气以及喷浆时产生的有毒空气吸出隧道。
五、通风管理
设立通风作业小组，作业人员进行通风值班，确保按要求通风及关闭有关风门，防止漏风、窜风。
风管应采用PVCPVC拉链风筒，风管吊挂必须做到平、直、稳、紧，确保在水平面上无弯曲，风管无褶皱，无扭曲。
为保证场地同时也为防止通风管被破坏，把通风管吊挂在拱脚处距地面6m左右，吊挂风管的揽索要拉平、拉紧；锚杆要打牢、校直；风管上的吊环间距均匀，要作到无一缺损和无一漏挂。
在距离开挖掌子面15m处为通风管末端，末端一节5m设置铁皮硬管，能灵活移动，保证爆破不损坏。
通风机必须安装牢固，通风方向与正洞方向一致。
通风机及风管使用要有长远规划，避免反复安装。
提前计划风机用电，以免后期电压降太大，不能满足要求。
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