隧道施工通風(fēng)壓入式通風(fēng)計(jì)算方法

2、通風(fēng)計(jì)算【2009-6-10】按洞內(nèi)最多工作人員數(shù)所需的新鮮空氣，計(jì)算出所需風(fēng)量

Q1；按在許的濃度，計(jì)算出所需風(fēng)量

Q2；根據(jù)不同的施工方法，按坑道內(nèi)規(guī)

Q3還須按內(nèi)燃設(shè)備的總功率（kw

Q4；通過(guò)上述計(jì)算，取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4

Q

機(jī)，從而確定風(fēng)機(jī)的功率和風(fēng)管的直徑。（1）計(jì)算參數(shù)的確定一次開挖斷面：S=80m(全斷面）一次爆破耗藥量：G=288kg（一次開挖長(zhǎng)度

4.2m）通風(fēng)距離：L=2800m洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)：m=60

人爆破后通風(fēng)排煙時(shí)間：≤30min通風(fēng)管直徑：φ=1800mm管道百米漏風(fēng)率：β=1.5%（2）風(fēng)量計(jì)算①按洞內(nèi)最多工作人員數(shù)所需的新鮮空氣，計(jì)算：Q=3km=3×1.25×60=225 （

m/min）式中 3—隧規(guī)規(guī)定每人每分鐘需供應(yīng)新鮮空氣標(biāo)準(zhǔn)為3m/mink—風(fēng)量備用系數(shù)，一般取1.15～1.25，按

1.25

取值m—同一時(shí)間洞內(nèi)工作最多人數(shù)，按60

人計(jì)②按全斷面開挖，30

分鐘內(nèi)稀釋一次性爆破使用最多炸藥量所產(chǎn)生的有害氣體到允許的濃度，計(jì)算：Q=V－(KV1t+1

V)=V

[1－(k×V

V)

=551

m/min式中 V－一次爆破產(chǎn)生的炮煙體積V1=S×Ls

=80×72.6=5808mS-一次開挖的斷面面積，按80mLs－炮煙拋擲長(zhǎng)度，按經(jīng)驗(yàn)公式Ls=15+G/5=15+288/5=72.6mG－同時(shí)爆破的炸藥消耗量，G=288kgV－一次爆破產(chǎn)生的有害氣體體積

V2=aG=40×10

×288=11.52

ma—

單位重炸藥爆破產(chǎn)生的有害氣體換算成 CO

的體積，40L/kgK—

CO

允許濃度，取

100ppm，換算為

1×10

m—

通風(fēng)時(shí)間，取30min③按洞內(nèi)允許最低風(fēng)速，計(jì)算：Q=60VS=60×0.15×80=720

m/min式中 V—

洞內(nèi)允許最小風(fēng)速，隧規(guī)規(guī)定全斷面開挖時(shí)取值0.15m/sS—

開挖斷面積，80m60—min

和

s

換算常數(shù)④

按稀釋內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算風(fēng)量：考慮在洞內(nèi)同時(shí)有

2

臺(tái)

ZL50D

型裝載機(jī)（功率158kw）和3

輛T815

自卸車（功率210kw）作業(yè)，總功率736kw，取機(jī)械設(shè)備的平均利用率為

70%，按隧規(guī)

1kw

需供風(fēng)量不小于

3m/min，算得：Q4=946×0.70×3=1546 m/min【

機(jī)械功率參考表】

設(shè)備供風(fēng)能力取

Qmax=Max（Q，Q，Q，Q）=1546

m/min。很大，按百米漏風(fēng)率（取β=1.5%）計(jì)算洞口風(fēng)機(jī)風(fēng)量：Q

=

Qmax/(1-β)=1546/(1－1.5%)=2360

m/min?！?/p>

注 1

：

先

計(jì)

算

漏

風(fēng)

系

數(shù) p=1/(1-

β

)=1/(1-28001.3/100)=1.53【注2：若β=2.0%，則Q

=2722pa；若β=2.5%，則Q

=3141pa；這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果都沒(méi)有上述可行，但國(guó)內(nèi)的風(fēng)管β=1.5～2.5%。以資比較。】Q【注

3

2

臺(tái)自卸車

3

946kw，

=1987Qm/min,則

Q

=

3033

m/min；若β=2.0%，則

Q

=3498pa；若β=2.5%，則

Q

=4037pa（3）風(fēng)壓計(jì)算通風(fēng)機(jī)應(yīng)有足夠的風(fēng)壓以克服管道系統(tǒng)阻力，即

h＞h式計(jì)算：h

=∑h

+∑h

+∑h

=4971pa其中：

①

管口動(dòng)壓

h

一般可考慮為

50pa。②

沿程壓力損失計(jì)算：

，按下h

=α·lUpQg/s=4474pa；式中 α－風(fēng)管摩擦阻力系數(shù)，取α=3×10kg.s/ml－風(fēng)管長(zhǎng)度，取

2800mU—風(fēng)管周邊長(zhǎng)，π·D=5.652

mp－漏風(fēng)系數(shù)，P=1/（1-β）=1.4425，β=1.3%Q－計(jì)算掌子面所需風(fēng)量，1987

m/min

并折合成33.12m/sg－重力加速度，取9.8m/sS—風(fēng)管截面積，π·D/4=2.5434m；D－風(fēng)管直徑

1.8m【注：若采用直徑

1.6m

的風(fēng)管，則

h

=8058pa，沒(méi)有上述可行?！竣劬植繅毫p失，按沿程壓力損失的10%進(jìn)行估算：h

=h

×10%=447.4pa【直線隧道風(fēng)流不轉(zhuǎn)彎，風(fēng)管斷面不變化時(shí)，可不予考慮，即h=0pa。】1、施工通風(fēng)壓入式通風(fēng)，由洞口回風(fēng)。通風(fēng)最長(zhǎng)距離近5073m。①

通風(fēng)檢算選用

SDF（c）-NO12.5

1550～2912m

/min，全壓

1378～5355Pa

2×110KW），射流風(fēng)機(jī)選用

SLFJ-100

30KW2#斜井施工壓入通風(fēng)距離最長(zhǎng)，為

5073m，如果此工作面通風(fēng)能滿足需要，則其余均能滿足。通風(fēng)管使用

PVC

20m

0.67％，接頭漏風(fēng)率

0.179％，考慮通風(fēng)筒架設(shè)彎曲、個(gè)別破損等，取平均百米漏風(fēng)率

P100＝1.2%，摩擦阻力系數(shù)α=1.4×10kg/m3。全斷面開挖斷面積按 正洞

Amax

=83

㎡一次爆破最大用藥量按 正洞

Gmax=176kg洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)按 正洞

60

人爆破后計(jì)劃排煙時(shí)間按 t=30min。掌子面需風(fēng)量計(jì)算：a、按洞內(nèi)允許最低風(fēng)速計(jì)算：Q1=Vmin×Amax式中：Vmin—保證洞內(nèi)穩(wěn)定風(fēng)流之最小風(fēng)速0.15m/sAmax—開挖最大斷面積。Q1=0.15×83×60=747m3/minb、按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計(jì)算：Q2=3MK式中：M——洞內(nèi)同時(shí)最多作業(yè)人數(shù)K——風(fēng)量備用系數(shù) K=1.23——每人每分鐘所需新鮮空氣量(m3人?分鐘)Q2=3×60×1.2=216m3/minc、按排除炮煙計(jì)：p

Pp

P

L L

(

)

(

)

b

P

..................................................................................................

——淋水系數(shù)，沿干燥巖層掘進(jìn)的巷道取0.8；b——炸藥爆炸時(shí)有害氣體生成量，巖層中爆破取b=40；K——擴(kuò)散系數(shù)

0.4；L

臨——稀釋炮煙達(dá)到允許濃度所需隧道長(zhǎng)度(m)；L

臨=15+G/5=15+176/5=50mp——風(fēng)筒漏風(fēng)系數(shù)。通過(guò)

Q1、Q2、Q3

比較，最大需風(fēng)量為747m3/min。供風(fēng)計(jì)算沿程風(fēng)壓損失：P

損=R×Q

機(jī)×Q

需/3600=6.15×5824×747/3600=7432Pa式中：風(fēng)阻系數(shù)

R=6.5×α×L/D5=6.5×1.4×10×5073/1.55=6.15Q

機(jī)——通風(fēng)機(jī)高效風(fēng)量

5824m3/min（計(jì)劃

2

臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)供應(yīng)一個(gè)正洞工作面）Q

需——掌子面需風(fēng)量

747m3/minD——通風(fēng)管直徑

1.5m通風(fēng)管出口風(fēng)量：Q

出

口

=Q

機(jī)

-Q

機(jī)

×

P100

×

L/100=5824-5824

×

1.2%

×5073/100=2279m3/min由以上結(jié)果可知，

Q

出口=2279

＞

Q

需

=747m

3

/min

，

P

損=5716Pa＜P

全=10710Pa，亦即，通風(fēng)出口風(fēng)量大于掌子面需求風(fēng)2×110kw

500m配備

1

Ф1.5m。2、施工通風(fēng)計(jì)算前提設(shè)定參數(shù)開挖斷面積 S=98.77m2（最大值計(jì)）一次開挖長(zhǎng)度 L=3m（臺(tái)階法按

1.5m

計(jì)

）單位體積耗藥量 0.71Kg/m3一次爆破用藥量（全斷面開挖） G=210kg臺(tái)階法施工 G

臺(tái)階=105kg洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù) m=60

人內(nèi)燃機(jī)功率計(jì)算 4×173KW爆破后通風(fēng)排煙時(shí)間 t=30min通風(fēng)管直徑 Φ1.50m風(fēng)管百米漏風(fēng)率 β=1.3%漏風(fēng)系數(shù)

P 1.05風(fēng)管內(nèi)摩阻系數(shù) 0.019風(fēng)量備用系數(shù) k=1.15最小洞內(nèi)風(fēng)速 V=0.15m/s LS=15+G/5=15+210/5=57m臺(tái)階法時(shí)炮煙拋擲長(zhǎng)度 LS=15+G/5=15+105/5=36m2.2

風(fēng)量計(jì)算隧道通風(fēng)機(jī)的選擇是根據(jù)能滿足洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需要的最大風(fēng)量而定。風(fēng)量按洞內(nèi)每人每分鐘供給新鮮空氣

3m3。采用內(nèi)燃機(jī)作

1Km

供風(fēng)量不小于

3m3/min

及洞內(nèi)風(fēng)速不小于

0.15m/s

分別計(jì)算，以確保作業(yè)區(qū)內(nèi)有足夠的新鮮空氣，來(lái)改善勞動(dòng)條件，保障作業(yè)人員身體健康。風(fēng)量計(jì)算從四個(gè)方面予以考慮，即按排除爆破炮煙計(jì)算得

Q1；按洞內(nèi)最多工作人員數(shù)計(jì)算得Q2；按洞內(nèi)要求最低風(fēng)速計(jì)算得Q3；按稀釋內(nèi)燃機(jī)廢氣計(jì)算得 Q4。通過(guò)上述計(jì)算，取 Q

計(jì)=Max（Q1Q2Q3Q4）最大值。2.2.1

排除炮眼需風(fēng)量Q1=V1-(KV1t+1??/V2)1/t=V1[1-(KV1/V2)1/t]=V1--一次爆破產(chǎn)生的炮煙體積 V1=S×Ls=V2--一次爆破產(chǎn)生的有害氣體 V2=a×G=k--允許濃度取

100ppm；a----單位重炸藥爆破產(chǎn)生的有害氣體換算成的

CO

體積取

40×10m3/kg。其它公式參考值：t-

-通風(fēng)時(shí)間（min），擬

60

分鐘；A- -爆破耗藥量（kg

210kg，因臺(tái)階法施工，取其一半，即105kg；S-

-m2

98.77m2；L-

-巷道長(zhǎng)度或臨界長(zhǎng)度（m

5073m

計(jì)；K-

-考慮淋水使炮煙降低的系數(shù)；使用水幕條件下K=0.30；P-

-巷道計(jì)算長(zhǎng)度范圍內(nèi)漏風(fēng)系數(shù)，應(yīng)不大于

1%，新工藝取值0.5%。2.2.2

按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)

60

人計(jì)算風(fēng)量Q2=qmK式中

Q——計(jì)算風(fēng)量(m3/min)q——洞內(nèi)每人每分鐘所需要新鮮空氣量。

(m3/min)規(guī)定按每人每分鐘

3m3

4.0m3/min，本隧可能有瓦斯溢出，故采用4.0

m3/min

標(biāo)準(zhǔn)。M——洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，本隧擬采用“無(wú)軌運(yùn)”輸高度機(jī)械化設(shè)備配置。最多人數(shù)以

60

人計(jì)算?！盞——風(fēng)量備用系數(shù)，取

1.1～1.152.2.3.按滿足洞內(nèi)允許最小風(fēng)速要求計(jì)算風(fēng)量Q3=60SV式中

S——巷道斷面積

m2

，本隧最大面積為

83

m2

。V——允許最小風(fēng)速，全斷面開挖時(shí)應(yīng)不小于

0.15m/s,

分部開挖的坑道不應(yīng)小于

0.25m/s,但均不應(yīng)大于

6m/s，瓦斯隧道施工通風(fēng)風(fēng)速不宜小于

1m/s。2.2.4.

洞內(nèi)使用內(nèi)燃機(jī)械的通風(fēng)量：Q4=Q0×ΣP式中：Q0——隧道內(nèi)使用柴油設(shè)備的單位功率所需風(fēng)量指標(biāo)，1kW

單位通風(fēng)量宜不小于

3m3/min，采用

3m3/min/kW

的指標(biāo)。所以： Q=

Q0×ΣP=498×3=1494（

m3/min）大值

Q=1494（

m3/min）設(shè)計(jì)。ΣP——同時(shí)在洞內(nèi)作業(yè)的各種柴油機(jī)功率總和，如下表所示；序號(hào)

設(shè)備名稱

功率（kW）

數(shù)量 備注1

銑挖機(jī)

162

1

臺(tái)

銑挖機(jī)工作時(shí)，裝載機(jī)及挖掘機(jī)不工作2

裝載機(jī)

160

1

臺(tái)

裝載機(jī)工作時(shí)，挖掘機(jī)及銑挖機(jī)不工作3

挖掘機(jī)

160

1

臺(tái)

挖掘機(jī)工作時(shí)，銑挖機(jī)及裝載機(jī)不工作4

自卸汽車

1185

其它輔助機(jī)械

2

臺(tái)

在洞內(nèi)保持工作狀態(tài)100

1合計(jì) 4982.2.5.漏風(fēng)計(jì)算：考慮漏風(fēng)而損失的風(fēng)量：Q

需=PQ式中：P——漏風(fēng)系數(shù)；采用高頻熱塑焊接工藝加工的高強(qiáng)、低阻、阻燃的軟質(zhì)風(fēng)管采用加長(zhǎng)的風(fēng)管節(jié)，盡量減少接頭數(shù)量，接頭應(yīng)嚴(yán)密，每

100m

漏風(fēng)率不大于

1%。每

20m

一節(jié)，單向共

285

節(jié)，接頭漏風(fēng)率取值為

0.5%，則漏風(fēng)率為

P=1+25×0.5%=1.125。Q

需=PQ=1.125×5670=6378.75（m3/min）2.2.6.風(fēng)壓計(jì)算：道系統(tǒng)阻力，即

h>h

阻。H

總阻=Σh

摩+Σh

局①局部壓力損失：算：h

局=ξ×ρ×ν2/2 pa式中：ξ---局部阻力系數(shù)ρ---空氣密度，取

1.2ν---轉(zhuǎn)彎管道風(fēng)速，取30.54m/s拐彎局部阻力系數(shù)計(jì)算公式如下：ξ=0.008α0.75/n0.6R Dn=R/D 式中：

40m），

R Dα為