1、2、通风计算【2009-6-10】根据隧规及其条文说明，风量计算主要从四个方面予以考虑，即按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算出所需风量 Q1；按在规定时间内，稀 释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计 算出所需风量 Q2；根据不同的施工方法，按坑道内 规定的最小风速， 计算出所需风量 Q3；当隧道内采用内燃机械施工 时，还须按内燃设备的总功率（kw），计算出所需风量 Q4；通过上述计算，取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4），再考虑风管的 损失率（百米漏风率 ），即确定洞内所需的总供风量 Q 机，从而确定 风机的功率和风管的直径。（1）计算参数的确定一次开挖断面
2、：S=80m 2(全断面）一次爆破耗药量：G=288kg（一次开挖长度 4.2m）通风距离：L=2800m洞内最多作业人数：m=60 人爆破后通风排烟时间：t30min通风管直径：=1800mm管道百米漏风率：=1.5%（2）风量计算按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：Q1=3km=31.2560=225 （ m3/min）式中 3隧 规规定每人每分钟需供应新鲜空气标准为3m3/mink风量备用系数，一般取 1.151.25，按 1.25 取值m同一时间洞内工作最多人数，按 60 人计按全断面开挖， 30 分钟内稀释一次性爆破使用最多炸药量所产生的有害气体到允许的浓度，计算：Q2=V1(
3、KV 1t+1/ V2)1/t=V1 1(kV 1/ V2)1/t =551 m3/min式中 V1一次爆破产生的炮烟体积 V1=SLs =8072.6=5808 m3S-一次开挖的断面面积，按 80m2Ls炮烟抛掷长度，按经验公式 Ls=15+G/5=15+288/5=72.6mG同时爆破的炸药消耗量，G=288kgV2一次爆破产生的有害气体体积 V2=aG=4010-3288=11.52 m3a 单位重炸药爆破产生的有害气体换算成 CO 的体积，40L/kgK CO 允许浓度，取 100ppm，换算为 110-4 m3t 通风时间，取 30min按洞内允许最低风速，计算：Q3=60VS=6
4、00.1580=720 m3/min式中 V 洞内允许最小风速，隧规规定全断面开挖时取值0.15m/sS 开挖断面 积， 80m260min 和 s 换算常数 按稀 释内燃机废气计算风量：考虑在洞内同时有 2 台 ZL50D 型装载机（功率 158kw）和 3 辆T815 自卸车 （功率 210kw）作业，总功率 736kw，取机械设备的平均利用率为 70%，按隧规 1kw 需供风量不小于 3m3/min，算得：Q4=9460.703=1546 m3/min【 机械功率参考表】名 称 型 号 单 位 功 率 备注装载机 柳工 ZL50D 台 158kw柳工 ZL50 台 154kw柳工 CLG
5、888 台 231kw徐工 ZL50G 台 162kw徐工 LW420F 台 128kw自卸车 卡玛斯 55111 台 162kw北方奔驰ND3310D29台 213kw斯太尔 T815 台 210kw东风 140 台 103kw 140 马力东风 145 台 118kw 160 马力东风 3208 台 210kw设备供风能力取 Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4）=1546 m3/min。对于长大隧道，管道的漏风现象造成入口处与出口处的风量差别很大，按百米漏风率（取 =1.5%）计算洞口风机风量：Q 机 = Qmax/(1-)L/100=1546/(11.5%) 2800/100=23
6、60 m3/min。【注 1：先计算漏风系数 p=1/(1-)L/100 =1/(1-28001.3/100)=1.53，也可。 】【注 2：若 =2.0%，则 Q 机 =2722pa；若 =2.5%，则 Q 机 =3141pa；这两个计算结果都没有上述可行，但国内的风管 =1.52.5%。以资比较。 】【注 3：若装载机 2 台自卸车 3 台时，总功率 946kw，Qmax=1987 m3/min,则 Q 机 = 3033 m3/min；若 =2.0%，则 Q 机 =3498pa；若=2.5%，则 Q 机 =4037pa。以资比较。 】（3）风压计算通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即
7、 hh 阻 ，按下式计算：h 阻 =h 动 +h 沿 +h 局 =4971pa其中： 管口动压 h 动 一般可考虑为 50pa。 沿程压力损失计算：h 沿 =lUpQmax2g/s3=4474pa；式中 风管摩擦阻力系数，取 =310-4kg.s2/m3l风管长度，取 2800mU风管周边长，D=5.652 m p漏风系数，P=1/（1-） L/100=1.4425，=1.3%Qmax计算掌子面所需 风量，1987 m3/min 并折合成33.12m3/sg重力加速度，取 9.8m/s2S风管截面 积，D 2/4=2.5434m2；D风管直径 1.8m【注：若采用直径 1.6m 的风管，则 h
8、 沿 =8058pa，没有上述可行。 】局部压力损失，按沿程压力损失的 10%进行估算：h 局 =h 沿 10%=447.4pa【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、施工通风施工通风方案：隧道进出口、斜井施工通风主要采用长管路独头压入式通风，由洞口回风。通风最长距离近 5073m。 通 风检算选用 SDF（c）-NO12.5 型轴流风机（风量 15502912m /min，全压 13785355Pa，电机功率 2110KW），射流风机选用 SLFJ-100 型，电动机功率 30KW；根据施工总体进度安排及通风系统布置，2#斜井施工压入通风距离最长，为 5
9、073m，如果此工作面通风能满足需要，则其余均能满足。通风管使用 PVC 拉链风 筒， 节长 20m，平均百米漏 风率 0.67，接头漏风率 0.179，考虑通风筒架设弯曲、个别破损等，取平均百米漏风率 P1001.2% ，摩擦阻力系数 =1.4103 kg/m。全断面开挖断面积按 正洞 Amax =83一次爆破最大用药量按 正洞 Gmax=176kg洞内最多作业人数按 正洞 60 人爆破后计划排烟时间按 t=30min。掌子面需风量计算：a、按洞内允 许最低风速计算：Q1=VminAmax式中：Vmin保证洞内稳定风流之最小风速 0.15m/sAmax开挖最大断面积。Q1=0.158360=
10、747m/minb、按洞内最多作业人数计算：Q2=3MK式中：M 洞内同时最多作业人数K风量备用系数 K=1.23每人每分钟所需新鲜空气量(m/人分 钟) Q2=3601.2=216m/minc、按排除炮烟 计：淋水系数，沿干燥岩层掘进的巷道取 0.8；56.201.573101PLp 645.2836.5.22ApGbk临 min146.08.3170.)(. 332323PLtQ 临b炸药爆炸时有害气体生成量，岩层中爆破取 b=40；K扩散系数 0.4；L 临 稀释炮烟达到允许浓度所需隧道长度(m)；L 临=15+G/5=15+176/5=50mp风筒漏风系数。通过 Q1、Q2、Q3 比较
11、 ，最大需风量为 747m/min。供风计算:沿程风压损失：P 损=RQ 机Q 需/3600=6.155824747/3600=7432Pa式中：风阻系数 R=6.5L/D5=6.51.410-35073/1.55=6.15Q 机通风机高效风量 5824m/min（计划 2 台轴流风机供应一个正洞工作面）Q 需掌子面需风量 747m/minD通风管直径 1.5m通风管出口风量：Q 出口=Q 机-Q 机P100L/100=5824-58241.2%5073/100=2279m/min由以上结果可知，Q 出口=2279Q 需=747m/min，P 损=5716PaP 全=10710Pa，亦即，通风
12、出口风量大于掌子面需求风量，沿程风压损失均小于风机全压，故此种方式可满足洞内施工通风需要。每个隧道口配置两组 2110kw 轴流风机，另正洞内每隔 500m 配备1 台射流通风机将废气往洞外吹，压入式轴流风机配风管直径为1.5m。2、施工通风计算前提设定参数:开挖断面积 S=98.77m2（最大值计）一次开挖长度 L=3m（台阶法按 1.5m 计 ）单位体积耗药量 0.71Kg/m3一次爆破用药量（全断面开挖） G=210kg台阶法施工 G 台阶=105kg洞内同时工作的最多人数 m=60 人内燃机功率计算 4173KW爆破后通风排烟时间 t=30min 通风管直径 1.50m风管百米漏风率
13、=1.3%漏风系数 P 1.05 风管内摩阻系数 0.019风量备用系数 k=1.15最小洞内风速 V=0.15m/s则，全断面开挖时炮烟抛掷长度 LS=15+G/5=15+210/5=57m台阶法时炮烟抛掷长度 LS=15+G/5=15+105/5=36m2.2 风量计算隧道通风机的选择是根据能满足洞内各项作业所需要的最大风量而定。风 量按洞内每人每分钟供给新鲜空气 3m3。采用内燃机作业时，每 1Km 供风量不小于 3m3/min 及洞内风 速不小于 0.15m/s 分别计算，以确保作业区内有足够的新鲜空气，来改善劳动条件，保障作业人员身体健康。风量计算从四个方面予以考虑，即按排除爆破炮烟
14、计算得 Q1；按洞內最多工作人员数计算得 Q2； 按洞内要求最低风速计算得 Q3；按稀释内燃机废气计算得 Q4。通过上述计算，取 Q 计=Max（Q1Q2Q3Q4）最大 值。2.2.1 排除炮眼需风量Q1=V1-(KV1t+1/V2)1/t=V11-(KV1/V2)1/t= V1-一次爆破产生的炮烟体积 V1=SLs=V2-一次爆破产生的有害气体 V2=aG=k-允许浓 度取 100ppm；a-单位重炸药爆破产生的有害气体换算成的 CO 体积取4010-3m3/kg。其它公式参考值：t- -通风时间 （min），拟 60 分钟；A- -爆破耗药量（kg），经计算循环耗药量 为 210kg，因台
15、阶法施工，取其一半，即 105kg；S- -巷道断面积（m2），榴桐寨隧道正洞最大断面积为 98.77m2；L- -巷道长度或临界长度（m），按独头掘进最长 5073m 计；K- -考虑淋水使炮烟降低的系数；使用水幕条件下 K=0.30；P- -巷道计算长度范围内漏风系数，应不大于 1%，新工艺取值0.5%。2.2.2 按洞内同时工作的最多人数 60 人计算风量Q2=qmK式中 Q计算风量(m3/min)q洞内每人每分钟所需要新鲜空气量。(m3/min)规定按每人每分钟 3m3 计算。瓦斯隧道每人需要新鲜空气标准采用 4.0 m3/min，本隧可能有瓦斯溢出，故采用 4.0 m3/min 标准
16、。M洞内同时工作的最多人数，本隧拟采用“ 无轨运输高度机械化设备配置” 。最多人数以 60 人 计算。K风量备用系数，取 1.11.152.2.3.按满足洞内允许最小风速要求计算风量Q3=60SV式中 S巷道断面积 m2 ，本隧最大面积为 83 m2 。V允许最小风速，全断面开挖时应不小于 0.15m/s, 分部开挖的坑道不应小于 0.25m/s,但均不应大于 6m/s，瓦斯隧道施工通风风速不宜小于 1m/s。2.2.4. 洞内使用内燃机械的通风量：Q4=Q0P式中：Q0隧道内使用柴油设备的单位功率所需风量指标， 1kW 单位通风量宜不小于 3m3/min，采用 3m3/min/kW 的指标。
17、所以： Q= Q0P=4983=1494（ m3/min）上述三者中取计算的最大通风量，则无轨运输方案中通风量按最大值 Q=1494（ m3/min）设计。P同时在洞内作业的各种柴油机功率总和，如下表所示；序号 设备名称 功率（kW） 数量 备注1 铣挖机 162 1 台 铣挖机工作时，装载机及挖掘机不工作2 装载机 160 1 台 装载机工作时，挖掘机及铣挖机不工作3 挖掘机 160 1 台 挖掘机工作时，铣挖机及装载机不工作4 自卸汽车 118 2 台 在洞内保持工作状态5 其它辅助机械 100 1合计 4982.2.5.漏风计算：考虑漏风而损失的风量：Q 需=PQ式中：P漏风系数；采用高
18、频热塑焊接工艺加工的高强、低阻、阻燃的软质风管采用加长的风管节，尽量减少接头数量，接头应严密，每100m 漏风率不大于 1%。每 20m 一节，单向共 285 节，接头漏风率取值为 0.5%，则漏风率为 P=1+250.5%=1.125。Q 需=PQ=1.1255670=6378.75（m3/min）2.2.6.风压计算：通风阻力包括局部阻力和摩擦阻力，摩擦阻力在风流的全部流程内存在，如拐弯、分支及风流受到其他阻碍的地方。为保证将所需风量送到工作面，并达到规定的风速，通风机应有足够的风压以克服管道系统阻力，即 hh 阻。H 总阻=h 摩+h 局局部 压力损失：在通风方案中，主要有转弯引起的局部
19、压力损失，按下列公式计算：h 局=2/2 pa式中：-局部阻力系数-空气密度，取 1.2-转弯管道风速，取 30.54m/s拐弯局部阻力系数计算公式如下：=0.0080.75/n0.6 n=R/D 式中：R 为拐弯半径（取 40m），D 为风管直径，取1.5m，为拐弯角度。拐弯局部阻力系数计算得：=0.008450.75/26.670.6=0.019 局部阻力得：h 局=0.0191.530.542/2=132.91pa沿程 压力损失计算：h=6.5LQg/D=-风道摩擦阻力系数，取 =310-4kgs2/m3；L-风道长度，取 5703m；Q-风 量，取 5703/60=95.05m3/s；g-重力加速度 m/s2，取 9.81m/s2；D-风 管直径 1.5m ；h-沿程摩擦阻力 pa；结论：根据以上计算结果，选用直径 1.5m 的风管供风，全压 4000（pa）的风机能满足施工要求。
