斜井施工通风设计

5、施工通风计算

5.1TBM施工通风量计算

针对TBM施工过程中通风量的计算有几种不同的方法，分别为：根据同一时间，斜井内工作人员所需新鲜空气计算风量;按照内燃机功率的需求计算风量;按照斜井巷道瓦斯涌出量计算所需风量；采用最小断面风速法计算风量。

（1） 按允许最小风速计算

考虑斜井内人员作业环境、煤矿斜井施工、瓦斯斜井施工等要求，由于是采用压入式通风，新鲜风直接送至TBM主机区，则可设定斜井内平均回风风速应不小于1m/s的要求，最大风速不能大于4m/s，则工作面风量：

Q1=VminxS流xk=1x29.32x1.2=35.2m3/s

式中，Vmin为最小断面风速，取1m/s；S流为过流断面面积，取29.32m2；k为通风备用系数，取1.2。

（2） 按照施工人员计算

每人每分钟供应新鲜空气不少于3m3。

Q2=kMQn=1.2x3x60=216m3/min=3.6m3/s

式中，K为风量备用系数，采用1.2；M为同时在斜井内工作人数取60人;Qn为每一工作人员所需新鲜空气，取3m3/min。

（3） 按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算

Q3=Q0ZW=3.Ox66O=198Om3/min=33m3/s

式中：SW——同时在斜井内作业的各种内燃机的功率总和（kW）；Q0为每千瓦动力的空气需求量，取3m3/min-kW

（4） 按照斜井瓦斯涌出量计算所需风量

Q4=100Xq4Xkd=100X10X1.2=1200m3/min=20m3/s

式中：Q4—掘进工作面实际需风量，m3/min；

Q4—掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量，10m3/min；

kd一掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。即掘进面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。通常，机掘工作面取1.2〜1.6；根据现有资料及当地煤矿开采经验，到该深度范围内瓦斯含量低，属于低瓦斯区，故绝对瓦斯涌出量取10m3/min。

（5） 总需求风量

根据上述计算结果，取其中的最大值有Q=MAX(Q1,Q2+Q3,Q4)=36.6m3/s

风机供风量

由于采用独头压入式通风，斜井长度即为最大通风长度L=6582m，取风管

平均每百m漏风率P100=0.6%，

风管漏风系数：

=1-P1ooX点1=(-0.006X65.82)1二1.67

风机供风量应为：

Q.=P^Q=1.67x36.6=61.12m^s

系统风压计算

从理论上讲，通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动压与静压之和即为系统需供风压。

动压计算

h动=2Y-V2=2x1.2x9.632=55.64(p)

Y—空气密度，1.2kg/m3；

v一末端管口风速，v=36.6/3.8=9.63m/s(按工作面最小风速折算)静压计算

按照供风管道直径中2.2m，6582m管道计算。

摩擦阻力系数a：据风管厂提供的技术指标，采用PVC增强塑纤布作风管

材料，a值取0.0018Ns2/m4；

供风管道的摩擦风阻：

R=吐=0.0018弟一」1/2)，6582=2.52N•S2《m8

fS3 3.143

管道风流沿程摩阻风压损失：

h=Q2R-P=2.52x61.122=8257.7(P)

摩jf'L1.14 a

局部阻力：

h局«0.1•h摩=0.1x8257.7=825.77(p)

系统静压：

h静二h摩+h局二8257.7+825.77二9083.47（p）

系统风压取值：

h系统二h动+h静=55.64+9083.47二9139.11（p）

即风机需要提供不低于9139.11Pa的风压补偿，风量3667.2m3/min。

6、通风设备选型

6.1通风设备的选择要求

（1） 主要通风机必须装置两套同等能力的通风机，其中一套运转，一套备用，备用通风机能力必须满足生产的需要且能在10min内启动；

（2） 通风机两回配电直接由变（配）电所馈出的供电线路，线路上不应该分接任何负载；

（3） 通风设备的选择应满足不同施工期间合理的工作范围以内来确定风机的稳定、经济运行转速；

（4） 选用通风设备时，应留有一定余量；

6.2通风设备选型

（1） 通风管直径选择

据风阻及风压计算公式可知，当隧道工作面需要的风量和隧道供风长度一定时，风管直径越小风阻越大，需要的风压越大，设备的功率就越大。

根据隧道工况、风阻计算，本工程隧道选直径为2.2米通风风管。

（2） 通风机选型

根据通风计算，施工不同段所需的风量和风压如表6-1.

表6-2不同段的风量和风压要求

级速

风量要求（m^min）

风压要求（Pa）

2000m以内

2427

1329

2000m〜4000m

2810

2943

4000m以外

3649

6375

为满足不同时段的通风要求及经济稳定运行，通风机选变频调速轴流风机。

（3）通风设备经济比选

通过市场调查，市场上有三类风机的质量、性能等方面符合本工程的施工要求。代表产品分别为：山西侯马鑫丰康公司的SDF（E-iv）No20型风机（功率280kWX4）、湘潭平安股份有限公司的3SDF-II-4-Nq15/3X185kW型风机；瑞典GIAindustryab公司的2xAVH140.132.4.8型风机（功率132kWX2），两种风机的风量风压等性能参数如表3所示，均满足本项目隧道通风要求。

经过市场调查，代表产品有国产风带和进口风带，参数性能如表6-1。

表6-1风管性能参数

产地

风管直径

风阻系数

漏风率

价格（元/米）

中国

2.2m

0.025

1%

140

瑞典

2.2m

0.015

0.7%

253.9

规格型号

转速（r/min）

风量(m3/min)

风压（Pa）

电机功率（kw）

SDF(e-w)N20

980

4752~7320

4368~11760

280X4

AVH140.132.4.8

2.2m

2916

3816

132X3

山西鑫丰康风机

风机价格49.7万元；配套国产风管：140元/m

配电设备：变电站容量为1500KVA；电缆为

共计投入：Y鑫2=49.7+0.014X6500=140.7（万元）

耗电量：1136X1X10000X50%=568（万元）

瑞典GIA风机

风机价格：180万元；配套进口风管：253.9元/m

配电设备：变电站容量为500kva;电缆为120mm2

共计投入：YG2=180+253.9X6500=399（万元）

耗电量：396X1X10000X50%=198（万元）

（4）性能比较

进口：瑞典GIA风机及配套风管：

优点：体积小、噪音小、功率小（节省耗电）、故障率低、配套电源电缆要求低。

缺点：价格高、配件采购不便。

国产：山西鑫丰康风机及配套风管：

优点：维修配件采购容易，价格低。

缺点：体积大、噪音大、功率大（耗电多）、故障率高、配套电源电缆要求高，配套风管漏风率难以保证。

根据选用的风机机构，考虑斜井长距离通风的特点，从节能的角度出发，在斜井施工过程采用变频控制风压和通风量，能满足斜井通风要求。

7、 施工通风安全管理措施

以“合理布局，优化匹配，防漏降阻，严格管理、确保效果”20字方针，作为施工通风管理的指导原则，强化通风管理。

8、 施工通风安全组织机构

（1） 斜井施工项目经理部必须建立以项目经理为第一责任人的安全生产管理机构。

（2） 建立瓦斯监控、检测组织系统，测定有害气体参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪，高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外，尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置。

（3） 建立以岗位责任制和奖惩制为核心的通风管理制度和组建专业通风班组，通风班组全面负责风机、风管的安装、管理、检查和维修，严格按照通风管理规程及操作细则组织实施。项目部定期根据通风质量给予通风班组兑现奖惩办法。

9、 施工通风主要岗位风险管理标准及管理措施

（1）测风员风险管理标准及管理措施

危险源：风表选择不准确；风表不完好；作业环境不完好；测风地点不符合规定，人员操作不熟练；测量数据记录不准确或测风报表填写不正确。

管理标准：

测风时，测风员根据风速的大小选择相应量程的风表进行测风。

斜井每10天至少进行1次全面测风，测风地点、位置、测风周期必须符合有关规定。测风应在专门的测风站进行，在无测风站的地点测风时，要选择测风断面规整、无片帮、空顶、无障碍物、无淋水和前后10m内无拐弯的巷道。

测风员在同一地点测风时要测量3次，每次测量结果误差不超过5%，否则加测一次，结果取平均值。每次测量结束，测风人员必须将测量数据准确地填写在测风记录手册和记录牌板上，并编制通风旬报。

每次测量结束，测风员、瓦检员必须将测量数据及时填写在记录手册上并汇报。

严格按反风程序的时间汇报。两人要相互配合。

管理措施：

分工区管理人员随时对测风员测风时选择的风表进行检查，发现选择的风表不符合规定，进行处罚。

测风员必须经过培训，取得安全技术工种操作资格证后，持证上岗。熟悉所用风表和其它仪器的性能和参数。熟悉斜井通风系统，掌握各用风地点所需风量。

测风时要避开斜井内内行人、行车频繁的时间，避开附近风门开、关频繁时间，测风时不得有人员、车辆经过。

项目部安全质量部每旬对测风员所测量的数据与现场的实际风量进行一次校核，发现与现场出入大，应重新测风。

分工区技术人员将测风员、瓦检员汇报上的数据进行核查，发现误差大，责令其重新测量。

利用班前会教育员工遵守纪律、增强时间观念。

（2）主要通风机司机风险管理标准及管理措施

主要危险源：操作高压电气设备时，未按要求佩戴绝缘用具。未对风机主要部位进行详细检查。未按开停机顺序操作。

管理标准：必须经过培训并考试合格持证上岗。熟悉通风机结构性能、工作原理、技术特征、供电系统和控制回路，以及通风系统和各风门的用途等情况，能独立操作。作业前必须进行本岗位危险源辨识。遵守劳动纪律，认真填写工作日志，不做与本职工作无关的事情。当主要通风机发生故障停机时，备用通风机必须在15min内启动，并正常运转。

管理措施：不得随意变更保护装置的整定值。操作高压电气设备时应用绝缘工具，并按规定的操作顺序进行。除故障紧急停机外，严禁无请示停机。严格按照上级命令进行通风机的启动、停机操作。

10、通风管理制度

（1）一般规定

风机操作人员必须经过培训、考核合格后方能上岗作业，必须严格遵守风机的操作规程，熟悉通风系统性能。

斜井通风系统必须经过验收合格后方可投入正常运行，运行期间应加强巡视及维护工作，保证通风系统各项性能、技术指标达到设计要求。

保证斜井24小时连续不间断通风，风量、风压必须满足规范和施工组织设计要求，不得随意停风。

风机设置两路电源并装设风电闭锁装置，确保正在使用的通风机出现故障后能在15min内启动备用通风机，保证斜井通风和正常作业不受影响。

在瓦斯含量小于等于0.25%时，按正常通风采用压入式向巷道内输送新鲜空气和稀释巷道内少量瓦斯。

瓦斯含量大于0.25%时，开始考虑加强通风，启动混合式通风系统。即同时开启抽出式风机，尽量将巷道内瓦斯含量控制在0.25%以下，保障巷道掘进施工的正常进行。

（2） 通风系统定期检查制度

工区组织每周对通风系统进行检查，架子队长每天对通风系统必须作例行检查，通风工必须做好日常巡查。

通风系统运行正常后，每10天进行一次全面测风，对掌子面和其他用风地点根据需要随时测风，做好记录。

每7天在风管进出口测量一次风速、风压，并计算漏风率，风管百m漏风率不应大于1%，对风筒的漏风情况必须及时修补。

建立通风系统运行管理档案，档案包括各种检查记录、调试记录、测量记录、维护记录、运行记录等。

值班人员每天按班组对通风系统运行情况进行记录，架子队长每天、主管副经理每周分别对运行记录予以审核、签认，并由物设部负责建档保存。

周用风速测定仪对风速进行人工检测，检测结果与自动监控系统相应时间、位置、风速值进行核对，确保风速满足施工要求且回风巷风速不得低于1m/s。

（3） 通风管理交接班制度

必须实行通风班组交接班制度，交接双方签字认可，对上一班存在的问题、隐患、需注意事项、仪器设备状态等必须交接清楚，交接班记录由架子队长每天定时予以审核签字。

（4） 停风报批制度

因通风系统检修及其他原因需要主要通风机停止运转时，必须提前提出申请，逐级上报，根据停风时间长短由相关负责人审批后方可实施。

停风时间在30min以内的，由当班人员报架子队长审核后，由主管副经理批准实施。停风时间超过30min的，由当班人员报主管经理审核后，由安全总监批准实施。

停风前必须确保斜井内所有人员已经撤离，并切断电源；恢复通风前，必须检测瓦斯浓度。

11、施工通风安全技术措施

（1） 风机安装

风机支架应稳固结实，避免运行中振动，风机出口处设置加强型柔性管与风管连接，风机与柔性管结合处应多道绑扎，减少漏风。

通风机前后5m范围内不得堆放杂物，通风机进气口应设置铁箅，并应装有保险装置。

通风机备用一台，保证一用一备使用原则。

（2） 风管安装

风管必须有出厂合格证，使用前进行外观检查，保证无损坏，粘接缝牢固平顺，接头完好严密。通风管计划优先采用高强、抗静电、阻燃的软质风管。

风管挂设要求做到平、直，无扭曲和褶皱。

通风管破损时，及时进行修补或更换。当采用软风管时，靠近风机部分，采用加强型风管。通风管的节长尽量加大，以减少接头数量，接头应严密。弯管平面轴线的弯曲半径不得小于通风管直径的3倍。

（3） 通风系统日常管理和维护措施

通风机应有专人值守，按规程要求操作风机，如实填写各种记录。

通风机使用前应卸去废油，换注新油，以后每半月加注一次。

风机应尽量减少停机次数，发挥风机连续运转性能。需停机或开启时，根据斜井内调度通知进行。为减少风机启动时的气锤效应对风管的冲击破坏，应采用分级启动，分级间隔时间为3min。

综合保障班组中应设专职风管维修工。每班必须对全部风管进行检查，发现破损等情况及时处理。对于轻微破损的管节，采用快干胶水粘补：先将破损部位清洁打毛后，再行粘补；破损口小于15cm时，直接粘补；破损口大于15cm时，先将破口缝合后再行粘补，粘补面积应大于破损面积的30%。粘补后10min内不能送风。对于严重破损的管节，必须及时更换。

因斜井内渗水和温度变化的影响，风管内会积水，故应定期排水，以减少风管承重和阻力。

（4） 含瓦斯洞道通风安全技术措施

防止瓦斯集聚的风速不得小于1m/s。

在施工期期间保证实施连续通风。

压入式通风机装设在洞外，避免污风循环。通风机按一级负荷配置供电线路，设两路电源，并按照“三专两闭锁”配置风电闭锁装置，当一路电源停止供电时，另一路及时切换接通，保证风机正常运转。一旦遇到双路供电电源都出故障的及特殊状况，安排立即启用应急备用发电站，为通风机专项供电。

通风班组具体负责按照经批准的通风方案进行通风系统的安装、使用、维修、测风等工作。洞口设置通风风量记录牌板，每班每次通风情况由当班通风工及时记录于牌板上，记录牌板要根据通风情况随时进行更新。

必须认真执行通风风量记录制度，当班通风工随身携带通风记录