隧道施工通风压入式通风计算方法

2、通风计算【2009-6-10】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

Q3还须按内燃设备的总功率（kw

Q4；通过上述计算，取Qmax=Max（Q1，Q2，Q3，Q4

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：S=80m(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：≤30min通风管直径：φ=1800mm管道百米漏风率：β=1.5%（2）风量计算①按洞内最多工作人员数所需的新鲜空气，计算：Q=3km=3×1.25×60=225 （

m/min）式中 3—隧规规定每人每分钟需供应新鲜空气标准为3m/mink—风量备用系数，一般取1.15～1.25，按

1.25

取值m—同一时间洞内工作最多人数，按60

人计②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：Q=V－(KV1t+1

V)=V

[1－(k×V

V)

=551

m/min式中 V－一次爆破产生的炮烟体积V1=S×Ls

=80×72.6=5808mS-一次开挖的断面面积，按80mLs－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=288kgV－一次爆破产生的有害气体体积

V2=aG=40×10

×288=11.52

ma—

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

1×10

m—

通风时间，取30min③按洞内允许最低风速，计算：Q=60VS=60×0.15×80=720

m/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，80m60—min

和

s

换算常数④

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

3m/min，算得：Q4=946×0.70×3=1546 m/min【

机械功率参考表】

设备供风能力取

Qmax=Max（Q，Q，Q，Q）=1546

m/min。很大，按百米漏风率（取β=1.5%）计算洞口风机风量：Q

=

Qmax/(1-β)=1546/(1－1.5%)=2360

m/min。【

注 1

：

先

计

算

漏

风

系

数 p=1/(1-

β

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

=2722pa；若β=2.5%，则Q

=3141pa；这两个计算结果都没有上述可行，但国内的风管β=1.5～2.5%。以资比较。】Q【注

3

2

台自卸车

3

946kw，

=1987Qm/min,则

Q

=

3033

m/min；若β=2.0%，则

Q

=3498pa；若β=2.5%，则

Q

=4037pa（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

h＞h式计算：h

=∑h

+∑h

+∑h

=4971pa其中：

①

管口动压

h

一般可考虑为

50pa。②

沿程压力损失计算：

，按下h

=α·lUpQg/s=4474pa；式中 α－风管摩擦阻力系数，取α=3×10kg.s/ml－风管长度，取

2800mU—风管周边长，π·D=5.652

mp－漏风系数，P=1/（1-β）=1.4425，β=1.3%Q－计算掌子面所需风量，1987

m/min

并折合成33.12m/sg－重力加速度，取9.8m/sS—风管截面积，π·D/4=2.5434m；D－风管直径

1.8m【注：若采用直径

1.6m

的风管，则

h

=8058pa，没有上述可行。】③局部压力损失，按沿程压力损失的10%进行估算：h

=h

×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=0pa。】1、施工通风压入式通风，由洞口回风。通风最长距离近5073m。①

通风检算选用

SDF（c）-NO12.5

1550～2912m

/min，全压

1378～5355Pa

2×110KW），射流风机选用

SLFJ-100

30KW2#斜井施工压入通风距离最长，为

5073m，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

20m

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

P100＝1.2%，摩擦阻力系数α=1.4×10kg/m³。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=Vmin×Amax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=0.15×83×60=747m³/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(m³人•分钟)Q2=3×60×1.2=216m³/minc、按排除炮烟计：p

Pp

P

L L

(

)

(

)

b

P

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

——淋水系数，沿干燥岩层掘进的巷道取0.8；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，最大需风量为747m³/min。供风计算沿程风压损失：P

损=R×Q

机×Q

需/3600=6.15×5824×747/3600=7432Pa式中：风阻系数

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

机——通风机高效风量

5824m³/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

747m³/minD——通风管直径

1.5m通风管出口风量：Q

出

口

=Q

机

-Q

机

×

P100

×

L/100=5824-5824

×

1.2%

×5073/100=2279m³/min由以上结果可知，

Q

出口=2279

＞

Q

需

=747m

³

/min

，

P

损=5716Pa＜P

全=10710Pa，亦即，通风出口风量大于掌子面需求风2×110kw

500m配备

1

Ф1.5m。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 4×173KW爆破后通风排烟时间 t=30min通风管直径 Φ1.50m风管百米漏风率 β=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 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

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=V1[1-(KV1/V2)1/t]=V1--一次爆破产生的炮烟体积 V1=S×Ls=V2--一次爆破产生的有害气体 V2=a×G=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

40×10m3/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

210kg，因台阶法施工，取其一半，即105kg；S-

-m2

98.77m2；L-

-巷道长度或临界长度（m

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

4.0m3/min，本隧可能有瓦斯溢出，故采用4.0

m3/min

标准。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

1.1～1.152.2.3.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=Q0×ΣP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。所以： Q=

Q0×ΣP=498×3=1494（

m3/min）大值

Q=1494（

m3/min）设计。ΣP——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

1185

其它辅助机械

2

台

在洞内保持工作状态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+25×0.5%=1.125。Q

需=PQ=1.125×5670=6378.75（m3/min）2.2.6.风压计算：道系统阻力，即

h>h

阻。H

总阻=Σh

摩+Σh

局①局部压力损失：算：h

局=ξ×ρ×ν2/2 pa式中：ξ---局部阻力系数ρ---空气密度，取

1.2ν---转弯管道风速，取30.54m/s拐弯局部阻力系数计算公式如下：ξ=0.008α0.75/n0.6R Dn=R/D 式中：

40m），

R Dα为