隧道施工辅助作业-通风防尘（隧道工程施工课件）

第七章施工辅助作业第四节

通风与防尘一、通风(一)隧道施工作业环境

隧道施工作业环境必须符合下列卫生标准：1.坑道中氧气含量按体积计，不得低于20%。第七章施工辅助作业3.有害气体浓度(1)一氧化碳(CO)：不大于30mg/m3(2)二氧化碳(CO2)：按体积计，不得超过0.5%(3)二氧化氮(NO2)：氧化物换算成过氧化氮应在5mg/m3以下。2.粉尘允许浓度每m3空气中含10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg；含10%以下游离二氧化硅的水泥粉尘为4mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘为10mg。第七章施工辅助作业4.瓦斯(CH4)浓度按体积计不得大于0.5%，否则必须按煤炭工业部现行的《煤矿安全规则》之规定办理。5.洞内工作地点的空气温度不得超过30℃。（铁路规定不得超过28℃）6.洞内工作地点噪声不宜大于90dB。第七章施工辅助作业7.通风方式自然通风根据隧道的长度、掘进坑道的断面大小、施工方法和设备条件等诸多因素来确定。自然通风是利用洞内外的温差或气压差来实现通风的一种方式，一般仅限于短直隧道，且受洞外气候条件的影响极大，因而仅在隧道长度小于400m或独头掘进长度小于200m的少数情况下完全依赖于自然通风，绝大多数隧道均应采用强制机械通风。强制机械通风第七章施工辅助作业(二)通风方式1.机械通风方式分类压入式通风<15m第七章施工辅助作业混合式通风<20m<15m吸出式通风<5m第七章施工辅助作业1435627巷道式通风1-正洞；2-平导；3-施工通风道；4-主通风机(主扇)；5-局扇(吸出)；6-局扇(压入)；7-风门7第七章施工辅助作业2.通风方式的选择(1)压入式通风能将新鲜空气直接输送至工作面，有利于工作面施工，但污浊空气将流经整个坑道。风机位置固定，随隧道掘进不断延伸风管，施工方便。但其排烟速度慢，通风耗能多。第七章施工辅助作业(2)吸出式通风的风流方向与压入式相反，流经整个管道的空气新鲜，排烟速度快，通风耗能少。但风机位置要随隧道掘进不断向前移，施工方便。(3)混合式通风集压入式和吸出式的优点于一身，但管路、风机等设施增多。(4)利用平行导坑作巷道通风，是解决长隧道施工通风的方案之一，其通风效果主要取决于通风管理的好坏。若无平行导坑，如断面较大，可采用风墙式通风。第七章施工辅助作业(三)通风计算1.风量计算(1)按洞内同时工作的最多人数计算

Q=K·m·q式中：Q——所需风量，m3/min；

K——风量备用系数；常取K=1.1~1.2；

m——洞内同时工作的最多人数；

q——洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按3m3/min计算。第七章施工辅助作业(2)按同时爆破的最多炸药量计算①巷道式通风Q=5Ab/t式中：A——同时爆破的炸药量，kg；

b——1kg炸药折合成一氧化碳的体积，一般采用b=40L/kg；

t——爆破后的通风时间，min。第七章施工辅助作业②管道通风式中：S——坑道断面面积，m2；

L——坑道长度，m。a.压入式通风b.吸出式通风第七章施工辅助作业式中：L散－爆破后炮烟的扩散长度，m非电起爆L散＝15+A（m）电雷管起爆L散＝15+A/5(m)c.混合式通风Q混吸＝1.3Q混压第七章施工辅助作业式中：Q混压——压入风量；

Q混吸——吸出风量；

L入口——压入风口至工作面的距离，一般采用25m计算。(3)按内燃机作业废气稀释的需要Q=niA式中：ni——洞内同时使用内燃机作业的总kW数；

A——洞内同时使用内燃机每kW所需的风量，一般用3m3/min计算。第七章施工辅助作业Q=60·V·S(4)按洞内允许最小风速计算式中：V——洞内允许最小风速m/s，全断面开挖时为0.15m/s，其他坑道为0.25m/s；

S——坑道断面积，m2。第七章施工辅助作业2.漏风计算Q供＝P·Q式中：Q——前述计算结果的最大值称计算风量；

P——漏风系数，管道通风时，根据风管材料不同可分别由表查得；巷道式通风则常采用1.2~1.3。第七章施工辅助作业聚氯乙稀塑料风管漏风系数胶皮风管漏风系数第七章施工辅助作业聚氯乙稀塑料风管漏风系数第七章施工辅助作业若处于高山地区，由于大气压强降低，供风量尚需进行风量修正，即：式中：Q高——高山修正后的供风量，m3/min；

P高——高山地区大气压(kPa)；

Q正——正常条件下的供风量。

聚氯乙稀塑料风管漏风系数第七章施工辅助作业3.风压计算

气流所受到的阻力有摩擦阻力和局部阻力（包括断面变化处阻力、分岔阻力、拐弯阻力）及正面阻力。h机≥h总阻h总阻＝∑h摩+∑h局+∑h正式中：h机——通风机的风压；

h总阻——风流受到的总阻力；

h摩——气流经过各种断面的管（巷）道时产生的摩擦阻力；第七章施工辅助作业

h局——气流经过断面变化，拐弯、分岔等处分别产生的阻力；

h正——巷道通风时受运输车辆阻塞而产生的阻力。(1)摩擦阻力(h摩)摩擦阻力是管道(巷道)周壁与风流互相摩擦以及风流中空气分子间的挠动和摩擦而产生的阻力，也称沿程阻力。第七章施工辅助作业式中：h摩——摩擦阻力，Pa；

λ——达西系数；

L——风管长度，m；

V——风流速度，m/s；

d——风管直径，m；

g——重力加速度，m/s2；

γ——空气容重，N/m3。第七章施工辅助作业

对于任意形状时，(U为风道周边长度S为风管面积)代入上式有：

若风道流量为Q(m3/s)，则V=Q/S，再令α=γλ/8g，称为摩擦阻力系数(单位为N·s2/m4)。将α、V代入上式有h摩=αLUQ2/S3

第七章施工辅助作业(2)局部阻力(h局)

式中：ζ——局部阻力系数。局部阻力公式为：(3)正面阻力(h正)式中：φ——正面阻力系数。当列车行走时，φ=1.5；斗车停放时φ=0.5，斗车停放间距超过1m时则逐辆相加；

Sm——阻塞物最大迎风面积(m2)。第七章施工辅助作业4.通风机的选择通风机有轴流式和离心式两类。在隧道施工通风中主要采用轴流式通风机。5.风机及风管布置设置通风机时，其安装基础要能充分承受机体重量和运行时产生的震动，或者水平架设到台架上。第七章施工辅助作业二、防尘在隧道施工中采取的防尘措施是综合性的，就是湿式凿岩、机械通风、喷雾洒水和个人防护相结合，综合防尘。

1.湿式凿岩

湿式凿岩，就是在钻眼过程中利用高压水湿润粉尘，使其成为岩浆流出炮眼，这就防止了岩粉的飞扬。第七章施工辅助作业2.机械通风

施工通风可以稀释隧道内的有害气体浓度，给施工人员提供足够的新鲜空气，同时也是防尘的基本方法。3.喷雾洒水喷雾一般是爆破时实施的，主要是防止爆破中产生粉尘过大。喷雾器分两大类：一种是风水喷雾器，另一种是单一水力作用喷雾器。第七章施工辅助作业洒水是降低粉尘浓度的简单而有效的措施，即使在通风较好的情况下，洒水降尘仍然需要。4.个人防护对于防尘而言，个人防护主要是指配带防护口罩，在凿岩、喷混凝土等作业时还要配带防噪声的耳塞及防护眼镜等。

第七章施工辅助作业三、关角隧道施工通风实例第七章施工辅助作业取单位炸药用量1.8kg/m3，循环进尺3.5m。开挖断面积67m2，则一次爆破炸药用量422kg，炮烟抛掷长度：

1.正洞施工排除炮烟所需的风量L0=15+G/5=15+422/5=99m取爆破后通风时间t=20min，工作面要求新鲜风量：Q=1032m3/min考虑空气高程重率修正系数为0.697，工作面要求风量1235m3/min。(注：)平均风速0.31m/s。第七章施工辅助作业条件：平导及斜井开挖端面取40m2,一次爆破炸药用量252kg，炮烟抛掷长度L0=65.4m，取爆破后通风时间t=15min，平导工作面要求新鲜风量624m3/min，考虑高原海拔3600m，实际要求风量747m3/min，平均风速0.31m/s。2.平导及斜井施工排除炮烟所需的风量风机的供风量按稀释内燃设备废气的要求来确定。第七章施工辅助作业假设采用20tVolvo自卸汽车出碴，装机功率173kw。车辆在洞内行驶速度15km/h，每辆车装碴循环时间为5min,则重车的行车间距为1250m。装载机功率为150kw。重车的负荷率为0.9，空车的符合率0.3，装载机的符合率0.8，所有设备的利用率0.9。则当通风及运输长度分别为4680m、3000m、2000m时，所需重车及空车数分别为4辆、3辆、2辆，装运碴作业工序中内燃设备的实际使用功率分别为793kw、622kw、450kw。第七章施工辅助作业取单位功率的风量供给系数为4.0m3/kw·min，并考虑空气高程重率修正系数，则当通风长度分别为4680m、3000m、2000时，压入式风机的供风量应分别达到3798m3/min、2979m3/min、2155m3/min。当通风长度4680m时，取平均百米漏风系率1.25%，漏风系数PL＝2.4;当通风长度3000m时，取平均百米漏风系率1.5%，漏风系数PL＝1.82;当通风长度2000m时，取平均百米漏风系率1.25%，漏风系数PL＝2.4。第七章施工辅助作业(1)取通风软管直径1.8m，4680m的管道风阻力系数3.风机的全压取通风机设计风量3000m3/min取风机全压为4100Pa，可选用天津市通创风机有限公司生产的125A2D-2FS132型对旋式通风机。设计风量3000m3/min，全压4100Pa，电动机功率2×132kw，双级调速。第七章施工辅助作业(2)取通风软管直径Φ1.8m,3000m的管道风阻力系数取通风机设计风量3000m3/min

压力损失hf=3242Pa可选用天津市通创风机有限公司生产的125AD-2FS132型对旋式通风机。设计风量3000m3/mi