長大隧道通風排煙方案

【內容提要】分水關隧道全長9735m，其中7590m位於福建段，由於進洞施工線路長，隧道的通風是本工程的重中之重。在施工中預先制訂了通風排煙方案，到目前通風排煙狀況良好。

1 工程概況

分水關隧道位於溫福鐵路(福建段)I標段內,全長9735m，其中7590m位於福建段，2145m位於浙江段。在線路里程DK84+880處設有斜井，斜井長625m，與隧道平面夾角45°。分水關隧道福建段在斜井處和出口分別開闢工作面進行施工。由於進洞獨頭掘進線路長，隧道的通風是本工程的重中之重。

2 分水關隧道施工通風方案

在出口和斜井貫通之前，在斜井和出口均採用獨頭壓入式通風方式；貫通後在斜井內設置抽出式風機，在正洞內設置壓入式風機，採用混合式通風方式供給施工通風，並在斜井與正洞交內設置3台射流風機輔助通風。

為確保隧道內環境衛生，創造良好的工作環境，保證一線職工和施工人員健康，必須加大通風除塵措施，降低各種作業產生的粉塵和有害氣體。

2.1施工通風控制條件

坑道中氧氣含量：按體積計，不得低於20%。粉塵允許濃度：每立方米空氣中含有10%以上遊離二氧化硅的粉塵為2mg；含有10%以下遊離二氧化硅的水泥粉塵為6mg；二氧化硅含量在10%以下，不含有毒物質的礦物性和動植物性的粉塵為10mg。

有害氣體濃度：

一氧化碳：不大於30mg/m3。當施工人員進入開挖面檢查時，濃度可為100mg/m3，但必須在30min內降至30mg/m3。

二氧化碳：按體積計，不超過0.5%。

氮氧化物換算成NO2為5mg/m3以下。

隧道內氣溫不得超過28C。

隧道施工時，供給每人新鮮空氣量，不應低於3m3/min，採用內燃機械作業時，1kw功率的機械設備供風量不宜小於3m3/min。

隧道開挖時全斷面風速不應小於0.15m/，但不得大於6m/S。

2.2施工通風計算

本帖隱藏的內容

斜井施工通風計算

（1）施工通風需風量計算

①施工通風計算前提

設定參數:

開挖斷面積 S=120m2（主洞）

一次開挖長度 L=3.8m

單位體積耗藥量 0.7Kg/m3

一次爆破用藥量 G=319.2kg

洞內同時工作的最多人數 m=150人

出碴車輛(按洞內4台自卸車計算) 4×173KW

爆破後通風排煙時間 t=40min

通風管直徑 Φ1.8m，管節20m

風管百米漏風率 β=1.3%

漏風係數P 1.05

風管內摩阻係數 0.019

風量備用係數 k=1.15

最小洞內風速 V=0.15m/s

則，炮煙拋擲長度 LS=15+G/5=15+319.2/5=78.84m

風量計算從四個方面予以考慮，即按洞內要求最低風速計算得Q1；按洞內最多工作人員數計算得Q2；按排除爆破炮煙計算得Q3；按稀釋內燃機廢氣計算得Q4。通過上述計算，取Q計=Max（Q1Q2Q3Q4）。

②需風量的計算

a.按洞內要求最低風速計算得Q1

Q1=V·S×60=0.15×120×60=1080m3/min

b.按洞內最多工作人員數計算得Q2

Q2=k·m·q=1.15×150×3=517.5m3/min

一般標準為每人每分鐘需要新鮮空氣量3m3。

c.按排除爆破炮煙計算得Q3

Q3=V1-(KV1t+1--/V2)1/t=V1[1-(KV1/V2)1/t ]= 9460.8×[1-(100×10-6×9460.8/12.768)1/40]=595.917 m3/min

V1--一次爆破產生的炮煙體積 V1=S·Ls=120×78.84=9460.8m3

V2--一次爆破產生的有害氣體 V2=a·G=40×10-3×319.2=12.768m3

t--通風時間取40min；k--允許濃度取100ppm

a----單位重炸藥爆破產生的有害氣體換算成的CO體積取40×10-3m3/kg

d.按稀釋內燃機作業廢氣計算得Q4

根據裝碴作業工序中內燃設備分布，工作面暫按4台斯太爾自卸車，每台作業時的功率為173KW。

Q4=ni·A=3×4×173=2076m3/min

ni--洞內同時使用內燃機作業的總功率數；

A--洞內同時使用內燃機每KW所需的風量，一般取3m3/min。

通過計算、比較，正洞工作面需風量由稀釋內燃機作業廢氣控制，需風量為2076m3/min。

③考慮漏風的風量計算

通風機的供風量除滿足上述計算的需要風量外，還應考慮漏失的風量(風管最長狀態下的漏風係數)。

Q=1.05×2076=2179.8m3/min

④斜井進入正洞施工洞口風機計算。

由上述計算，設計中暫確定工作面計算風量(Q計)為K2179.8m3/min，風速0.15m/s，根據最不利的情況下計算的最大風量值(Q總)選擇洞口處的風機。

Q總=KQ計/(1-β)L/100=1.0×2179.8/(1-0.013)4483/100=3919.03(m3/min)

結論:根據以上計算結果,斜井洞口選擇風量為3919.03m3/min的風機才能滿足正洞施工通風需求。根據現場實際情況, 每工作面可選擇兩颱風量為2000m3/min的風機在斜井口並聯。

（2）風壓計算

通風阻力包括摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力在風流的全部流程內存在，如拐彎、分支及風流受到其他阻礙的地方。為保證將所需風量送到工作面，並達到規定的風速，通風機應有足夠的風壓以克服管道系統阻力，即h>h阻。H總阻=Σh摩+Σh局

①局部壓力損失：

在斜井通風方案中，主要有轉彎引起的局部壓力損失，按下列公式計算：

h局=ξ×ρ×ν2/2 pa

式中：

ξ---局部阻力係數

ρ---空氣密度，取1.2

ν---轉彎管道風速，取30.54m/s

拐彎局部阻力係數計算公式如下：

ξ=0.008α0.75/n0.6

n=R/D 式中：R為拐彎半徑（取40m），D為風管直徑，取1.8m，α為拐彎角度。拐彎局部阻力係數計算得：

ξ=0.008×450.75/22.220.6=0.022

局部阻力得：

h局=0.022×1.2×30.542/2=12.10pa

②沿程壓力損失計算：

h=6.5×α×L×Q×g/D

α--風道摩擦阻力係數，取α=3×10-4kgs2/m3；L--風道長度，取4483m

Q--風量，取3919.03/60=65.32m3/s；g--重力加速度m/s2，取9.81m/s2；D--風管直徑1.8m

h--沿程摩擦阻力pa

③斜井進正洞沿程壓力損失計算

Σh摩=6.5×3×10-4×4483×65.32×9.81/1.8=3112.05pa

h阻=Σh局+Σh摩=12.10+3112.05=3124.15pa

結論：根據以上計算結果，選用直徑1.8m的風管供風，全壓4000pa的風機能滿足施工要求。

出口施工通風計算

Q總=KQ計/(1-β)L/100=1.0×2179.8/(1-0.013)3732/100=3552.22(m3/min)

h=6.5×3×10-4×3732×65.32×9.81/1.8=2590.71pa

結論:根據以上計算結果,洞口選擇風量為3552.22m3/min的風機才能滿足正洞施工通風需求。根據現場實際情況, 每工作面可選擇兩颱風量為2000m3/min的風機在出口並聯，選用直徑1.8m的風管供風，全壓4000pa的風機能滿足施工要求。

（3）通風設備、材料選擇見施工通風設備、材料配置表。

型號: SDA152BD-2SE132型隧道軸流通風機。

廠家:天津市通創風機有限公司

風機性能參數:

流量(m3/min)

壓力（pa）

葉輪轉速（一級/二級）（r/min）

電機功率（kw）

3000

4100

985/985

132+132

風機性能調節：

SDA-BD型有4檔轉速，8種運行模式，常用功率的調節範圍有5檔，對於SE型，功率為21%、42%、63%、76%、100%。功率的變化如下所示：

本風機的5檔功率調節範圍：

1檔

2檔

3檔

4檔

5檔

運行模式

1#低速

1#低速+2#低速

1#低檔+2#高速

1#高速+2#低速

1#高速+2#高速

功率KW

55

112

167

192

264

通風管直徑1.8m

2.3通風管理措施

1、成立以項目經理為中心，由安全員、通風管理員、通風檢測員參加的通風管理機構，負責通風系統各種設備的管理和檢修，督促嚴格按既定的通風方案實施、操作，不得走捷徑，不得圖省事。

2、通風檢測員應定期測試洞內風速、風量、氣溫、氣壓、瓦斯濃度等，並做出詳細記錄，及時反饋到現場主管人員，以及時採取必要的措施。

3、柔性風管的安裝必須做到平順、挺直、緊扎、安穩。通風管理員應隨時檢查通風系統的運行情況。當發現通風管破損時，必須及時修理或更換。

4、對通風系統要千方百計的防漏降阻。風管安裝順直、嚴密,及時修補破損漏風，在加強通風的同時，習盡量減少內燃機排放尾氣，提高機械工作效率，同時洞內採取防塵措施，盡最大努力防漏降阻。

5、通風機應裝有保險裝置，當發生故障時應能自動停機，且通風機應有適當的備用數量。

6、如通風設備出現事故或洞內通風受阻，作業條件太差，所有人員應撤離現場，在通風系統未恢復正常工作和經全面檢查確認洞內已無有害氣體之前，不得進入洞內。

7、穩定通風管理力量，切實加強通風管理工作。合理的通風系統必須有到位的通風管理相配合。再好的通風設計和布置方案也必須有嚴格的通風管理制度。

三、體會

目前分水關隧道斜井工作面往溫州方向開挖開累 1122 米，往福州方向開挖開累112米；分水關隧道出口工作面開挖開累1450米。目前洞內的空氣良好，受到了各級領導和在洞內施工的人員的稱讚和好評。

為改善隧道內施工環境，保證施工人員的身體健康，提高勞動生產率，加快施工進度，我們在原設計無豎井的情況下，增設了兩個豎井，達到改善隧道內施工環境的目的。

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