隧道施工通風(fēng)計算一、規(guī)范規(guī)定《鐵路隧道施工規(guī)范》（TB10204-2002）規(guī)定：⑴空氣中氧氣含量，按體積計不得小于20％。⑵粉塵容許濃度，每立方米空氣中含有10％以上的游離二氧化硅的粉塵不得大于2mg。⑶瓦斯隧道裝藥爆破時，爆破地點(diǎn)20m內(nèi)，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?.5％；總回風(fēng)道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葢?yīng)小于0.75％；開挖面瓦斯?jié)舛却笥?.5％時，所有人員必須撤至安全地點(diǎn)。防止瓦斯積聚的風(fēng)速不宜小于1m/s。⑷有害氣體最高容許濃度：①一氧化碳最高容許濃度為30mg/m3；在特殊情況下，施工人員必須進(jìn)入工作面時，濃度可為100mg/m3；但工作時間不得大于30min。②二氧化碳按體積計不得大于0.5％。③氮氧化物（換算成NO2）為5mg/m3。⑸隧道內(nèi)氣溫不得高于28℃⑹隧道內(nèi)噪聲不得大于90dB。⑺隧道施工通風(fēng)應(yīng)能提供洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需的最小風(fēng)量，每人應(yīng)供應(yīng)新鮮空氣3m3/min，采用內(nèi)燃機(jī)械時，供風(fēng)量不宜小于3m3/(min·kW⑺隧道施工通風(fēng)的風(fēng)速，全斷面開挖時不應(yīng)小于0.15m/s，在分部開挖的坑道中不應(yīng)小于0.25m/s。⑼每100m平均漏風(fēng)率不應(yīng)大于2％。二、通風(fēng)方案的確定隧道施工通風(fēng)主要采用機(jī)械通風(fēng)，其通風(fēng)方式按風(fēng)道類型一般分為巷道式和管道式兩種，其中后者按送風(fēng)方式不同又可分為壓入式、吸出式和混合式三種。它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)（見表1）。表1幾種管道式通風(fēng)方案的比較序號通風(fēng)方式布置形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1壓入式能很快地排除工作面的污濁空氣,拆裝簡單污濁空氣流經(jīng)全洞2吸出式工作面凈化較快，洞內(nèi)空氣較好風(fēng)機(jī)移動頻繁，噪聲大，管道漏風(fēng)可造成循環(huán)污染3混合式洞內(nèi)空氣好、凈化快噪聲大，受空間限制本工程隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長1230m，隧道斷面面積為56m2，采用鉆爆法全斷面開挖，無軌運(yùn)輸。綜合考慮隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長度、斷面大小、開挖方法、出渣運(yùn)輸方式、設(shè)備條件等因素，通過分析比較，確定壓入式通風(fēng)較為適合無軌運(yùn)輸施工，可使足夠的新鮮空氣能很快被送至工作面，實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。三、風(fēng)量計算⑴按洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)計算風(fēng)量：—每人每分鐘呼吸所需新鮮空氣量，取4.0m3/min；—洞內(nèi)同時工作的最多人數(shù)，50人；—風(fēng)量備用系數(shù)，取1.15。計算得：=230m3/min⑵按排出炮煙計算風(fēng)量：計算方法一：—同時爆破的炸藥消耗量，，得100.2kg；—掘進(jìn)面積,26m2；—循環(huán)進(jìn)尺，4.0m；—單位耗炸藥量，1.7kg/m3；—炸藥爆炸時有害氣體生成量，取40m3/kg—通風(fēng)時間，取40min；—炮眼拋擲長度，,得50.36m。計算得：=230m3/min計算方法二：—通風(fēng)時間，取40min；—炸藥爆炸時有害氣體生成量，取40m3/kg—淋水系數(shù)，取0.3；—掘進(jìn)面積,26m2；—循環(huán)進(jìn)尺，4.0m；—單位耗炸藥量，1.7kg/m3；—同時爆破的炸藥消耗量，，得100.2kg；—通風(fēng)距離，1100m；—百米漏風(fēng)率，取2%；—漏風(fēng)系數(shù)，，得＝1.23—紊流擴(kuò)散系數(shù)，取風(fēng)管口至工作面的距離等于風(fēng)流的有效射程，即＝35m，風(fēng)管直徑＝1.8m，＝9.7，查表得＝0.53；—隧道爆破臨界長度，，得＝788m。計算得：=230m3/min⑶按允許最低風(fēng)速計算風(fēng)量：—工作面最小風(fēng)速，全斷面開挖取0.15m/s，分部開挖取0.25m/s，瓦斯隧道取1.0m/s；—掘進(jìn)面積,26m2。計算得：=230m3/min⑷按稀釋和排除內(nèi)燃機(jī)廢氣計算風(fēng)量：若采用有軌運(yùn)輸，施工設(shè)備均按電動設(shè)備配置，此項(xiàng)舍去。若采用無軌運(yùn)輸，洞內(nèi)內(nèi)燃設(shè)備配置較多，廢氣排放量較大，供風(fēng)量應(yīng)足夠?qū)?nèi)燃設(shè)備所排放的廢氣全面稀釋和排出，使有害氣體降至允許濃度以下，計算可按下式計算：—功率通風(fēng)計算系數(shù),我國暫行規(guī)定為2.8～3.0m3/min；—各臺柴油機(jī)械設(shè)備的功率；—利用率系數(shù)。內(nèi)燃設(shè)備配置表機(jī)械名稱配置臺數(shù)工作臺數(shù)單機(jī)功率（kW）內(nèi)燃機(jī)利用系數(shù)TiZLC40裝載機(jī)111400.5015自卸汽車651500.45砼罐車32850.50TH178三臂臺車111160.10計算得：=230m3/min⑸按按瓦斯絕對涌出量計算所需風(fēng)量（僅對瓦斯隧道）：—瓦斯絕對涌出量2m3/min；—瓦斯涌出的不均衡系數(shù)，取1.6；—工作面允許的瓦斯?jié)舛?，?.5%；—送入風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，?。計算得：=64m3⑹計算結(jié)果取值：以上計算結(jié)果取最大值（230，149，785，123）＝789m3/min作為控制設(shè)計通風(fēng)量。考慮漏風(fēng)因素：據(jù)風(fēng)管廠提供的技術(shù)指標(biāo)，采用PVC增強(qiáng)塑纖布作風(fēng)管材料，百米漏風(fēng)率正常時可控制在2%以內(nèi)。據(jù)此計算漏風(fēng)系數(shù)：—通風(fēng)距離，1100m；—百米漏風(fēng)率，取2%。計算得：＝1.23則風(fēng)機(jī)供風(fēng)量應(yīng)不小于：＝1253m3四、系統(tǒng)風(fēng)壓計算從理論上講，通風(fēng)系統(tǒng)克服通風(fēng)阻力后在風(fēng)管末端風(fēng)流具有一定的動壓，克服阻力則取決于系統(tǒng)靜壓，動壓與靜壓之和即為系統(tǒng)需供風(fēng)壓。⑴動壓計算：—空氣密度，1.16kg/m3—末端管口風(fēng)速，按控制設(shè)計通風(fēng)量計算，，得5.6m/s；系統(tǒng)動壓：＝19Pa⑵靜壓計算：①沿程摩擦阻力：—管道摩阻系數(shù)，0.025；—管道內(nèi)平均風(fēng)速，，得12.78m/s；—風(fēng)管直徑，1.2m；—通風(fēng)距離，1100m；—空氣密度，1.16kg/m3—風(fēng)量計算最大值，789m3/min；—風(fēng)機(jī)應(yīng)提供最小風(fēng)量，1253m3/min。計算得：＝19Pa②局部阻力：無拐角情況：＝1.9Pa有拐角情況：—系數(shù)，根據(jù)風(fēng)管拐角角度查表，取1.3；—空氣密度，1.16kg/m3—管道內(nèi)平均風(fēng)速，，得12.78m/s；計算得：＝19Pa系統(tǒng)靜壓：＝20.9Pa⑶系統(tǒng)風(fēng)壓：＝30.9Pa通風(fēng)管徑越大，則系統(tǒng)阻力越小，根據(jù)全斷面掘進(jìn)時斷面尺寸，施工機(jī)械和襯砌臺車的尺寸，設(shè)計時按φ1.2m風(fēng)管計算。五、設(shè)備選型設(shè)備選型關(guān)系到整個方案的成敗，是通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行好壞的基本保證。在立足現(xiàn)有、國產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，我們采用了天津產(chǎn)88-1型軸流式風(fēng)機(jī)，其功率為55KW×2，風(fēng)量達(dá)1000m3/min，全壓5000Pa。它具有空氣流動性能好、效率高、節(jié)省能量、噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等特點(diǎn)。風(fēng)管則選用了天津通風(fēng)設(shè)備廠生產(chǎn)的PVC增強(qiáng)塑