隧道施工通风方案

xx工程建设项目xx隧道施工通风方案 编制： 审核： 审批： xx工程有限公司xx隧道项目经理部2017年10月目 录一、编制说明11.1 编制依据11.2 编制原则1二、工程概况22.1 项目概括22.2 气象特征22.3 水文特征32.4 瓦斯情况4三、施工通风设计原则63.1 施工通风的目的63.2 设计原则63.3 洞内有害气体与卫生指标要求63.4 瓦斯隧道安全要求8四、通风参数计算114.1 通风计算基础参数114.2 施工范围及送风距离114.3 开挖面需风量计算134.4 隧道防瓦斯集聚风速验算174.5 风机配置18五、隧道进口段与出口段施工通风方案设计205.1 巷道式通风（轴流风机+射流风机）20六、隧道一号斜井段施工通风方案设计366.1 方案（风管+风仓+风管）366.2 一号斜井段风机配置62七、隧道二号斜井段施工通风方案设计647.1 方案（风管+风仓+风管）647.2 二号斜井段风机配置90八 总结928.1 进出口段通风配置928.2 一号斜井段通风配置928.3 二号斜井段通风配置93II一、编制说明1.1 编制依据（1）xx隧道标段施工方案；（2）公路隧道工程施工技术规范（JTG F60-2009）；（3）现代隧道施工通风技术；（4）工业企业设计暂行卫生标准（GB J1-62）；（5）公路隧道工程设计规范（JTG D70-2004）；（6）公路隧道通风设计细则（JTG/T D70-2014）；（7）铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002）。1.2 编制原则（1）贯彻执行国家的方针、政策及相关的工程施工规范、规定，当地政府的相关制度；（2）确保满足建设单位、监理单位、设计单位管理要求；（3）遵循合同条款，响应合同文件要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、 环境保护、文明施工和造价等各方面的工程目标；（4）符合国家和地方关于环境保护、职业健康安全、水土资源及文物保护、节能 减排的要求，尊重当地的民风民俗；（5）以施工技术先进、施工方案可行、重合同守信誉、施工组织科学、按期优质 建成，建成后不留后患为指导思想；（6）坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，严格贯彻中华人员 共和国安全生产法、建设工程安全生产管理条例以及建设部关于安全生产的相关 规章制度，确保施工安全。二、工程概况2.1 项目概括本项目起于达孜县德庆镇，设达孜枢纽互通与林拉高速公路相接，利用拉萨至山南地区的古道为走廊带，沿多雄朗沟经念喀村、新仓村、仲莎村，过差脆村后设隧道穿越XX山，出隧道后沿莫朗沟南行，经加木雄、聂果村、前达村，于桑耶镇北侧设桑耶服务区兼互通，项目终点设桑耶枢纽互通与在建贡嘎机场至泽当专用公路相接。项目地理位置图xx隧道初步设计起始桩号：YK14+400-YK27+290（左线ZK14+402- ZK27+215），总长12.85km。2.2 气象特征勘察区内气候以干燥、缺氧、温差大、日照充足为特征，属高原温带半干旱气候区，干湿季分明，高原气候特征明显。达孜气象站（5年观测）：极端最高气温29.5（），月极端最低气温-17（）（2012年1月），最冷月平均气温为-9.2（），月最高气压1000hpa，月最低气压650hpa，月极大风速21m/s，月最大风速21m/s(极大风速的风向为东南风，月最大降雨量260mm，月最大降雨量44mm。扎囊气象站（5年观测）：月极端最高气温30（）（7月份），月极端最低气温-17）（2012年1月），最冷月平均气温为-9.6（），月最高气压1200hpa，月最低气压656hpa，月最大风速30m/s(极大风速的风向为西南风，月最大降雨量180mm，月最大降雨量43mm。2.3 水文特征隧址区区以郭喀拉日居山脊线为地表分水岭，北侧为拉萨河水系，南侧为雅鲁藏布江水系。隧址区北侧发育有多雄朗沟，主要接受大气降水及山涧溪沟地表水补给，其水位、流量、流速受季节性影响较大，雨季水位暴涨，枯水季节流量较小。其流经差脆、仲沙、新仓，最终汇入拉萨河。拉萨河发源于念青唐古拉山，流域面积26225km2，是雅鲁藏布江的一级支流，由东向西在曲水汇入雅鲁藏布江。据拉萨水文队水文资料：拉萨河最大流量2830m3/s，最小流量20m3/s，多年平均流量为287m3/s，年径流量93.82亿m3，径流模数11.271/s.km，多年平均水位高出河床2.58m，最高6.07m，最低2.37m，最大变幅3.52m。含沙量0.125kg/m3，年输沙量122.1万吨，输沙率38.7kg/s。隧址区南侧发育有莫朗沟，主要接受大气降水及山涧溪沟地表水补给，其水位、流量、流速受季节性影响较大，雨季水位暴涨，枯水季节流量较小。其流经加木雄、聂果村，最终汇入雅鲁藏布江。雅鲁藏布江发源并流经西藏高原，是世界上海拔最高的大河，平均海拔在4000m以上，源于西藏西南部喜马拉雅山北麓杰马央宗冰川，由西向东流，横贯西藏南部，经派镇折向北东, 围绕南迎巴瓦峰形成马蹄形拐弯而后向南流，到边境巴昔卡入印度，称布拉马普特拉河。雅鲁藏布江流域面积239228km2，全长2229km。支流众多，其中流域面积大于10000km2的有5条，自上而下依次为多雄藏布、年楚河、拉萨河、尼洋河和帕隆藏布，以拉萨河流域面积最大。雅鲁藏布江流域径流补给源于大气降水，降水量地区分布十分悬殊，年际变化小而年内分配极不均匀。水气主要来自印度洋孟拉湾暖湿气流，是我国降水量最多的地区之一。年降雨量巴昔卡4500mm，墨脱2660mm，波密810mm，拉萨440mm，拉孜310mm。由于高寒的气候，现代冰川发育，成为河流重要补给水源，在不少河源区被大面积冰川沉积物和风化物覆盖，地表草甸厚、渗透作用较强，雨水和冰雪融水多渗透地下，与地表冰雪融水一样成为河流的补给水源。在河流干流上游及中游上段，以地下水补给为主，中游下段至下游上段，补给形式转为以雨水、融水混合补给型，进人大峡谷以下暴雨区，河流以雨水补给为主。2.4 瓦斯情况隧址区分布的林布宗组(J3K1l)含煤二层（K1、K2）。该煤层厚度较稳定。煤呈黑色，条痕黑色、黑褐色，似玻璃光泽，硬度23，稍具韧性，外生裂隙较发育，断口呈棱角状、参差状，细条带状结构，层状构造。煤岩类型以半暗型煤为主，半亮型煤次之。煤系地层中还夹一定数量的含炭板岩和有机质含量较高的深灰色炭质板岩，故区内煤层及煤系地层的生烃能力较强，瓦斯生成量较大。林布宗组(J3K1l)煤系地层中板岩孔隙率，渗透率均较低，且未形成圈闭，故煤系地层中的板岩基本不含气体。煤层具有双孔隙系统，即原生基质孔隙系统（大、中、小、微孔），后生裂隙系统（割理、裂隙）。有机质生成的煤层瓦斯气体，部分以吸附型式停留在孔隙内表面上，另一部分呈游离状态沿裂隙系统运移逸散。因此，煤层瓦斯主要以吸附形式保存在煤层中，煤层既是生气层，又是储集层。煤层的顶、底板为板岩，其孔隙率，透气性极低，是良好的盖层。隧址区有利于煤层瓦斯逸散的因素有三，即煤层倾角大、煤层围岩岩溶裂隙较发育、地下水活动较强。所见大气降水不易在冲沟汇聚形成水流，而多沿裂隙向下入渗，即所谓的“大水低瓦斯”。而有利于煤层瓦斯储集的因素有：煤层埋藏较深、地应力相对较大，这将减小煤层的渗透率；煤的变质程度高，煤层曾受过较强挤压，这都使煤中孔隙的比表面积增大，增强了煤对瓦斯气体的吸附能力；煤层直接顶、底板多为透气性差的板岩，其孔隙率，透气性极低，具一定的封盖能力。据中国煤层气资源，我国煤层气风化带下限深度分布在50900m之间，多在300600m。煤层气垂向分带为二氧化碳氮气带；CO2+N2浓度为2080%，氮气带：N280%、CO220%；氮气甲烷带：CO220%、N2浓度为2080%；甲烷带：CH480%。、为煤层气风化带。测试成果表明两煤层均位于瓦斯风化带中。两煤层可燃气体(CH4+CO)含量仅为0可燃物，无空气基煤层瓦斯组份中氮气占绝大部份，均大于90%，可燃气体(CH4+CO)含量为0。SZK3号钻孔K1煤层底板标高为4517.40m，隧道洞身段见煤点路面标高为4262.76m，两者相差254.64m，SZK3号钻孔测得K1煤层瓦斯气体压力为0.07MPa，以瓦斯压力梯度为0.005MPa/m(经验数据)推断的隧道路面K1煤层瓦斯压力值为1.343MPa。根据瓦斯煤样测试成果和推断的瓦斯压力，采用Langmuir公式间接计算的隧道洞身段SZKK4孔K2煤层瓦斯含量为0.004659m3/t。三、施工通风设计原则3.1 施工通风的目的隧道施工通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并稀释、排除有害气体和降低粉尘浓度，使各作业面达到各项卫生标准的要求，以改善劳动条件，保证洞内工作人员身体健康和施工安全。3.2 设计原则长大隧道施工必须采用机械通风，宜采用压入式或混合式通风，并辅以射流风机的通风系统。对于特长隧道应优先考虑混合式通风方法，当主通风机不能保证隧道施工通风要求时，需要设置局部通风系统。随着隧道掘进长度的延伸，通风设计应分阶段进行，通风量应是动态的。3.3 洞内有害气体与卫生指标要求（1）开挖工作面进风流中(按体积计算)：氧气不得少于19.5。（2）洞内每立方米空气中，有害气体含量最大容许值要求：见表3-1按照公路隧道施工技术规范JTGF60-2009的相关规定：当施工人员进入开挖面检查时，一氧化碳(CO)容许浓度可为100mg/m3，但必须在30min内降至30mg/m3。铁路工程施工技术手册隧道篇下册规定：当作业时间在1h以内时，一氧化碳(CO)容许浓度可放宽到50mg/m3，0.5h以内可达到100mg/m3，1520min可达200mg/m3。在以上条件下反复作业时，两次作业时间应间隔2h以上。（3）隧道内风量要求：1）每人每分钟供应新鲜空气3m3，高原计算取4m3；2）洞内使用柴油机械施工时，每1kW每分钟供风量不宜少于4.5m3。表3-1 空气中有害气体含量最大容许值有害气体名称体积浓度重量浓度10-6 (ppm)mgm3二氧化碳 (CO2)0.50513010一氧化碳 (CO)0.00242430氮氧化合物换算成二氧化氮 (NO2)0.000252.55瓦斯(甲烷)(CH4)总回风道0.75从其它工作面进来的风流0.50开挖面装药爆破前应小于1.0。当开挖面浓度超过2时，人员必须全部撤走。（4）洞内风速要求全断面（包括斜井）开挖时，最小风速应不小于0.15 m/s；导坑内最低风速，应不小于0.25 m/s。隧道内最大风速不得大于6 m/s。煤矿安全规程第107条规定架线电机车巷道容许最低风速为1m/s，采矿工作面、掘进中的煤巷和岩巷为0.25m/s。当风速大于1m/s时，不会形成甲烷带。（5）洞内温度要求：隧道内温度一般不宜高于28。当空气温度和相对湿度一定时，提高风速可以提高散热效果。温度和风速之间的关系见表3-2。表3-2 温度和风速的适宜关系空气温度()151520202222242428适宜的风速(m/s)0.51.01.52.0（6）空气中粉尘允许浓度1）空气中含游离二氧化硅10以上粉尘(含石英、石英岩等) 的允许浓度为2mg/m3。2）空气中含游离二氧化硅10以下，不含有毒物质的矿物性和动植物性的粉尘的允许浓度为10 mg/m3。3）空气中含有游离二氧化硅10以下水泥粉尘的允许浓度为6 mg/m3。（7）噪声洞内作业点噪声不大于90分贝 (dB)。噪声接触时间见表3-3。超过允许噪声值，应采取消音或其它防护措施。表3-3 接触噪声允许时间每个工作日接触噪声时间(h)8421最高不得超过允许噪声(dB)909396991153.4 瓦斯隧道安全要求从瓦斯爆炸三要素可知，瓦斯隧道内瓦斯爆炸的必要条件是，：瓦斯浓度处于爆炸范围内（5%-16%），氧气浓度超过失爆氧浓度（12%），引火源温度高于瓦斯引火温度（650750摄氏度）。瓦斯隧道环境中只要同时满足瓦斯浓度和引爆火源两项条件就会发生瓦斯爆炸事故。3.4.1瓦斯积聚瓦斯积聚是隧道内体积大于0.5m3的空间内积聚瓦斯浓度达到或超过2%的现象，瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源。3.4.1.1瓦斯积聚原因1. 通风机停止运转；2.通风管断开或漏风严重；3.通风机出现循环风，通风机安装位置不合理，吸入的风量为循环风；4.通风系统不合理，整体通风方案出现缺陷，开挖面风量不足，涌出瓦斯不能稀释到安全浓度；5.瓦斯涌出异常。3.4.1.2瓦斯积聚预防通风异常和瓦斯异常是造成瓦斯积聚的根本原因。防止瓦斯积聚的措施是避免这些异常发生，或者一旦发生异常采取措施，在造成事故或灾害前，使其恢复正常；如果经过处理不能恢复正常，应将其控制在局部地点使其异常局部化，并在异常区采取措施杜绝一切可能的火源或撤人，确保安全。防止瓦斯积聚和超限的措施有：1.加强通风。隧道通风是防止瓦斯积聚的最有效和最基本措施。按照相关要求建立和完善处理的、最佳的隧道通风系统，加强通风管理，保证隧道有足够的新鲜空气，把掌子面及其局部积聚的瓦斯冲淡到规范规定的浓度及以下并排出。2.加强检查。隧道内瓦斯浓度检查是发现事故隐患的眼睛，也是采取措施的防范和处理的依据。准确掌握隧道内瓦斯浓度的变化，是防止瓦斯爆炸的基本手段之一。所以，隧道必须建立瓦斯气体的检查制度，严格按照技术交底规定的次数检查瓦斯，严禁空班漏检。3.局部瓦斯积聚的处理。及时处理局部积聚的瓦斯，是预防瓦斯燃烧和爆炸的主要措施之一，也是瓦斯管理工作的重要内容。严格执行相关规定中有关瓦斯浓度的规定和瓦斯超限时必须采取的安全措施，及时处理瓦斯超限和局部瓦斯集聚。按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下，对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头施工的瓦斯隧道，采用压入式通风，整个隧道都是回风流，考虑到电器设备，工作面还有后部工序作业，工作面风流中瓦斯浓度应在0.5%以下，对于有平行导坑的巷道式通风，回风风流中瓦斯浓度应在0.75%以下，但开挖工作面仍为独头，故风流中瓦斯浓度应控制在0.5%以下。表3-4隧道内瓦斯浓度限制及超限处理措施序号地点限值超限处理措施1低瓦斯工区任意处0.5超限处20m范围内立即停工，查明原因，加强通风监测2局部瓦斯积聚（体积大于0.5m3）2.0超限处附近20m停工、断电、撤人，进行处理，加强通风。3开挖工作面风流中1.0停止电钻钻孔。超限处停工、撤人、切断电源，查明原因，加强通风等。4回风隧道或工作面回风流中0.5非防爆设备停止工作5回风隧道或工作面回风流中1.0停工、撤人、处理6放炮地点附近20m风流中1.0严禁装药放炮7放炮后工作面风流中1.0继续通风，不得进入8局部通风机具及电气开关10m范围内0.5停机、通风、处理9电动机及开关附近20m范围内1.0停止运转、撤出人员、切断电源、进行处理10竣工后洞内任何处0.5查明渗漏点，进行整治3.4.2 瓦斯引爆火源是瓦斯燃烧和爆炸的必要条件之一，在隧道中要杜绝火源，是防止瓦斯引燃和爆炸的关键。防止瓦斯引燃的原则是禁止一切非生产火源，对生产中可能发生的火源严格管理和控制。洞内引爆瓦斯的火源有以下几种：1.明火：火柴的明火，香烟明火，电气焊明火，喷灯明火，火灾明火等，都可能引爆瓦斯。2.炮火：使用不合格炸药，炮孔封泥不足或不严，用可燃物做封炮眼填料等。3.冲击、摩擦火源：如金属器具冲击出火花，坚硬岩石撞击出火花，岩石与岩石、岩石与金属、金属与金属之间的强力撞击与摩擦都有可能引燃瓦斯。4.电火花、电弧：设备的隔爆性能丧失或带电作业、照明电灯泡破碎时，电焊作业，电缆与电路短路，蓄电池机车控制器防爆性能失效以及杂乱电流都能产生足以引燃瓦斯的电火花及电弧。5.静电火花：高电阻物体或处于电绝缘状态的物体在互相紧密寄出后分离或摩擦时，产生的静电可能引燃瓦斯。控制火源的措施有：1.严格明火管理。严格洞口检查制度，严禁任何人携带烟草和引火物入洞，隧道内禁止吸烟和使用明火。照明使用安全矿灯。2.防止电火花。洞内机械和电气设备及供电线路要符合相关要求，对电器设备的防爆性能应定期检查，不符合要求的及时更换和修理。电缆接头不得有“鸡爪子”，“羊尾巴”和明接头。3.防止爆破火焰。严格炸药、爆破管理，严禁使用产生火焰的爆破器材和爆破工艺。爆破作业必须选用煤矿许用炸药和许用电雷管。炮眼要用黄泥装填满，推广使用水炮泥。严格推行“一炮三检”制度。4.防止摩擦火花。装渣作业采用洒水措施。5.防止静电火花。通风管使用双抗风管，人员穿着纯棉衣物。四、通风参数计算4.1 通风计算基础参数表 4-1通风计算基础参数表项目数量单位正洞工作面同时工作最多人数50人一号斜井工作面同时工作最多人数35二号斜井工作面同时工作最多人数35正洞开挖面一次爆破炸药用量360kg斜井开挖面一次爆破炸药用量280正洞隧道开挖面积100（有仰拱）90（不含仰拱）m2一号斜井开挖面积80（有仰拱）65（不含仰拱）二号斜井开挖面积80（有仰拱）65（不含仰拱）通风换气长度250m风管平均百米漏风率1%风管摩擦阻力系数0.02机械设备功率装载机125kW出碴汽车200挖掘机122爆破通风时间15min隧道内最低允许风速0.25m/s人员配风标准4m3/（人min）内燃机械设备配风标准3m3/（kW min）4.2 施工范围及送风距离施工范围和送风距离如表4-2所示。整个隧道施工通风可划分为四个区段，区段一为进口段，要求在独头掘进的距离不小于3500m，进口段按照3500m取值。区段二为一号斜井段，一号斜井段施工分为三阶段：首先开挖斜井，在斜井施工完毕后，设置两个工作面，同时向主洞入口和出口方向掘进，在入口方向掘进到与进口段预定贯通位置YK17+908后，保持出口方向工作面继续掘进至YK20+300。区段三为二号斜井段，二号斜井段施工分为三个阶段：首先开挖斜井，在斜井施工完毕后，设置两个工作面，同时向主洞入口和出口方向掘进，出口方向开挖至里程YK23+790后，保持入口方向持续掘进，直到YK20+300里程。区段四为出口段，按照3500m取值，与二号斜井段ZK23+660里程贯通。表4-2 施工范围划分及送风距离统计表序号区段划分隧道施工范围（m）斜井正洞1进口段35002一号斜井段2365492238219003二号斜井段1673254017788204出口段3500图4-1 施工通风示意图4.3 开挖面需风量计算隧道施工过程中所需风量与隧道断面，隧道工作人员数量，施工机械数量，以及爆破所用炸药量有关，与通风方式无关，故对于任意形式的通风方式隧道所需风量都是相同的。由于XX隧道处于高海拔地区，在本次设计计算中先根据平原隧道施工通风需风量进行设计，之后再对计算结果进行修正得到该海拔高度下隧道施工通风所需设计风量。施工通风所需风量按洞内同时作业最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量、内燃机设备总功率进行计算，取其中最大值作为控制风量。（1）施工人员所需风量计算公式：人式中：q作业面每一作业人员的通风量，取4 m3/（人min）；n作业面同时作业的最多人数（按洞内同时作业最多人数计算）。施工人员所需风量计算具体见表4-3。表4-3 XX隧道施工人员需风量计算结果表序号区段名称q (m3/(人min)n(人)Q人=q n (m3/min)1进口段4502002一号斜井段第一阶段435140第二阶段4100400第三阶段4502003二号斜井段第一阶段435140第二阶段4100400第三阶段4502004出口段450200（2）隧道施工需风量计算公式：Q风 式中: S隧道最大开挖断面积，m2；V洞内允许最小风速 0.25m/s。隧道施工需风量计算具体见表4-4。表 4-4XX隧道施工需风量计算结果表序号名称S (m2)V (m/s)Q风 (m3/min)1正洞（有仰拱）1000.25252正洞（无仰拱）900.2522.53斜井（有仰拱）800.25204斜井（无仰拱）650.2516.25煤矿安全规程第107条规定架线电机车巷道容许最低风速为1m/s，采矿工作面、掘进中的煤巷和岩巷为0.25m/s。本隧道施工通风的最小风速按0.25m/s考虑。（3）排除炮烟所需风量计算公式式中：G同时爆破炸药量，kg；t通风时间，15min；L0通风换气长度，一般把爆破后炮烟的扩散长度乘一个安全系数作为通风长度，且；A隧道断面积，m2。XX隧道排除炮烟所需风量计算具体见表4-5。表4-5XX隧道排除炮烟所需风量计算结果表序号区段名称G(kg)t(min)L0(m)A(m2) ( m3/min) 1进口段3601510410017622一号斜井段第一阶段2801585801621第二阶段720151911002221第三阶段3601510410017623二号斜井段第一阶段28015250801621第二阶段720152501002221第三阶段3601525010017624出口段360152501001762（4）按内燃机械设备总功率计算公式内式中：H内燃机械总功，kw；q内燃机械单位功率供风量，3m3/(kwmin)。隧道内燃机械设备总功率计算具体见表4-6。表4-6 XX隧道内燃机械设备总功率计算结果表部位机械名称配置台数工作台数单机功率计算总功率HQ内(m3/min)进口段装载机111258472541自卸汽车33600挖掘机11122一号斜井段第一阶段装载机111256471941自卸汽车22400挖掘机11122第二阶段装载机2225016945082自卸汽车661200挖掘机22244第三阶段装载机111258472541自卸汽车33600挖掘机11122二号斜井段第一阶段装载机111256471941自卸汽车22400挖掘机11122第二阶段装载机2225016945082自卸汽车661200挖掘机22244第三阶段装载机111258472541自卸汽车33600挖掘机11122出口段装载机111258472541自卸汽车33600挖掘机11122对于每个区段，对以上计算结果取最大值Q=max(Q人，Q内，Q风，Q0)作为控制设计通风量。具体参数见表格4-7。表 4-7 开挖面需风量计算结果表（不考虑海拔修正系数）开挖面位置控制风量风量（m3/min）进口段内燃机作业需风量2541一号斜井段第一阶段内燃机作业需风量1941第二阶段内燃机作业需风量5082第三阶段内燃机作业需风量2541二号斜井段第一阶段内燃机作业需风量1941第二阶段内燃机作业需风量5082第三阶段内燃机作业需风量2541出口段内燃机作业需风量2541在高原地区，低压、缺氧、寒冷是最重要的气候特点，因空气稀薄导致气压降低，使空气的性质也发生相应的改变。随着海拔高度的增加，大气压力降低，单位体积中的气体分子数减少，空气稀薄，空气重率和密度降低，有以下关系：式中：海拔高度为Z处的空气重率（N/m3）; 海拔高度为0处的空气重率（N/m3）;海拔高度。重率高程校正系数Kr为海拔高度Z处的空气重率与海平面处的空气重率之比，即：取XX隧道斜井井口和洞口高程的平均值，4375m，代入上式算出该海拔与海平面的重率之比为0.64，即海拔修正系数为1.54。修正后的需风量见表4-8。表 4-8 开挖面需风量计算结果表（考虑海拔修正系数）开挖面位置需风量（m3/min）进口段3913一号斜井段第一阶段2989第二阶段7827第三阶段3913二号斜井段第一阶段2989第二阶段7827第三阶段3913出口段39134.4 隧道防瓦斯集聚风速验算XX隧道内瓦斯压力较大，SZK3号钻孔测得K1煤层瓦斯气体压力为0.07MPa，以瓦斯压力梯度为0.005MPa/m(经验数据)推断的隧道路面K1煤层瓦斯压力值为1.343MPa。SZK4号钻孔测得K1煤层瓦斯气体压力为0.11MPa，以瓦斯压力梯度为0.005MPa/m(经验数据)推断的隧道路面K1煤层瓦斯压力值为3.134MPa。根据公式间接计算的隧道洞身段SZKK4孔K2煤层瓦斯含量为0.004659m3/t。根据铁路瓦斯隧道技术规范对瓦斯绝对涌出量计算通风量的要求，对于独头坑道瓦斯涌出量，可按照开挖面爆落煤块瓦斯涌出量、新暴露煤壁瓦斯涌出量和喷射混凝土地段洞壁瓦斯逸出量计算。然而两煤层均位于瓦斯风化带中，可燃气体（甲烷+一氧化碳）的含量为0，主要成分为二氧化碳和氮气，难以用常规方法预测隧道瓦斯涌出量，因此不能精确获得隧道中稀释瓦斯的通风量。国外有资料说明风速在0.3m/s时，甲烷会从发生点形成甲烷带，当风速为0.5m/s时，甲烷几乎不会发生反流但会形成甲烷带，当风速大于1m/s时，甲烷散落，则不会形成甲烷带，不会在上部集聚。我国南昆线家竹警隧道实测资料显示，洞内防瓦斯集聚风速小于1m/s时，拱顶瓦斯浓度大多大于2%。在控制隧道内风速时，仍能有效防止瓦斯在隧道内积聚。洞内防瓦斯积聚的在4.3节对开挖面的需风量进行了计算（正洞开挖面按照100m2，斜井开挖面按照80m2计算），通过对考虑海拔修正系数的开挖面风速进行计算，验证该需风量下隧道开挖面乃至回风流中风速大于0.6m/s，具有防瓦斯回流的效果。需要说明的是，1m/s的风速是防治瓦斯局部积聚的风速，而不是整个回风流的风速。局部地点风速采用瓦斯驱散器、气动风机等设备通过局部通风方法实现。开挖面位置开挖面风速（m/s）进口段0.65一号斜井段第一阶段0.62第二阶段0.65第三阶段0.65二号斜井段第一阶段0.62第二阶段0.65第三阶段0.65出口段0.654.5 风机配置SDF系列风机参数如表4-9所示。表4-9 SDF系列风机参数表风机型号风量(m3/min)风压(Pa)高效风量(m3/min)转速(r/min)最高点功率(kW)最大配用电机功率（kW）(KW )SDF(B)-4-No9.6680-1325500-32001100148058302SDF(B)-4-No10770-1500550-35001225148071372SDF(B)-4-No10.5891-1736606-38591418148085.5452SDF(B)-4-No111015-1985624-415015501480107552SDF(B)-4-No11.51171-2281727-462818631480135752SDF(B)-4-No12.51550-29121378-5355238514802161102SDF(B)-4-No131695-3300930-5920269114802591322SDF(B)-4-No142113-41161078-6860336114803001602SDF(B)-6-No141399-2725473-31002226980110752SDF(B)-6-No151721-3352543-35592739980156902SDF(B)-6-No162088-4068618-404933239802061102SDF(B)-6-No172505-4879697-457139869802931602SDF(B)-No182649-4479732-525598018522973-5792782-512498020023643-63121458-606898028023935-67721559-63649803152SDF(B)-No193115-5268816-585598022023438-59981060-613998025023884-67601368-525598031524284-74241624-67819803502五、隧道进口段与出口段施工通风方案设计XX隧道采用钻爆施工方法，结构形式为双洞+斜井的形式，隧道进口段和出口段的断面设计和掘进距离相同，可采用相同的通风方案设计。在本章中不再区分。5.1 巷道式通风（轴流风机+射流风机）当隧道较长，双洞隧道的两个工作面向前平行掘进，两洞之间有横通道联通，即为平行双洞模式，宜采用巷道式通风。轴流风机放在一条隧道洞内，向该条隧道掌子面供风，并经过横通道向另一侧掌子面供风。一条隧道成为送风道，另外一条作为排风道，在轴流风机作用下，新风从一个隧道进入，污浊空气从另一个隧道排出。两条平行隧道、横通道等设置升压作用的射流风机，引导气流向前推进，加快污风的排放。XX隧道进口段（出口段）通风长度3500m，方案为：分为五个阶段供风。第一阶段（0-700m）采用压入式通风方式，第二阶段（700-1400m）采用巷道式通风方式，风机移动至700m处；第三阶段（1400-2100m），风机移动至1400m处；第四阶段（2100-2800m），风机移动至2100m处；第五阶段（2800-3500m），风机移动至2800m处，第二到五阶段均采用射流巷道式通风方式。5.1.1第一阶段（0-700m）第一阶段隧道施工通风示意图如图5-1所示：图5-1 方案二第一阶段隧道施工通风示意图一、修正风量通风计算取最大通风长度L700m。风管百米漏风系数为1%，风机所需风量为Q机：B=L/100=700/100=7A=（1-）B=（1-0.01）7=0.932Q机= Q需/A=3913/0.932=4198m3/min由计算可知，考虑漏风情况隧道左洞、右洞的最大需风量均为4198 m3/min。二、风压计算（1）风压计算原则通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道(或风管)的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。因此，风压的计算应考虑以下几方面因素：1) 在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；2) 通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成；3) 沿程摩擦阻力；4) 局部阻力。（2）风压计算条件根据XX隧道采用独头压入式通风，各个阶段通风距离及通风方式发生了变化，沿程阻力也将变化，需对最大风压进行计算。（3）风压计算为保证把足够的风量送到工作面，并在风管出风口保持一定的风速，这就要求风机具有一定的风压，克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为：P机P总阻 = P动压 + h摩阻 + P局阻1）动态风压P动P动=式中：空气密度，取0.77kg/m3；V末端管口风速，风带直径不同，风速也不同，主洞选用2.0 m，1.8m和1.6m三种进行验算。（根据风管直径调整计算通风阻力）。2）摩擦阻力P阻管路的摩擦阻力是风流与通风管周壁摩擦以及空气分子间扰动和摩擦产生的能量消耗。摩阻由两部分组成：克服风管沿程阻力及克服隧道壁沿程阻力。主隧道沿程阻力与风管沿程阻力相比较小，可忽略不计。下面主要计算风管沿程阻力。考虑管路漏风时，主洞风管摩擦阻力：式中：l摩擦系数，取0.0025；空气密度，取0.77kg/m3；漏风率，1%； d主洞风管直径，分别取1.6m，1.8m和2m；L主洞隧道通风长度；Q0主洞施工需风量，取70 m3/s。3）局部阻力P局式中：局部阻力系数，包括风流流经突然扩大或缩小和管路转弯的阻力损失等，查表可得；空气密度，0.77kg/m3；隧道内风速，m/s。将不同直径的风管动压、风阻、局部阻力和总阻计算出来，如表5-1所示。表5-1 XX隧道进口段与出口段风管风阻计算结果隧道风管直径(m)风量Q(m3/s)动压P动(Pa)风阻hf（Pa）局部阻力P局(Pa)阻力总和P总阻（Pa）左洞1.67046755046714841.870291305291888270191180191563右洞1.67046755046714841.870291305291888270191180191563综上所述，采用巷道式（轴流风机）通风，隧道左洞和右洞所需的风量为4198 m3/min，所需克服的阻力分别为1484Pa（1.6m），888 Pa（1.8m）和563 Pa（2.0m）。从数值来看，选择2.0m的风管阻力最小，但低于常用隧道大风量风机的风压范围，选择1.8m风管符合要求。三、风机配置则根据表格4-9，得出左洞和右洞的风机配置，如表5-2所示。表5-2 XX隧道进口段与出口段风机输入功率施工段风机型号台数单台功率（kW）隧道左洞SDF(B)-No171160x2隧道右洞SDF(B)-No17116025.1.2第二阶段（700-1400m）第二阶段隧道施工通风示意图如图5-2所示：图5-2 方案二第二阶段隧道施工通风示意图一、修正风量通风计算取最大通风长度L700m。风管百米漏风系数为1%，风机所需风量为Q机：B=L/100=700/100=7A=（1-）B=（1-0.01）7=0.932Q机= Q需/A=3913/0.932=4198m3/min由计算可知，考虑漏风情况主洞最大需风量为4198 m3/min。二、风压计算（1）风压计算原则通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道(或风管)的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。因此，风压的计算应考虑以下几方面因素：1) 在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；2) 通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成；3) 沿程摩擦阻力；4) 局部阻力。（2）风压计算条件根据XX隧道采用巷道式通风，各个阶段通风距离及通风方式发生了变化，沿程阻力也将变化，需对最大风压进行计算。（3）风压计算为保证把足够的风量送到工作面，并在风管出风口保持一定的风速，这就要求风机具有一定的风压，克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为：P机P总阻 = P动压 + h摩阻 + P局阻1）动态风压P动P动=式中：空气密度，取0.77kg/m3；V末端管口风速，风带直径不同，风速也不同，主洞选用2.0 m，1.8m和1.6m三种进行验算。（根据风管直径调整计算通风阻力）。2）摩擦阻力P阻管路的摩擦阻力是风流与通风管周壁摩擦以及空气分子间扰动和摩擦产生的能量消耗。摩阻由两部分组成：克服风管沿程阻力及克服隧道壁沿程阻力。主隧道沿程阻力与风管沿程阻力相比较小，可忽略不计。下面主要计算风管沿程阻力。考虑管路漏风时，主洞风管摩擦阻力：式中：l摩擦系数，取0.0025；空气密度，取0.77kg/m3；漏风率，1%； d主洞风管直径，分别取1.6m，1.8m和2m；L主洞隧道通风长度；Q0主洞施工需风量，取70 m3/s。3）局部阻力P局式中：局部阻力系数，包括风流流经突然扩大或缩小和管路转弯的阻力损失等，查表可得；空气密度，0.77kg/m3；隧道内风速，m/s。将不同直径的风管动压、风阻、局部阻力和总阻计算出来，如表5-3所示。隧道风管直径(m)风量Q(m3/s)动压P动(Pa)风阻hf（Pa）局部阻力P局 (Pa)阻力总和P总阻（Pa）左洞1.67046755046714841.870291305291888270191180191563右洞1.67046755057915961.870291305361958270191180237608表5-3 XX隧道进口段与出口段风管风阻综上所述，采用巷道式通风，隧道左洞和右洞所需的风量为4198 m3/min，采用2.0m的风管时风压过小不利于风机选型，推荐采用1.8m风管。三、风机配置则根据表格4-9，得出左洞和右洞的风机配置，如表5-4所示。表5-4XX隧道进口段与出口段风机输入功率施工段风机型号台数单台功率（kW）隧道左洞SDF(B)-No171160x2隧道右洞SDF(B)-No17116025.1.3第三阶段（1400-2100m）第三阶段隧道施工通风示意图如图5-3所示：图5-3 方案二第三阶段隧道施工通风示意图一、修正风量通风计算取最大通风长度L700m。风管百米漏风系数为1%，风机所需风量为Q机：B=L/100=700/100=7A=（1-）B=（1-0.01）7=0.932Q机= Q需/A=3913/0.932=4198m3/min由计算可知，考虑漏风情况隧道左洞和右洞的需风量均为4198 m3/min。二、风压计算（1）风压计算原则通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道(或风管)的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。因此，风压的计算应考虑以下几方面因素：1) 在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；2) 通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成；3) 沿程摩擦阻力；4) 局部阻力。（2）风压计算条件根据XX隧道采用巷道式通风，各个阶段通风距离及通风方式发生了变化，沿程阻力也将变化，需对最大风压进行计算。（3）风压计算为保证把足够的风量送到工作面，并在风管出风口保持一定的风速，这就要求风机具有一定的风压，克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为：P机P总阻 = P动压 + h摩阻 + P局阻1）动态风压P动P动=式中：空气密度，取0.77kg/m3；V末端管口风速，风带直径不同，风速也不同，主洞选用2.0 m，1.8m和1.6m三种进行验算。（根据风管直径调整计算通风阻力）。2）摩擦阻力P阻管路的摩擦阻力是风流与通风管周壁摩擦以及空气分子间扰动和摩擦产生的能量消耗。摩阻由两部分组成：克服风管沿程阻力及克服隧道壁沿程阻力。主隧道沿程阻力与风管沿程阻力相比较小，可忽略不计。下面主要计算风管沿程阻力。考虑管路漏风时，主洞风管摩擦阻力：式中：l摩擦系数，取0.0025；空气密度，取0.77kg/m3；漏风率，1%； d主洞风管直径，分别取1.6m，1.8m和2m；L主洞隧道通风长度；Q0主洞施工需风量，取74 m3/s。3）局部阻力P局式中：局部阻力系数，包括风流流经突然扩大或缩小和管路转弯的阻力损失等，查表可得；空气密度，0.77kg/m3；隧道内风速，m/s。将不同直径的风管动压、风阻、局部阻力和总阻计算出来，如表5-5所示。表5-5 XX隧道进口段与出口段风管风阻隧道风管直径(m)风量Q(m3/s)动压P动(Pa)风阻hf（Pa）局部阻力P局 (Pa)阻力总和P总阻（Pa）左洞1.67046755046714841.870291305291888270191180191563右洞1.67046755057915961.870291305361958270191180237608综上所述，采用巷道式通风，隧道左洞和右洞所需的风量为4198 m3/min，采用2.0m的风管时风压过小不利于风机选型，推荐1.8m的风管。三、风机配置则根据表格4-9，得出左洞和右洞的风机配置，如表5-6所示。表5-6 XX隧道进口段与出口段风机输入功率施工段风机型号台数单台功率隧道左洞SDF(B)-No171160x2隧道右洞SDF(B)-No17116025.1.4第四阶段（2100-2800m）第四阶段隧道施工通风示意图如图5-4所示：图5-4方案二第四阶段隧道施工通风示意图一、修正风量通风计算取最大通风长度L700m。风管百米漏风系数为1%，风机所需风量为Q机：B=L/100=700/100=7A=（1-）B=（1-0.01）7=0.932Q机= Q需/A=3913/0.932=4198m3/min由计算可知，考虑漏风情况隧道左洞和右洞的需风量均为4198 m3/min。二、风压计算（1）风压计算原则通风机的风压用来克服沿途所有的阻力，在数值上等于风道(或风管)的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。因此，风压的计算应考虑以下几方面因素：1) 在机械通风系统中，通风机的风压大于通风管道的阻力；2) 通风系统总风阻由沿程摩擦风阻和各种局部风阻组成；3) 沿程摩擦阻力；4) 局部阻力。（2）风压计算条件根据XX隧道采用巷道式通风，各个阶段通风距离及通风方式发生了变化，沿程阻力也将变化，需对最大风压进行计算。（3）风压计算为保证把足够的风量送到工作面，并在风管出风口保持一定的风速，这就要求风机具有一定的风压，克服沿途的所有阻力。通风机应具备的风压为：P机P总阻 = P动压 + h摩阻 + P局阻1）动态风压P动P动=式中：空气密度，取0.77kg/m3；V末端管口风速，风带直径不同，风速也不同，主洞选用2.0 m，1.8m和1.6m三种进行验算。（根据风管直径调整计算通风阻力）。2）摩擦阻力P阻管路的摩擦阻力是风流与通风管周壁摩擦以及空气分子间扰动和摩擦产生的能量消耗。摩阻由两部分组成：克服风管沿程阻力及克服隧道壁沿程阻力。主隧道沿程阻力与风管沿程阻力相比较小，可忽略不计。下面主要计算风管沿程阻力。考虑管路漏风时，主洞风管摩擦阻力：式中：l摩擦系数，取0.0025；空气密度，取0.77kg/m3；漏风率，1%； d主洞风管直径，分别取1.6m，1.8m和2m；L主洞隧道通风长度；Q0主洞施工需风量，取70 m3/s。3）局部阻力P局式中：局部阻力系数，包括风流流经突然扩大或缩小和管路转弯的阻力损失等，查表可得；空气密度，0.77kg/m3；隧道内风速，m/s。将不同直径的风管动压、风阻和总阻计算出来，如表5-7所示。表5-7 XX隧道进口段与出口段风管风阻计算结果隧道风管直径(m)风量Q(m3/s)动压P动(Pa)风阻hf（Pa）局部阻力P局 (Pa)阻力总和P总阻（Pa）左洞1.67046755046714841.870291305291888270191180191563右洞1.67046755057915961.8702913053619582