引水隧洞施工中期通风计算.doc

引水隧洞施工中期通风计算
本文主要针对引水隧洞施工中期通风系统设计进行详述

风量要求:
洞内风量要求：每人每分钟供应新鲜空气不少于3m3。
洞内使用柴油机械施工时，每马力每分钟供风3m3，并与同时工作人员所需的通风量相加。
洞内空气中的氧气含量不低于20%。

TBM施工风量计算
(1)掌子面需求风量计算：
最小风速： 0.5m/s
隧洞直径： 12.4 m
隧洞断面面积： 120.76 m2
风管直径： 3000 mm
风管面积： 7.07 m2
网内面积： 113.69 m2
每千瓦动力空气需求量： 4.50 m3/min
列车数量： 2
每列车柴油机的功率： 250kW
其他设备： 0
其他设备柴油机功率： 0 kW
风量： 60.38 m3/s
Q = 67 m3/s ，在掌子面的风量；
v = 4% ，每公里管道漏风率；
Φ = 3000 mm 风管直径；
Lt = 14700 m ，隧洞掘进长度；
L = 14700 m ，最大通风长度；
k = 2 ，风管粗糙度（1-非常平滑；2-平滑；3-粗糙；4-非常粗糙）。
(2)计算风压损失：
掌子面的风量： 67 m3/s
起始的风量： 120 m3/s
风管总长度： 14700 m
风管直径： 3000 mm
风压损失： 5476 Pa

钻爆法施工风量计算
1、风量需求计算
(1)按允许最小风速计算
根据招标文件中要求隧洞内平均风速应大于0.25m/s的要求，工作面风量：
（式1）
式中：
S--钻爆法隧洞断面面积为137m2。
(2)按照施工人员计算
每人每分钟供应新鲜空气不少于3.0m3/min
（式2）
式中：
--风量备用系数，取1.2。
--洞内同时工作的最多人数，240人。
(3)按稀释爆生有害气体计算
按压入式通风30分钟内将掌子面爆破产生的有害气体浓度稀释到允许浓度计算
（式3）
式中：
--断面开挖面积，89m2；
--通风区段长度，取100m，即掌子面向洞口方向100m范围内；
--同时爆破的炸药消耗量，264kg；
--一公斤炸药爆破时所构成的有害气体体积，40L；
--通风时间，按30min计。
(4)按内燃机需要风量计算
按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算
（式4）
式中：
Q0—内燃机单位功率所需风量指标，Q0=4.0 m3/min.kw
∑P—同时在洞内作业的各种内燃机的功率总和(kw)
按规范及综合考虑各种因素后，功率总和按额定总功率的65%计算；装载机、挖掘机各一台额定总功率240kW，自卸汽车采用2528K型北方奔驰，同时进洞处于工作状态的自卸汽车4台，每台额定总功率152kW，总功率：
ΣP =（2×240+152×4）×65% = 707.2 kw （式5）
取上述风量的最大值作为设计风量，故实际需要风量取值:
Q需 = 2828.8 m3/min （式6）
2、风机供风量计算
（1）供风量计算
供风管道考虑漏风因素：
据风管厂提供的技术指标，采用Φ1.8m的PVC增强塑纤布作风管材料，百米漏风率正常时可控制在1.6%以内。
接力式通风方案串入管路的接力风机补偿送风距离考虑1500m，据此计算漏风系数PL：
（式7）
式中：
--通风距离，1500m；
--百米漏风率，取1.6%
则接力风机的供风量应不小于：
（式8）
主风机至接力风机之间2km距离，按采用¯2.5m高强抗拉低漏风管计算，据风管生产厂提供技术指标，采用¯2.5m风管百米漏风率可控制在0.9%以内。
（式9）
式中：
--通风距离，2000m；
--百米漏风率，取0.9%
则主风机的供风量应不小于：
（式10）
（2）系统风压计算
从理论上讲，通风系统克服通风阻力后在风管末端风流具有一定的动压，克服阻力则取决于系统静压，动压与静压之和即为系统需供风压。
①动压计算
（式11）
式中：
--空气密度，1.2kg/m3；
--末端管口风速，5.6m/s（按工作面最小风速折算）
②静压计算
按照供风管道直径Ф1.8m，1500m接力管道计算
摩擦阻力系数：据风管厂提供的技术指标，采用PVC增强塑纤布作风管材料，值取0.0018/m4；
供风管道的摩擦风阻：
（式12）
管道风流沿程摩阻风压损失：
（式13）
式中：
Q需：最大设计风量
Rf：管道摩擦风阻
PL：管道漏风系数
局部阻力：
（式14）
系统静压：
（式15）
系统风压取值：
（式16）
串联接力风机需要提供不低于1744Pa的风压补偿，通风管径越大，则系统阻力越小，根据断面掘进时断面尺寸，施工机械和掘进钻爆台车的尺寸，设计时按φ1.8m风管计算。主风机的风压为3000Pa。