隧道施工压入式通风设备选型
工程苦工
2022年11月22日 09:39:58
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隧道施工压入式通风设备选型 在隧道的掘进施工过程中,为了稀释和排出炮烟、粉尘和有毒有害气体,保持良好的工作条件,以及为洞内作业工人、机械设备提供必要的氧气,必须对隧道通风(即送入新鲜空气)。尤其是瓦斯隧道,做好施工通风工作对施工过程中防止与瓦斯相关的重大安全事故起着极其重要的作用。

隧道施工压入式通风设备选型

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在隧道的掘进施工过程中,为了稀释和排出炮烟、粉尘和有毒有害气体,保持良好的工作条件,以及为洞内作业工人、机械设备提供必要的氧气,必须对隧道通风(即送入新鲜空气)。尤其是瓦斯隧道,做好施工通风工作对施工过程中防止与瓦斯相关的重大安全事故起着极其重要的作用。
前言


     通风方式根据隧道长度、施工方法和设备条件确定,分为自然通风机械通风两种。

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自然通风既利用隧道内外的大气压自然差进行通风,不设置专门的通风设备,可以分为纵向自然通风和竖向自然通风。

纵向自然通风是指隧道纵向施工过中,一般是指隧道后掘进150m范围内,利用隧道内外压力差进行通风;

竖向自然通风是指利用隧道设计的竖井,或长大隧道通风困难增设竖井作为通风通道,通过隧道内外大气压进行通风。

机械通风是采用风机为动力,可以分为风筒式通风、巷道式通风、风墙式通风。

风筒式通风配以风筒送、排风的通风方式进行通风,可分为压入式(接力)通风、抽出式通风、混合式通风;

巷道式通风利用平行导坑与正洞的联通道组成风流循环系统,在平导口设通风机,新鲜空气从平导压入,将污浊空气经正洞压出(设备行走在正洞),形成循环风流。此方法使用于有平行导坑的长隧道;

风墙式通风是在隧道较长未设平行导坑,一般通风方式难于取得效果时,可在隧道成洞适当处用砖和木板隔出一条2~3m2的风道,以减少风管长度增大风力,满足通风要求。 

目前国内隧道最普通的通风方式为压入式通风,利用轴流风机通过风筒将新鲜空气压入洞内的通风方式。本文重点介绍压入式通风设备选型。

隧道压入式通风风量计算

确定隧道施工过程中所需风量的因素包括:排除炮烟需要风量、洞内最大工作人数需风量、最低风速要求需风量、瓦斯和二氧化碳等有毒有害气体涌出计算需风量、稀释和排除内燃机废气需风量、高原地区施工、漏风计算等确定风量。

以下例子为贵州境内的高铁隧道,最大开挖断面为V级围岩154.61平方米,隧道通风长度为2600m进行风量计算,选定风机型号。

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(以下表格中蓝底为输入数据,红底为计算结果)

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0 1
排除炮烟风量计算

隧道上台阶爆破用药量为377.97kg,通风时间计划30min,每百米漏风率按1.5%取值,计算得排除炮烟风量为1593m3/min。计算如下:图片图片

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0 2
洞内最大工作人数需风量

隧道作业人员最高峰期按同时100人在洞内作业,按每人需要新鲜空气3m3/min计算。计算如下:图片

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0 3
洞内最低风速要求需风量

隧道断面按154.61m2计算,隧道内允许最小风速为0.15m/min计算。计算如下:图片

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0 4
按隧道瓦斯涌出量计算需风量

本隧道为非瓦斯隧道,工作面瓦斯涌出量设计为0m3/min。计算如下:

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0 5
稀释内燃机废气需风量

隧道工作面同时出现2台铲车、2辆碴车、2辆砼运输车同时作业,总工率为1116KW,每1KW规定单位需风量为3m3/min。考虑6辆车同时工作利用率系数为0.80。计算如下:图片

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0 6
高原地区施工

隧道位于海拔1200m的云贵高原,高山地区大气压力为660mmHg(正常地区为760mmHg),正常条件下计算的风量取以上一至五项最大值,为2678m3/min。计算如下:图片

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0 7
隧道风筒漏风计算

隧道长度按2600m计算,每百米漏风率按1.50%计,正常条件下计算的通风量为3084m3/min。总供风量计算如下:图片

此高铁隧道位于贵州省境内,V级围岩开挖最大断面为154.61平方米,隧道通风长度为2600m进行风量计算,最大供风量为4287m3/min。


隧道压入式通风风压计算

隧道通风设备除了满足最大供风量外,风压也是设备选型的重要指标。如隧道通风距长较短,则风压要求就低得多;反之,风压要求就很高。


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0 1
气流经过管道时产生的摩擦阻力

隧道长度按2600m计算,风筒直径按1.5m计算,风筒口流量按最大风量4287m3/min计算。摩擦阻力计算如下:

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0 2
局部阻力

隧道长度按2600m计算,风筒直径按1.5m计算,风筒口流量按最大风量4287m3/min计算。局部阻力计算如下:

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0 3
正面阻力

隧道长度按2600m计算,风筒直径按1.5m计算,风筒口流量按最大风量4287m3/min计算。正面阻力计算如下:

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0 4
气流总受阻力

隧道长度按2600m计算,风筒直径按1.5m计算,风筒口流量按最大风量4287m3/min计算。气流总阻力计算如下:

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  风机选型结论

此高铁隧道位于贵州省境内,隧道通风长度按2600m进行风量计算,最大开挖断面V级围岩为154.61平方米。通过不同工况的用风量计算,最大供风量为4287m3/min;通过对风压进行计算,气流总受阻力为4685pa。选择通风机时需要同时满足以上供风量风压即可。

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综合上述得:SDF(C)-NO12.5型轴流风机高速风压最大为5355pa,大于4685pa;每台最大供风量2912m3/min,两台串联为5824m3/min,大于4287m3/min。因此选择两台SDF(C)-NO12.5型轴流风机串联满足通风要求。

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人行隧道通风系统设计施工图(半横向式通风设计)

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