隧道斜井通风方案

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1、 中南部铁路通道ZNTJ-6标南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案中国中铁隧道集团 二一年十二月南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案一、 南吕梁山隧道1、2号斜井情况简介南吕梁山隧道1号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正洞交与DK304+300,斜井长2510m ,综合坡率为-11.1%。1号斜井承当正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK301+285DK306+775，长5490m；其中级围岩97m、级围岩805m、级围岩600m、级围岩3988m，各级围岩所占比例分别为：1.77%、14.66%、10.93%、72.64%。南吕梁山隧道2号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正

2、洞交与DK309+150,斜井长2730m,综合坡率为-11.4%。2号斜井承当正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK306+775DK310+800，长4025m；其中级围岩1080m、级围岩1345m、级围岩1600m，各级围岩所占比例分别为：26.83%、33.42%、39.75%。二、 通风方案选择及说明：兰渝西岭隧道罗家理斜井通风有成功经历可循，原计划1、2号斜井均采用接力式通风，后计划2号斜井改为隔离巷道式施工通风方案。具体修改原因为：1、后续斜井施工过程中2号斜井由于处于河道风口处，相较于1#通风，2#井通风相对困难，通风量需求大，主要表现为排烟困难，炮烟、车辆尾气、灰尘集中于进

3、洞200500m之间。根据洞排烟需求，只能加大通风量、延长通风时间，直接导致通风本钱增加。下面是8月通风到11月份 1#、2#通风耗电统计：月份斜井8910111号斜井用电度6048696022056141982号斜井用电度14760424723974449032因此2号斜井存在新鲜空气易送入，而污风不宜排出的情况，采用隔离巷道式施工通风有利。 2、2号斜井线路设置有2处较大的曲线拐弯，对接力式通风风损比拟大。 3、对于污风不宜排出问题，拟在2号斜井井底设置通风竖井，有效解决污风排出问题，且有利于巷道风的循环。 4、可以通过2个近似斜井，直观比拟两种通风方案，采集相关数据，为类似斜井通风提供依

4、据。三、附件：附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案附件1-2：盖雅独头通风方案附件2：南吕梁山隧道2#斜井隔离巷道式通风方案附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案中隧集团晋中南铁路六分部2010-12 一、编制依据1#斜井平面示意图、斜井横断面图、正洞横断面图；初步的人力与非人力施工资源配置概况；可能在隧道使用的施工机械、设备、器具等处于类及其以上状态时的能耗指标；4、相关的标准、规、指南、规那么等；二、通风设计标准隧道施工通风的目的是供应洞足够的新鲜空气，并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障作业人员身体安康。在隧道施工过程中，由于钻爆、装运、喷砼产生有害

5、气体和粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道作业环境受到污染，必须采用机械通风的方法向洞供应新鲜空气，以稀释有害气体降低粉尘浓度，隧道施工作业环境要到达以下卫生标准：隧道中氧气含量按体积计不得小于20%，温度不宜高于28。粉尘允许浓度，含10%以上游离二氧化硅的粉尘，每m3空气中不得大于2mg；。含游离二氧化硅在10%以下时，每m3空气中不得大于4mg。有害气体浓度：一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3，在特殊情况下施工人员必须进入工作面时可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min。二氧化碳，按体积计不得大于0.5%。氮氧化物换算成NO2为5mg/m3以下。隧道噪声不宜超过90dB。三

6、、通风设计原那么1、科学配置的原那么科学配置通风设施，风机型号，功率与风管直径必须配套，到达低风阻，满足低损耗高送风量。2、经济合理的原那么理论计算隧道需风量，风量以满足国家标准为原那么，到达既满足现场施工，又节约能源的目的。3、利用现有设施的原那么尽量利用现场现有的通风设备，既到达合理利用又满足施工通风的要求。四、设备选型及通风施工通风所需风量按洞同时工作的最多人数、洞允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量和燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。风量计算参数确定项目单位数量说明断面积m255单个掌子面一次爆破炸药量kg200单个掌子面洞最多作业人数人30单个掌子面，按每道工

7、序总和考虑装碴车功率kw160按1台计算出碴车功率kw4250按6台车计算通风时间min30最低风速m/s0.15风管直径m1.5拉链式软风管，建议采用20m/节风管百米漏风率%1.5风管摩阻0.02隧道沿程摩阻系数0.025正洞最长通风距离m3000风量计算按洞同时工作的最多人数30人计算k3301.25=112.5 m3/min式中：作业面每一作业人员的通风量，取3 m3/min；作业面同时作业的最多人数，取30人。k风量备用系数，取1.25。按爆破工作量确定需风量按洞同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓度时计算风量即按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算式中：掘进断面面积

8、，全断面开挖55 m2；通风时间，30min；G同一时间起爆总药量，按钻眼4m，进尺3m计算，火工品单耗量1.11.3，这里暂取1.2；那么G200kg；淋水系数，取0.8；b炸药爆炸后有害气体生成量，计算取40L/kg；P通风管漏风系数，取P1.02；L通风长度22950m或临界长度L,临界长度用公式LGbK/AP2=815m。式中K为紊流系数，取0.65。取Lmin L, L=75m。那么，按上式计算可得Q2246.39m3/min 按稀释燃机废气计算需风量n1073 m3/min式中：燃机械总功，进入正洞单个作业面按1台装载机单机功率162Kw，1台挖机单机功率110Kw，3台大车单机功

9、率340马力，乘0.74转换为功率考虑。 n综合考虑负荷率、机械利用率，取值0.30.4。这里取0.35。燃机械单位功率供风量，3m3/minkW。按最低风速计算需风量60=550.1560=495 m3/min式中：最低风速需风量，m3/min；最小允许风速，取0.15m/s；隧道断面积， 55m2。经计算正洞每个掌子面需风量=1073+112.5=1185.5m3/min。最大供风量确定通过以上计算取最大值作为计算风量，Qmax=maxQi=112.5,246.39,1185.5,495=1185.5m3/min那么，通风机要求提供风量：Q供nKQmax式中，K高原修正系数，取K1；n为储

10、藏系数，这里取1.15，含风管漏风系数等。Q供通风机要求提供风量m3/minQ供1.1511185.51304.05m3/min通风阻力计算隧道总风压h总h摩总h摩局+h其它h摩总管道摩擦阻力Pah摩总6.5LQ面Q供/D5L管道长度m；Q面掌子面风量m3/s；以保证掌子面作业人员需求风量。这里取Q人；Q供风机供风量m3/s；D风管直径m，斜井取2.0m，正洞按1.5m；风管摩擦阻力系数NS2/m2, =/8，其中为空气密度1.176kg/m3，为达西系数0.015；那么0.0022那么，第一阶段：斜井口至井底风廊段h摩总804(pa)第二阶段：井底风廊至开挖面h摩总1175(pa)； h摩局

11、局部性的压力损失Pa，如风道缩小、转弯等。通风管采取同直径连接，沿洞身侧壁布置，此局部压力损失可以忽略不计。h其它其它因素增加阻力Pa，根据施工安排综合考虑12.5%。经计算得出，隧道总风压为：第一阶段：斜井通风h总1904.5Pa，按独头压入式通风设计，风机、通风管按井底需求布设。第二阶段：正洞开挖期间通风h总21322Pa按同时向3个掌子面通风设计，单个掌子面需风量为1185.5方，斜井通风机供风量为：1185.5x3=3556.5 m3通风管道及设备选型通风机型号的选择按以下三个条件：通风机产生的风量不能不小于理论计算风量；通风机直径与选取通风管直径不能差异差异太大；风机全压值管道总阻力

12、工作风压；在净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失的原那么，按同时向3个作业面送风考虑。南吕梁山1#斜井及正洞通风将按两步接力的形式施工，采用混合式方式。在斜井段采用2台2182KW轴流风机向井底风囊供风，正洞4个工作面进口方向2个面布设2台2110KW轴流风机、2#井方向布设2台275轴流风机，并在三叉口位置设置2台37KW射流风机向斜井方向抽出污风，以提高污浊空气的向外流动，斜井井身段风管选用直径2米的通风软管，正洞段选用直径1.5米的通风软管，按最长通风距离进口方向3000米计算。 通风设备及数量见下表。南吕梁山斜井通风设备表名称型号技术参数数量速度r/mi

13、n风压Pa风量m3/min功率KW轴流风机SDFC-No14高速107868602113411618522台中速470313617562771602低速274172511522085302轴流风机SDFC-No12.5高速93059201695330011022台中速406270414072219452低速23714879231670222轴流风机SDFC-No11.5高速8605355117122857522台中速62924459751536242低速35513756391267122轴流风机SDFC-No11高速8605355101519855521台中速62924456901345172

14、低速3551375540100682拉链式软风管PVC2000PVC1500平均百米漏风率0.02，摩阻系数0.02，每节长度20m/节或10m/节。射流风机SLF系列37KW2台施工通风布置施工通风布置示意见以下图。五、经济分析1、 计算方法：通风机按照每500米增加一级功率计算,开机时间均按照每茬炮2小时出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时通风计算，开挖每循环1.5米计算，共计1687个循环。电费0.8元/度。2、 斜井通风阶段：所需设备及材料：通风机1台，型号：185x2KW 风管： 2m直径，2530m 电费消耗：30x2+60x2+185+185+60+185x2x1687/4x2x

15、0.8=661340元3、 正洞通风阶段：此时井口通风机16小时运转，洞根据条件通风，按同时向3个掌子面送风计算。所需设备及材料：通风机2台，型号：185x2KW 通风机4台，型号：110x2KW 总功率：1620KW设备投入：250000x2+115000x4=960000电费消耗：(185x2+185x2+(185+60)x2+185x2x2+185x2x2)x16x750x0.8+(17x2x3+45x2x3+110x3+(110+17)x3+110x2x3)x2x1500x0.8=30199200元总计：31820540元六、通风保证措施由专业技术人员进展通风技术及工、机、料的管理，风

16、管吊装必须做到平直、顺，并拉紧吊稳，防止褶皱，以减小管路沿程阻力和局部阻力，在与横通道交接处要防止死弯。为减少阻力，当外径不同的风机与风管连接时，应以大小头铁皮管节过渡，过渡节长度以35m为宜。风机应设专人值班，根据具体情况开关风机和调节风机的风量，以到达节约用电的目的。通风的每个阶段均应进展一次系统的测试，测试容包括气象条件、管路风量和风压、作业区段的有害气体和粉尘浓度以及风机安设位置对各断面风速的影响等。以便及时对通风系统作局部调整，满足施工需要。为了保证风机能够正常启动和运转，必须为风机提供适宜的供电设备。加强日常通风检测，保证足够的风量和风压，并且要保护通风管路，防止对通风管路的破坏，

17、降低漏风率。洞口风机需要安设在距离洞口30m以外的上风向，防止发生污风循环；风管出风口距开挖工作面的距离不许超过45m。因为所选择的风管直径较大，必须保证隧道有足够的净空，防止发生过往车辆和机械刮破风管而影响施工。采用无轨运输时，运输车辆的尾气排放口必须安设净化装置，以降低对隧道施工环境的污染程度。采用水幕降尘器降尘、湿式凿岩，出碴前用水淋湿全部石碴等措施降低粉尘浓度。附件1-2：盖雅压入式通风方案盖雅公司设计经济分析1、 计算方法：通风机按照每500米增加一级功率计算,开机时间均按照每茬炮2小时出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时通风计算，开挖每循环1.5米计算，共计1687个循环。电费0.

18、8元/度。2、 斜井通风阶段：所需设备及材料：盖雅通风机1台，型号：400 KW x2 风管： 2m直径，2530m 电费消耗：变频可调，比传统通风机节约30%。3、 正洞通风阶段：此时井口通风机16小时运转，洞根据条件通风，按同时向3个掌子面送风计算。所需设备及材料：盖雅通风机2台，型号：400 KW x2 总功率：800x2=1600KW 设备投入：4000000x2=8000000元电费消耗：采用变频技术，用电量节约30%，及节约：30860540x30%=9258162元方案1-1、1-2经济分析：根据1-1、1-2方案分析，方案1-2比方案1-1节约，同时由于方案1-2通风机数量少，

19、施工简便，更具可操作性。附件2南吕梁山隧道2#斜井隔离巷道式施工通风方案中隧集团晋中南铁路六分部2010-9一、编制依据2#斜井平面示意图、斜井横断面图、正洞横断面图；初步的人力与非人力施工资源配置概况；可能在隧道使用的施工机械、设备、器具等处于类及其以上状态时的能耗指标；相关的标准、规、指南、规那么等；二、行业事实根底与思路要点行业事实：独头压入含接力式通风对于长度近5km的施工通风距离不可行，业界尚无成功案例，可见资讯为约3.5km且后期通风效果并不理想；独头混合式通风理论上是可行的，但是由于局部循环风、3次接力本隧道导致的多处电力配置可能需要12台通风机处于运转或待运转状态使其在效果、经

20、济性方面明显缺乏，交通隧道施工方面成功案例比水利隧道方面少。思路要点：由于通风管不能无限止地大直径、通风机不能无限制地加大功率，就像任何知识的螺旋式上升一样，以轻型管道和轴流式通风机为根基的施工通风模式也有其阶段性阈值，该阈值的突破有待于轴流式通风机和轻型管道制造业的革命式嬗变，显然我们期待的革命仍然像茫茫黑夜中盲然航海的一叶扁舟；根据近20余年隧道通风的实践和经历可初步认为常规隧道施工通风长度能力的主要限制点，首先在于轴流式通风机的能力，虽然约10年来制造行业进展了大量的探索，但根本处于改良日本轴流式通风机的阶段；其次在于轻型正压通风管的管理漏风率和直径的各种限制，自上世纪90年代初仿制日本

21、拉链式通风管以来，业界只是主攻连接方式、材质、悬挂方式的改良，从而导致独头压入长度的瓶颈；其三在于没有轻型、经济的负压通风管面世，致使隧道工程师不便将通风机较为自由地安装于期待的位置；上述三方面限制之中任何一方面的突破都会使隧道施工通风产生进步，于是我们想到借助巷道式通风的思路，只要在施工运输的通道中隔离出一个满足我们需求的巷道去替代负压通风管就可以产生一个飞跃；中铁隧道的分公司在甬台温凤凰山隧道的砖砌巷道不能称为成功，积累了很多珍贵的经历，但在关角隧道的初步实践已经显现出成功的曙光，一处借鉴关角隧道在渝利铁路长洪岭斜井的再度实践已经初步显示过程成果；因此隔离巷道式通风应该、也必然是隧道施工通

22、风独头长度飞跃的一块基石，但从经济性方面而言可能比拟适宜于非大断面隧道。概念：隔离巷道式通风就是用不透风的隔板将施工通道或隧道上部隔离形成通风巷道，下部仍然作为施工通道的通风方式。见示意图、照片补长洪岭一：隔离巷道示意图 隔离巷道实例照片1隔离巷道实例照片2经济性预测：根据业界的实践、编制者的经历、对方案与费用之间的直感初步认为，隔离巷道式通风虽然设施费用较高但在效果、总体经济性、可达施工长度方面均具备明显优势。上述判断的根底在于对通风机能耗在隧道施工通风总体费用方面所占的比例的认知。三、方案概述 根据南吕梁山2#斜井及正洞设计、施工组织模式的资源配置、下述的计算等情况，拟将施工通风分为4个阶

23、段，各阶段示意如下：第一阶段：独头压入式-剖面副联入口位置1800斜井掘进过程中轴流风机第二阶段：隔离巷道+双机别离压入式第三阶段：隔离巷道+四机别离压入式下部射流风机可做备选副联入口处-剖面斜井长2730隔离风道隔离后下部通道隔板-剖面-剖面隔板-剖面1500风管2台送风轴流风机向内轴流风机轴流风机第四阶段：延长隔离巷道+四向压入式5说明：为预留由于天气气压因素和其他不利因素的负面影响，将在巷道和会车道处恰当位置安装射流风机以协助处置可能的巷道风量缺乏和污风道不畅。6.竖井污风通道：考虑2号斜井洞口处于河道风口处，污风排除困难，而新鲜空气易抽入，计划在斜井井底设置通风竖井一座:竖井直径150

24、0mm,深约345m。通风竖井可以大大加快污风排出，减少洞射流风机的安装或运行时间，必要时在通风竖井加设射流风机加快污风抽排。竖井位置通风竖井平面位置及立面图四、通风计算条件与计算模型：假设隔板不漏风；拉链式轻型软正压通风管百米漏风率0.015-0.02、摩阻系数0.02；工作面最小允许风速V0.15ms；巷道最大允许风速V15 ms；通风管允许最大风速V24 ms；斜井井身和正洞施工分别计算，且正洞施工需风量按2个作业面同时处于一种工况计算；以燃机械为主的无轨运输方式隧道施工的通风最不利工况为出碴阶段。斜井施工通风计算参数：340马力功率250KW，排气量20L/ min出碴车6台， 砼罐车

25、功率213KW，排气量20L/ min1台， ZL50C燃装载机(功率162KW)2台， PC200挖掘机(功率170KW )1台， 1.5T农用车(功率17KW) 2台， 工作人员20人， 斜井断面面积48m 2。按洞稀释燃机械废气计算： QVK(m3min)+NM,其中式中：燃机产生的有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.0910-3 (m3min.KW)； P燃机功率；K允许浓度(0.01)N每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3min； M同时工作人数，计算得：Q2097 m3min正洞单工作面施工通风计算单个工作面最不利工况：参数：340马力功率250KW，排气量20L/

26、 min出碴车6台， ZL50C燃装载机(功率162KW)1台， PC200挖掘机(功率170KW )1台， 1.5T农用车(功率17KW) 3台， 工作人员35人， 正洞开挖断面面积按53m 2。按洞稀释燃机械废气计算：QVK(m3min)+NM,其中式中：燃机产生的有害气体，按照有净化装置机械产生的CO气体为0.0910-3 (m3min.KW)； P燃机功率；K允许浓度(0.01)N每人每分钟呼吸所需新鲜空气量，取为4m3min； M同时工作人数，计算得：Q2337m3min最大风量：按照2个工作面同时出碴和另外2个工作面分别处于初期支护工作阶段进展组合以2台干式喷射机作业，单台风量需求

27、为900 m3min，正洞施工所需最大风量为7374m3min。隔离巷道面积检核：分别按巷道最大允许风速为15 ms和 24 ms检算，所需巷道面积分别为8.3m 2和5.2m 2，以巷道摩阻和漏风率合计影响度20%计算所需巷道面积分别9.96m 2和6.24m 2； 五、通风设备与材料选型主要备选通风设备与材料参数表名称型号技术参数速度r/min风压Pa风量m3/min功率KW轴流风机SDFC-No12.5高速13785355155029121102中速629244510521968342低速35513758401475162轴流风机SDFC-No14高速107868602113411618

28、52中速470313617562771602低速274172511522085302轴流风机SDF(D4)-NO169801236-81002088-45001104备选主扇SDF(D4)-NO189801564-103002973-61002004射流风机风速33m/s，风量2364 m3/min，功率37KW射流风机SSF-16风速30.9m/s，风量3727.6 m3/min，功率55KW拉链式软风管PVC1800平均百米漏风率0.02，摩阻系数0.02，节长20m或10m，过风面积2.5m2。拉链式软风管PVC2000平均百米漏风率0.15，摩阻系数0.02，节长50m或100m，过风

29、面积3.1m2。通风设备与材料选型选型原那么：为便于维护和备用，通风机选用规格宜统一；为预留一定的风量充裕一般高选一级风机规格。具体配置：单口斜井及正洞通风设备选型及配置如下：主通风机选用SDFC-No12.5最大功率为1102kw,需安装4台；射流风机选用37-55kw规格即可，需安装5台,每个掌子面1台，三岔口1台。通风管选型：按上述通风管漏风率和斜井、正洞最大通风距离分别为1500m、1700m检算所需通风管直径分别为1860mm、1720mm，即所需通风管直径为1800mm。六、考前须知风机、风管安装时须避开隧道斜井中线位置，以便于隔板在跨中处悬吊、固定，如此可以防止隔板横梁规格过大；

30、斜井初支结构拟安装隔板高程上下约1m围须保证初支的密实、平顺，以便于隔板密封；并在此部位预留横梁安设接口或预埋件，以策应隔板横梁安设；回车道设置部位宜与射流风机安装位置协调；转入第四阶段须满足正洞各个工作面开挖均到达100m及其以上，且穿插口处完成3组正洞衬砌两个条件；正洞衬砌上预留通风机支承横梁安装预留口或预埋件。七、经济性比拟在本通风方案经济分析可以通过以下几个指标来实现：既材料，设备，消耗能源，到达的通风效果。通风机按照每500米增加一级功率计算,开机时间均按照每茬炮2小时出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时通风计算，开挖每天3个循环计算。电费0.8元/度。风管布180元/米，彩钢瓦35

31、元/m2,C型钢架按28元/m。一、按照以上巷道通风方案，在施做风巷道材料计划：1、 中隔板采用彩钢瓦，面积0.8平方/块。2、 中隔板骨架采用C型钢。根据每阶段通风是做的不同，本钱测算如下：第一阶段：斜井开挖小于1500，本阶段主要采用常规通风，所需设备及材料为：220KW通风机一台，风管布1500米。既： 材料费：风管：1500x180=270000 电费：(16x2+34x2+110x2)x0.8x2x535/3=91306元第二阶段：斜井开挖至井底，通风机下井至1500位置，巷道敷设1500米。材料费：彩钢瓦：6x35x1500=315000钢架：1000x6x28=168000 电费

32、：(16x2+34x2)x0.8x2x357/2=28560元 第三阶段：正洞开挖开场，副连开挖完毕，通风机下至洞底，且通风机增加至2台，斜井巷道敷设完成。材料费：彩钢瓦：6x35x1500+6x35x1000=315000+210000=525000钢架：1000x6x28+6x28x667=280056 电费：(16x2+34x2)x0.8x2x2x330/2=52800元 第四阶段：正洞均开挖100米，通风机下至洞底，且通风机数量增至4台，主副连巷道敷设完成。材料费：彩钢瓦：6x35x1500+6x35x1000+(142x3+100+400)x35x6=315000+210000+19

33、4460=719460钢架：1000x6x28+6x28x667+926/1.5x28=297341 电费：(16x2+34x2)x0.8x2x4x330=211657元 第五阶段：正洞开挖超过1000米，通风机前移1000米，通风机4台，增加射流风机5台，巷道敷设至正洞1000米处.增加风管4500米。材料费：彩钢瓦：6x35x1500+6x35x1000+(142x3+100+400)x35x6+4000x6x35=315000+210000+194460+84000=1559460钢架：1000x6x28+6x28x667+926/1.5x28+4000/1.5x6x28=745341风

34、管：4500x180=810000 电费：(16x2+34x2+110x2+37)x0.8x2x4x535/3=611184元通风完毕后，巷道共需投入2304801元，风管投入1080000元，电费共计995507元。施工完毕后，总投入为：4380308元 二、传统洞口4台通风机洞口供风，即：斜井口安装大功率135KWx2通风机2台向洞压风，将新鲜风压入正洞主辅联位置;在主辅联洞口安装4台通风机110KWx2分别向4个掌子面送风。材料费：斜井开挖风管：2500x180x2=450000x2=900000正洞开挖风管：4500x2x180=1620000合计：2520000 电费:斜井开挖：(16x2+34x2)x2x0.80x357/2+110x2x0.8x2x535=216880元正洞开挖：110x2x0.8x2x3214=1131428元合计：5267412元 施工完毕后，总投入为：7787412元综上分析； 引入巷道式通风，经济效益明显，材料投入比传统投入减少215199元，电费节约4656228元。30 / 30