一、规范规定
《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)规定:
⑴空气中氧气含量,按体积计不得小于20%。
⑵粉尘容许浓度,每立方米空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg。
⑶瓦斯隧道装药爆破时,爆破地点20m内,风流中瓦斯浓度必须小于0.5%;总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%;开挖面瓦斯浓度大于1.5%时,所有人员必须撤至安全地点。防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。
⑷有害气体最高容许浓度:
①一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,浓度可为100mg/m3;但工作时间不得大于30min。
②二氧化碳按体积计不得大于0.5%。
③氮氧化物(换算成NO2)为5mg/m3。
⑸隧道内气温不得高于28℃。
⑹隧道内噪声不得大于90dB。
⑺隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需的最小风量,每人应供应新鲜空气3m3/min,采用内燃机械时,供风量不宜小于3m3/(min·kW)。 ⑺隧道施工通风的风速,全断面开挖时不应小于0.15m/s,在分部开挖的坑道中不应小于0.25m/s。
⑼每100m平均漏风率不应大于2%。
二、通风方案的确定
隧道施工通风主要采用机械通风,其通风方式按风道类型一般分为巷道式和管道式两种,
其中后者按送风方式不同又可分为压入式、吸出式和混合式三种。它们各有其优缺点(见表1)。
表1 几种管道式通风方案的比较
序号 | 通风 方式 | 布置形式 | 优点 | 缺点 |
1 | 压入式 | | 能很快地排除工作面的污浊空气,拆装简单 | 污浊空气流经全洞 |
2煤矿井下定位系统 | 吸出式 | | 工作面净化较快, 洞内空气较好 | 沥青透水混凝土风机移动频繁,噪声大,管道漏风可造成循环污染 |
3 | 混合式 | | 洞内空气好、净化快 | 噪声大,受空间限制 |
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本工程隧道独头掘进长1230m,隧道断面面积为56m2,采用钻爆法全断面开挖,无轨运输。
综合考虑隧道独头掘进长度、断面大小、开挖方法、出渣运输方式、设备条件等因素,通过分析比较,确定压入式通风较为适合无轨运输施工,可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面,实现快速掘进。
三、风量计算
⑴按洞内同时工作的最多人数计算风量:
—每人每分钟呼吸所需新鲜空气量,取4.0m3/min;
—洞内同时工作的最多人数,50人;
柴草气化炉
—风量备用系数,取1.15。
计算得:=230m3/min
⑵按排出炮烟计算风量:
计算方法一:
—同时爆破的消耗量,,得100.2kg;
—掘进面积,26m2;
—循环进尺,4.0m;
—单位耗量,1.7kg/m3;
—爆炸时有害气体生成量,取40 m3/kg;
—通风时间,取40min;
—炮眼抛掷长度, ,得50.36m。
计算得:=230m3/min
计算方法二:
—通风时间,取40min;
—爆炸时有害气体生成量,取40m3/kg;
—淋水系数,取0.3;
—掘进面积,26m2;
—循环进尺,4.0m;
—单位耗量,1.7kg/m3;
—同时爆破的消耗量,,得100.2kg;
—通风距离,1100m;
—百米漏风率,取2%;
—漏风系数,,得=1.23
—紊流扩散系数,取风管口至工作面的距离等于风流的有效射程,即=35m,风管直径=1.8m,=9.7,查表得=0.53;
—隧道爆破临界长度,,得=788m。
计算得:=230m3/min
⑶按允许最低风速计算风量:
—工作面最小风速,全断面开挖取0.15m/s,分部开挖取0.25m/s,瓦斯隧道取1.0m/s;
—掘进面积,26m2。
计算得:=230m3/min
⑷按稀释和排除内燃机废气计算风量:
若采用有轨运输,施工设备均按电动设备配置,此项舍去。
若采用无轨运输,洞内内燃设备配置较多,废气排放量较大,供风量应足够将内燃设备所排放的废气全面稀释和排出,使有害气体降至允许浓度以下,计算可按下式计算:
—功率通风计算系数,我国暂行规定为2.8~3.0m3/min;
—各台柴油机械设备的功率;
—利用率系数。
内燃设备配置表
机械名称 | 配置台数 | 工作台数 | 单机功率(kW) | 内燃机利用系数Ti led大功率天花灯 |
ZLC40装载机 | 1 | 1 | 140 | 0.50 |
15自卸汽车 | 6 | 5 | 铑粉150 | 0.45 |
砼罐车 | 3 | 2 | 85 | 0.50 |
TH178三臂台车 | 1 | 1 | 116 | 0.10 |
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计算得:=230m3/min