第6章地下工程掘進(jìn)(施工)時(shí)的通風(fēng)

第五章地下工程的施工通風(fēng)主要內(nèi)容第1節(jié)地下工程（隧道）施工作業(yè)環(huán)境第2節(jié)隧道施工通風(fēng)方式第3節(jié)隧道施工通風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)算第4節(jié)隧道施工通風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒選擇第5節(jié)鐵路隧道施工通風(fēng)參考文獻(xiàn)（1）地下工程通風(fēng)與空調(diào)，中南大學(xué)出版社，2005年11月出版（2）地下工程，張慶賀主編，同濟(jì)大學(xué)出版社，2005年2月出版（3）地下建筑工程設(shè)計(jì)與施工，陳建平、吳立編著，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2000年9月出版（4）大瑤山隧道——20世紀(jì)隧道修建新技術(shù)，王夢(mèng)恕主編地下建筑工程施工中，有效而迅速地通風(fēng)，不但減少了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，而且保證了地下工作場(chǎng)所有足夠的新鮮空氣提供。地下工程開(kāi)挖時(shí)，一般只有一個(gè)出口，常稱為獨(dú)頭巷道；獨(dú)頭巷道的通風(fēng)=局部通風(fēng)=掘進(jìn)通風(fēng)掘進(jìn)通風(fēng)的目的排出施工期間的污濁空氣，向工作面提供新鮮空氣，保證施工人員的身心健康，滿足一定的勞動(dòng)環(huán)境。為此，需要根據(jù)不同的情況，采取合適的通風(fēng)方式。第1節(jié)地下工程（隧道）施工作業(yè)環(huán)境一、地下工程（隧道）施工的有害物二、地下工程（隧道）施工作業(yè)環(huán)境必須符合標(biāo)準(zhǔn)一、隧道施工的有害物隧道施工中，由于炸藥爆炸，內(nèi)燃機(jī)的使用，開(kāi)挖時(shí)地層中放出的有害氣體，以及施工人員呼吸等因素，使洞內(nèi)空氣十分污濁，對(duì)人體健康的影響較為嚴(yán)重。因此，在隧道內(nèi)必須盡量降低有害氣體的濃度，同時(shí)對(duì)其他不利于施工的因素，如噪聲、地?zé)岬纫策M(jìn)行控制。二、隧道施工作業(yè)環(huán)境必須符合標(biāo)準(zhǔn)（1）坑道中氧含量：按體積計(jì)算，不得低于20%；（2）粉塵允許濃度：每立方米空氣中含10%以上的游離SiO2粉塵為2mg;每立方米空氣中含10%以下的游離SiO2粉塵為4mg;SiO2含量<10%不含有毒物質(zhì)的礦物性和動(dòng)植物性的粉塵為4mg。

（3）有害氣體濃度：C0：不大于30mg/m3;當(dāng)作業(yè)時(shí)間短暫時(shí)，CO濃度可放寬，作業(yè)時(shí)間1h內(nèi)為50mg/m3;0.5h內(nèi)為100mg/m3;15~25min內(nèi)為200mg/m3;上述條件下反復(fù)作業(yè)時(shí)，兩次作業(yè)間隔2h以上。C02：按體積計(jì)算，不得超過(guò)0.5%NxOy:換算成NO2應(yīng)在

5mg/m3以下。（4）瓦斯（CH4）濃度：按體積計(jì)算不得大于0.5%,否則必須執(zhí)行〈煤礦安全規(guī)程〉。（5）工作地點(diǎn)的空氣溫度：不得超過(guò)30℃

（鐵路隧道規(guī)定不超過(guò)28℃）。（6）工作地點(diǎn)噪聲，不得大于90db。第2節(jié)、隧道施工通風(fēng)方式本節(jié)主要內(nèi)容：1、通風(fēng)方式的分類2、自然通風(fēng)（擴(kuò)散通風(fēng)）3、管道通風(fēng)（局扇通風(fēng)）4、巷道通風(fēng)5、風(fēng)墻式通風(fēng)6、通風(fēng)方式的選擇1、通風(fēng)方式的分類施工通風(fēng)方式應(yīng)根據(jù)隧道的長(zhǎng)度、掘進(jìn)坑道的斷面大小、施工方法和設(shè)備條件等諸多因素來(lái)確定。按供風(fēng)來(lái)源分類自然通風(fēng)——一般僅限于短直隧道，完全依賴于自然通風(fēng)的隧道較少。機(jī)械通風(fēng)——絕大多數(shù)隧道采用。按照風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)分類隧道施工通風(fēng)自然通風(fēng)管道通風(fēng)（風(fēng)管式通風(fēng)）巷道通風(fēng)風(fēng)道式通風(fēng)（風(fēng)墻式通風(fēng)）壓入式吸出式混合式2、自然通風(fēng)適用：巖層不產(chǎn)生有害氣體，巷道短于300m。優(yōu)缺點(diǎn)：利用洞內(nèi)外溫度差造成自然風(fēng)流循環(huán)，受氣候、風(fēng)向影響大。3、管道通風(fēng)3.1壓入式3.2吸出式(抽出式）3.3混合式3.4選擇風(fēng)筒3.5選擇通風(fēng)機(jī)可參看教材P83圖5-43.1壓入式通風(fēng)A：概念壓入式通風(fēng)就是利用安裝在洞外空氣清潔流通及安全處的風(fēng)機(jī)，將新鮮空氣經(jīng)風(fēng)管直接送到開(kāi)挖工作面?？蓞⒖唇滩腜83圖5-4（a)B:壓入式通風(fēng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍優(yōu)點(diǎn)：1、作業(yè)面得到的新鮮氣流較大，能較快地沖淡和排出工作面的污濁空氣。2、金屬風(fēng)管、柔性風(fēng)管均能使用，且拆裝方便。缺點(diǎn)：1、煙及污濁空氣排出時(shí)流經(jīng)全洞。2、管道連接不良時(shí)漏風(fēng)嚴(yán)重。適用：

1、單機(jī)可使用于100～400m內(nèi)的獨(dú)頭巷道；

2、多機(jī)串聯(lián)可用于500一800m以內(nèi)的獨(dú)頭巷道或需要盡快吹散炮煙的快速開(kāi)挖工程。3.2吸出式通風(fēng)A:概念作業(yè)面附近的炮煙和污濁空氣，經(jīng)風(fēng)管排除，新鮮空氣由洞口流入洞內(nèi)?？蓞⒖唇滩腜83圖5-4（b)B:吸出式通風(fēng)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖面附近的炮煙和污濁空氣能直接由風(fēng)管排出，洞內(nèi)其他作業(yè)面不受影響（新鮮空氣流經(jīng)全洞）。缺點(diǎn)：一旦炮煙擴(kuò)散后，就難由一個(gè)吸風(fēng)口抽出而在洞內(nèi)停滯。新鮮空氣由洞口流至工作面時(shí)已不太新鮮。要求風(fēng)管末端距工作面不超過(guò)10m（過(guò)大通風(fēng)效果不好，過(guò)小易于爆破損壞），布置上有困難．常因此通風(fēng)效果差。適用：1、長(zhǎng)度在400m以內(nèi)的獨(dú)頭巷道；2、采用膠皮風(fēng)筒時(shí)，可將風(fēng)機(jī)置于洞內(nèi)，炮煙由里向外壓出；采用金屬風(fēng)管時(shí)，風(fēng)機(jī)可置于洞口將廢氣吸出。3.3混合式通風(fēng)A:概念：這是壓入式和抽出式混合使用的通風(fēng)方式，一臺(tái)風(fēng)機(jī)將新鮮空氣經(jīng)風(fēng)管送入作業(yè)面；另一臺(tái)風(fēng)機(jī)將炮煙和污濁空氣經(jīng)風(fēng)管排出洞外。B:混合式通風(fēng)特點(diǎn)1、為防止在作業(yè)面附近形成渦流和炮煙擴(kuò)散，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)應(yīng)以抽出為主，壓入為輔；抽出風(fēng)機(jī)能力要大于壓入風(fēng)機(jī)20~30%；2、抽出風(fēng)管和壓入風(fēng)管應(yīng)布置在洞室的兩側(cè)，且抽出風(fēng)管在上部，壓入風(fēng)管在下部；3、抽出、壓人風(fēng)口的布置最小要錯(cuò)開(kāi)30m,以免在洞內(nèi)形成循環(huán)風(fēng)流；混合式通風(fēng)實(shí)際圖4巷道式通風(fēng)方式巷道式通風(fēng)方式是利用隧道本身（包括成洞、導(dǎo)坑及擴(kuò)大地段）和輸助坑道（如平行導(dǎo)坑）組成主風(fēng)流和局部風(fēng)流兩個(gè)系統(tǒng)互相配合而達(dá)到通風(fēng)目的。例：設(shè)平行導(dǎo)坑的巷道式通風(fēng)在平行導(dǎo)坑2的側(cè)面開(kāi)挖一個(gè)通風(fēng)洞3，通風(fēng)洞口安裝主通風(fēng)機(jī)4，平導(dǎo)洞口設(shè)置兩道風(fēng)門7，除最里面一個(gè)橫通道作風(fēng)流通道外，其余橫通道全部設(shè)風(fēng)門或砌筑堵塞。當(dāng)主通風(fēng)機(jī)向外抽風(fēng)時(shí)，平導(dǎo)內(nèi)就產(chǎn)生負(fù)壓，洞外新鮮空氣就向洞內(nèi)補(bǔ)充，由于平導(dǎo)口及橫通道全部風(fēng)門關(guān)閉或砌堵，新鮮空氣只得由正洞1進(jìn)入，直至最前端橫通道，帶動(dòng)污濁氣體經(jīng)平導(dǎo)進(jìn)人通風(fēng)洞桐排出洞外，形成循環(huán)風(fēng)流，以達(dá)到通鳳月的。5風(fēng)道式通道（風(fēng)墻通風(fēng)）利用隧道成洞部分隔出一條斷面為2~4m2的通風(fēng)道，以減少風(fēng)管長(zhǎng)度增大通風(fēng)量。適用于隧道比較長(zhǎng)，一般風(fēng)管式通風(fēng)難以解決，又無(wú)平行導(dǎo)坑可利用情況。第3節(jié)隧道施工通風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)算施工通風(fēng)計(jì)算的目的是為了供給洞內(nèi)所需的新鮮空氣，選擇合適的通風(fēng)機(jī)，以便布置合理的通風(fēng)管道，從而滿足施工作業(yè)環(huán)境的要求。1、風(fēng)量計(jì)算目前所用的通風(fēng)計(jì)算公式大都是從礦井通風(fēng)及鐵路運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的計(jì)算公式類比或直接引用，一般按以下幾個(gè)方面計(jì)算并取其中最大的數(shù)值，再考慮漏風(fēng)因素進(jìn)行調(diào)整，并加備用系數(shù)后，作為選擇風(fēng)機(jī)的依據(jù)。（1）按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算（2）按同時(shí)爆破的最多炸藥量計(jì)算由于通風(fēng)方式不同，計(jì)算方法也各不相同。A：巷道式通風(fēng)B：管道式通風(fēng)方法1：同濟(jì)大學(xué)教材方法：方法2：地質(zhì)大學(xué)方法：a:吸出式通風(fēng)量的計(jì)算式中：QX---吸出式通風(fēng)計(jì)算風(fēng)量（m3/min）;S---隧洞的斷面面積（m2

）；

Q---同時(shí)爆破的炸藥量（kg）;t---通風(fēng)時(shí)間，按掘進(jìn)循環(huán)圖表中確定的時(shí)間計(jì)算，一般定為0.5~1h。b:壓入式通風(fēng)量的計(jì)算式中：Qy---壓入式通風(fēng)計(jì)算風(fēng)量（m3/min）;S---隧洞的斷面面積（m2

）；

L---隧洞長(zhǎng)度（m）；

Q---同時(shí)爆破的炸藥量（kg）;t---通風(fēng)時(shí)間，按掘進(jìn)循環(huán)圖表中確定的時(shí)間計(jì)算，一般定為0.5~1h。C:混合式通風(fēng)量的計(jì)算抽出風(fēng)量：壓入風(fēng)量式中：Qhx,QHC---吸出式和抽出式通風(fēng)計(jì)算風(fēng)量（m3/min）;Ly---壓風(fēng)管口至工作面的距離，一般為30m左右。（3）按內(nèi)燃機(jī)作業(yè)廢氣稀釋的需要計(jì)算

2．漏風(fēng)計(jì)算通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量除滿足上述計(jì)算的需要風(fēng)量外，還應(yīng)考慮漏失的風(fēng)量。一般考慮漏風(fēng)系數(shù)來(lái)計(jì)算，即：膠皮風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)金屬風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)聚氯乙烯塑料風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)

3、風(fēng)阻計(jì)算在通風(fēng)過(guò)程中，要克服風(fēng)流沿途所受阻力，保證將所需風(fēng)量送到洞內(nèi)，并達(dá)到規(guī)定的風(fēng)速，則必須要有一定的風(fēng)壓。通風(fēng)風(fēng)阻氣流所受到的阻力有摩擦阻力和局部阻力（包括斷面變化處阻力、分岔阻力、拐彎阻力）及正面阻力，計(jì)算可用下式表示：（1）摩擦阻力h摩

摩擦阻力是管道（巷道）周壁與風(fēng)流互相摩擦以及風(fēng)流中空氣分子間的撓動(dòng)和摩擦而產(chǎn)生的阻力，也稱沿程阻力。（2）局部阻力h局風(fēng)流經(jīng)過(guò)風(fēng)管的某些局部地點(diǎn)（如斷面擴(kuò)大、斷面減小、拐彎，交岔等）時(shí)，由于速度或方向發(fā)生突然變化而導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生劇烈的沖擊，由此產(chǎn)生風(fēng)流阻力稱局部阻力。式中：ξ---局部阻力系數(shù)；

Q---所需風(fēng)量

S---坑道前斷面面積

v---前斷面風(fēng)速（3）正面阻力h正當(dāng)通風(fēng)面積受阻時(shí)，會(huì)在受阻區(qū)域出現(xiàn)過(guò)風(fēng)斷面減小后再增大這一現(xiàn)象，相應(yīng)地會(huì)增加風(fēng)流阻力。第4節(jié)隧道施工通風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒選擇1、通風(fēng)機(jī)選擇2、風(fēng)筒選擇3、風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒的布置1、通風(fēng)機(jī)的選擇1.1通風(fēng)機(jī)類型選擇：通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩種；隧道通風(fēng)多用軸流式通風(fēng)機(jī)。它比離心式通風(fēng)機(jī)體積小，安裝方便，效率也高，但噪音大。根據(jù)具體情況，還可以選用具有吸塵、防爆和低噪音等特性的風(fēng)機(jī)。1.2通風(fēng)機(jī)規(guī)格選擇A：選擇依據(jù)：選擇通風(fēng)機(jī)規(guī)格主要依據(jù)通風(fēng)機(jī)風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，以及確定在這樣的風(fēng)量和風(fēng)壓下通風(fēng)機(jī)所需的功率。我國(guó)目前生產(chǎn)的隧道開(kāi)挖用通風(fēng)機(jī)都是配套設(shè)備，只要由供風(fēng)量和風(fēng)壓選定相應(yīng)的設(shè)備就行，不需計(jì)算動(dòng)力。B：選擇方法方法1：按照通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓從產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中選?。环椒?：根據(jù)H=RQ2給出風(fēng)筒特性曲線，找出與通風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)（工況點(diǎn)），選擇所需通風(fēng)機(jī)。C：通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量由于風(fēng)筒漏風(fēng)，通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量應(yīng)按下式計(jì)算：

Qg=ρQ式中：ρ—漏風(fēng)備用系數(shù)；

Qg—通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量（m3/s）;Q—風(fēng)筒末端風(fēng)量（m3/s）D：通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)必須克服風(fēng)筒風(fēng)阻所造成的通風(fēng)阻力及風(fēng)流出口阻力，因此，通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓應(yīng)為：式中：H---局部通風(fēng)機(jī)的全壓（mm水柱）

R—風(fēng)筒的阻力（千繆）

g---重力加速度（m/s2）

γ---空氣重率（kg/m3）,一般取1.2Qj---流過(guò)風(fēng)筒的平均風(fēng)量（m3/s），

Qg—通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量（m3/s）;Q—風(fēng)筒末端風(fēng)量（m3/s）

S－－風(fēng)筒（或局部通風(fēng)機(jī)）的出口斷面面積（m2）

2、風(fēng)筒選擇風(fēng)管通風(fēng)的風(fēng)筒有柔性和剛性兩類。A：剛性風(fēng)筒剛性風(fēng)筒常用的有鐵皮或鋁制的金屬風(fēng)筒，節(jié)長(zhǎng)3m，大斷面內(nèi)節(jié)長(zhǎng)可用5m，節(jié)長(zhǎng)過(guò)大的剛性風(fēng)筒在使用和安裝時(shí)均不方便。優(yōu)點(diǎn)：通風(fēng)阻力小，漏風(fēng)系數(shù)??；尤其是鋁皮風(fēng)筒，可以用鋁皮帶在洞口用專用設(shè)備加工而成，改變過(guò)去加工困難、運(yùn)輸貯存體積大的缺陷，目前國(guó)內(nèi)外在深長(zhǎng)隧道中推廣使用。B:柔性風(fēng)筒柔性風(fēng)筒多為人造革、膠皮及帆布等制品，節(jié)長(zhǎng)10m、20m或達(dá)50m多種。優(yōu)點(diǎn)：與剛性風(fēng)筒比較，重量輕，搬運(yùn)方便，連接與懸吊都簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：懸吊時(shí)不易拉開(kāi)，且風(fēng)筒掛鉤處易受力不均而拉壞。C：風(fēng)筒直徑的合理確定通常送風(fēng)距離在200m以內(nèi)，送風(fēng)量不超過(guò)2～3m3/s，可選用直徑300～400mm直徑的風(fēng)筒；送風(fēng)距離在200～500m時(shí)，可選用直徑500～600mm直徑的風(fēng)筒；更長(zhǎng)的距離，可選用直徑600～1000mm直徑的風(fēng)筒；3、風(fēng)機(jī)及風(fēng)管布置設(shè)置通風(fēng)機(jī)時(shí)，其安裝基礎(chǔ)要能充分承受機(jī)體重量和運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，或者水平架設(shè)到臺(tái)架上。吸人口注意不要吸入液體和固體，而且要安裝喇叭口以提高吸入、排出的效率。放置在隧道內(nèi)的風(fēng)管，應(yīng)設(shè)在不妨礙出渣運(yùn)輸作業(yè)、襯砌作業(yè)的空間處．同時(shí)要牢固地安裝以免受到振動(dòng)，沖擊而發(fā)生移動(dòng)、掉落。在襯砌模板臺(tái)車附近，不要使風(fēng)管急劇彎曲，以減少風(fēng)壓損失。風(fēng)管一般均用夾具等安裝在支撐構(gòu)件上，若不使用支撐，只有噴混凝上和錨桿時(shí)，可在錨桿上裝特殊夾具掛承力素，而后通過(guò)吊鉤安裝風(fēng)管。風(fēng)管的連接應(yīng)密貼，以減少漏風(fēng)，一般硬管用密封帶或