5、施工通風計算

5.1TBM施工通風量計算

針對TBM施工過程中通風量的計算有幾種不同的方法，分別為：根據同一時間，斜井內工作人員所需新鮮空氣計算風量;按照內燃機功率的需求計算風量;按照斜井巷道瓦斯涌出量計算所需風量；采用最小斷面風速法計算風量。

（1） 按允許最小風速計算

考慮斜井內人員作業環境、煤礦斜井施工、瓦斯斜井施工等要求，由于是采用壓入式通風，新鮮風直接送至TBM主機區，則可設定斜井內平均回風風速應不小于1m/s的要求，最大風速不能大于4m/s，則工作面風量：

Q1=VminxS流xk=1x29.32x1.2=35.2m3/s

式中，Vmin為最小斷面風速，取1m/s；S流為過流斷面面積，取29.32m2；k為通風備用系數，取1.2。

（2） 按照施工人員計算

每人每分鐘供應新鮮空氣不少于3m3。

Q2=kMQn=1.2x3x60=216m3/min=3.6m3/s

式中，K為風量備用系數，采用1.2；M為同時在斜井內工作人數取60人;Qn為每一工作人員所需新鮮空氣，取3m3/min。

（3） 按稀釋內燃機排放廢氣中有害氣體濃度至許可濃度計算

Q3=Q0ZW=3.Ox66O=198Om3/min=33m3/s

式中：SW——同時在斜井內作業的各種內燃機的功率總和（kW）；Q0為每千瓦動力的空氣需求量，取3m3/min-kW

（4） 按照斜井瓦斯涌出量計算所需風量

Q4=100Xq4Xkd=100X10X1.2=1200m3/min=20m3/s

式中：Q4—掘進工作面實際需風量，m3/min；

Q4—掘進工作面平均絕對瓦斯涌出量，10m3/min；

kd一掘進工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數。即掘進面最大絕對瓦斯涌出量與平均絕對瓦斯涌出量之比。通常，機掘工作面取1.2?1.6；根據現有資料及當地煤礦開采經驗，到該深度范圍內瓦斯含量低，屬于低瓦斯區，故絕對瓦斯涌出量取10m3/min。

（5） 總需求風量

根據上述計算結果，取其中的最大值有Q=MAX(Q1,Q2+Q3,Q4)=36.6m3/s

風機供風量

由于采用獨頭壓入式通風，斜井長度即為最大通風長度L=6582m，取風管

平均每百m漏風率P100=0.6%，

風管漏風系數：

=1-P1ooX點1=(-0.006X65.82)1二1.67

風機供風量應為：

Q.=P^Q=1.67x36.6=61.12m^s

系統風壓計算

從理論上講，通風系統克服通風阻力后在風管末端風流具有一定的動壓，克服阻力則取決于系統靜壓，動壓與靜壓之和即為系統需供風壓。

動壓計算

h動=2Y-V2=2x1.2x9.632=55.64(p)

Y—空氣密度，1.2kg/m3；

v一末端管口風速，v=36.6/3.8=9.63m/s(按工作面最小風速折算)靜壓計算

按照供風管道直徑中2.2m，6582m管道計算。

摩擦阻力系數a：據風管廠提供的技術指標，采用PVC增強塑纖布作風管

材料，a值取0.0018Ns2/m4；

供風管道的摩擦風阻：

R=吐=0.0018弟一」1/2)，6582=2.52N?S2《m8

fS3 3.143

管道風流沿程摩阻風壓損失：

h=Q2R-P=2.52x61.122=8257.7(P)

摩jf'L1.14 a

局部阻力：

h局?0.1?h摩=0.1x8257.7=825.77(p)

系統靜壓：

h靜二h摩+h局二8257.7+825.77二9083.47（p）

系統風壓取值：

h系統二h動+h靜=55.64+9083.47二9139.11（p）

即風機需要提供不低于9139.11Pa的風壓補償，風量3667.2m3/min。

6、通風設備選型

6.1通風設備的選擇要求

（1） 主要通風機必須裝置兩套同等能力的通風機，其中一套運轉，一套備用，備用通風機能力必須滿足生產的需要且能在10min內啟動；

（2） 通風機兩回配電直接由變（配）電所饋出的供電線路，線路上不應該分接任何負載；

（3） 通風設備的選擇應滿足不同施工期間合理的工作范圍以內來確定風機的穩定、經濟運行轉速；

（4） 選用通風設備時，應留有一定余量；

6.2通風設備選型

（1） 通風管直徑選擇

據風阻及風壓計算公式可知，當隧道工作面需要的風量和隧道供風長度一定時，風管直徑越小風阻越大，需要的風壓越大，設備的功率就越大。

根據隧道工況、風阻計算，本工程隧道選直徑為2.2米通風風管。

（2） 通風機選型

根據通風計算，施工不同段所需的風量和風壓如表6-1.

表6-2不同段的風量和風壓要求

級速

風量要求（m^min）

風壓要求（Pa）

2000m以內

2427

1329

2000m?4000m

2810

2943

4000m以外

3649

6375

為滿足不同時段的通風要求及經濟穩定運行，通風機選變頻調速軸流風機。

（3）通風設備經濟比選

通過市場調查，市場上有三類風機的質量、性能等方面符合本工程的施工要求。代表產品分別為：山西侯馬鑫豐康公司的SDF（E-iv）No20型風機（功率280kWX4）、湘潭平安股份有限公司的3SDF-II-4-Nq15/3X185kW型風機；瑞典GIAindustryab公司的2xAVH140.132.4.8型風機（功率132kWX2），兩種風機的風量風壓等性能參數如表3所示，均滿足本項目隧道通風要求。

經過市場調查，代表產品有國產風帶和進口風帶，參數性能如表6-1。

表6-1風管性能參數

產地

風管直徑

風阻系數

漏風率

價格（元/米）

中國

2.2m

0.025

1%

140

瑞典

2.2m

0.015

0.7%

253.9

規格型號

轉速（r/min）

風量(m3/min)

風壓（Pa）

電機功率（kw）

SDF(e-w)N20

980

4752~7320

4368~11760

280X4

AVH140.132.4.8

2.2m

2916

3816

132X3

山西鑫豐康風機

風機價格49.7萬元；配套國產風管：140元/m

配電設備：變電站容量為1500KVA；電纜為

共計投入：Y鑫2=49.7+0.014X6500=140.7（萬元）

耗電量：1136X1X10000X50%=568（萬元）

瑞典GIA風機

風機價格：180萬元；配套進口風管：253.9元/m

配電設備：變電站容量為500kva;電纜為120mm2

共計投入：YG2=180+253.9X6500=399（萬元）

耗電量：396X1X10000X50%=198（萬元）

（4）性能比較

進口：瑞典GIA風機及配套風管：

優點：體積小、噪音小、功率小（節省耗電）、故障率低、配套電源電纜要求低。

缺點：價格高、配件采購不便。

國產：山西鑫豐康風機及配套風管：

優點：維修配件采購容易，價格低。

缺點：體積大、噪音大、功率大（耗電多）、故障率高、配套電源電纜要求高，配套風管漏風率難以保證。

根據選用的風機機構，考慮斜井長距離通風的特點，從節能的角度出發，在斜井施工過程采用變頻控制風壓和通風量，能滿足斜井通風要求。

7、 施工通風安全管理措施

以“合理布局，優化匹配，防漏降阻，嚴格管理、確保效果”20字方針，作為施工通風管理的指導原則，強化通風管理。

8、 施工通風安全組織機構

（1） 斜井施工項目經理部必須建立以項目經理為第一責任人的安全生產管理機構。

（2） 建立瓦斯監控、檢測組織系統，測定有害氣體參數、瓦斯濃度、風速、風量等參數。低瓦斯工區可用便攜式瓦檢儀，高瓦斯工區和瓦斯突出工區除便攜式瓦檢儀外，尚應配置高濃度瓦檢儀和瓦斯自動檢測報警斷電裝置。

（3） 建立以崗位責任制和獎懲制為核心的通風管理制度和組建專業通風班組，通風班組全面負責風機、風管的安裝、管理、檢查和維修，嚴格按照通風管理規程及操作細則組織實施。項目部定期根據通風質量給予通風班組兌現獎懲辦法。

9、 施工通風主要崗位風險管理標準及管理措施

（1）測風員風險管理標準及管理措施

危險源：風表選擇不準確；風表不完好；作業環境不完好；測風地點不符合規定，人員操作不熟練；測量數據記錄不準確或測風報表填寫不正確。

管理標準：

測風時，測風員根據風速的大小選擇相應量程的風表進行測風。

斜井每10天至少進行1次全面測風，測風地點、位置、測風周期必須符合有關規定。測風應在專門的測風站進行，在無測風站的地點測風時，要選擇測風斷面規整、無片幫、空頂、無障礙物、無淋水和前后10m內無拐彎的巷道。

測風員在同一地點測風時要測量3次，每次測量結果誤差不超過5%，否則加測一次，結果取平均值。每次測量結束，測風人員必須將測量數據準確地填寫在測風記錄手冊和記錄牌板上，并編制通風旬報。

每次測量結束，測風員、瓦檢員必須將測量數據及時填寫在記錄手冊上并匯報。

嚴格按反風程序的時間匯報。兩人要相互配合。

管理措施：

分工區管理人員隨時對測風員測風時選擇的風表進行檢查，發現選擇的風表不符合規定，進行處罰。

測風員必須經過培訓，取得安全技術工種操作資格證后，持證上崗。熟悉所用風表和其它儀器的性能和參數。熟悉斜井通風系統，掌握各用風地點所需風量。

測風時要避開斜井內內行人、行車頻繁的時間，避開附近風門開、關頻繁時間，測風時不得有人員、車輛經過。

項目部安全質量部每旬對測風員所測量的數據與現場的實際風量進行一次校核，發現與現場出入大，應重新測風。

分工區技術人員將測風員、瓦檢員匯報上的數據進行核查，發現誤差大，責令其重新測量。

利用班前會教育員工遵守紀律、增強時間觀念。

（2）主要通風機司機風險管理標準及管理措施

主要危險源：操作高壓電氣設備時，未按要求佩戴絕緣用具。未對風機主要部位進行詳細檢查。未按開停機順序操作。

管理標準：必須經過培訓并考試合格持證上崗。熟悉通風機結構性能、工作原理、技術特征、供電系統和控制回路，以及通風系統和各風門的用途等情況，能獨立操作。作業前必須進行本崗位危險源辨識。遵守勞動紀律，認真填寫工作日志，不做與本職工作無關的事情。當主要通風機發生故障停機時，備用通風機必須在15min內啟動，并正常運轉。

管理措施：不得隨意變更保護裝置的整定值。操作高壓電氣設備時應用絕緣工具，并按規定的操作順序進行。除故障緊急停機外，嚴禁無請示停機。嚴格按照上級命令進行通風機的啟動、停機操作。

10、通風管理制度

（1）一般規定

風機操作人員必須經過培訓、考核合格后方能上崗作業，必須嚴格遵守風機的操作規程，熟悉通風系統性能。

斜井通風系統必須經過驗收合格后方可投入正常運行，運行期間應加強巡視及維護工作，保證通風系統各項性能、技術指標達到設計要求。

保證斜井24小時連續不間斷通風，風量、風壓必須滿足規范和施工組織設計要求，不得隨意停風。

風機設置兩路電源并裝設風電閉鎖裝置，確保正在使用的通風機出現故障后能在15min內啟動備用通風機，保證斜井通風和正常作業不受影響。

在瓦斯含量小于等于0.25%時，按正常通風采用壓入式向巷道內輸送新鮮空氣和稀釋巷道內少量瓦斯。

瓦斯含量大于0.25%時，開始考慮加強通風，啟動混合式通風系統。即同時開啟抽出式風機，盡量將巷道內瓦斯含量控制在0.25%以下，保障巷道掘進施工的正常進行。

（2） 通風系統定期檢查制度

工區組織每周對通風系統進行檢查，架子隊長每天對通風系統必須作例行檢查，通風工必須做好日常巡查。

通風系統運行正常后，每10天進行一次全面測風，對掌子面和其他用風地點根據需要隨時測風，做好記錄。

每7天在風管進出口測量一次風速、風壓，并計算漏風率，風管百m漏風率不應大于1%，對風筒的漏風情況必須及時修補。

建立通風系統運行管理檔案，檔案包括各種檢查記錄、調試記錄、測量記錄、維護記錄、運行記錄等。

值班人員每天按班組對通風系統運行情況進行記錄，架子隊長每天、主管副經理每周分別對運行記錄予以審核、簽認，并由物設部負責建檔保存。

周用風速測定儀對風速進行人工檢測，檢測結果與自動監控系統相應時間、位置、風速值進行核對，確保風速滿足施工要求且回風巷風速不得低于1m/s。

（3） 通風管理交接班制度

必須實行通風班組交接班制度，交接雙方簽字認可，對上一班存在的問題、隱患、需注意事項、儀器設備狀態等必須交接清楚，交接班記錄由架子隊長每天定時予以審核簽字。

（4） 停風報批制度

因通風系統檢修及其他原因需要主要通風機停止運轉時，必須提前提出申請，逐級上報，根據停風時間長短由相關負責人審批后方可實施。

停風時間在30min以內的，由當班人員報架子隊長審核后，由主管副經理批準實施。停風時間超過30min的，由當班人員報主管經理審核后，由安全總監批準實施。

停風前必須確保斜井內所有人員已經撤離，并切斷電源；恢復通風前，必須檢測瓦斯濃度。

11、施工通風安全技術措施

（1） 風機安裝

風機支架應穩固結實，避免運行中振動，風機出口處設置加強型柔性管與風管連接，風機與柔性管結合處應多道綁扎，減少漏風。

通風機前后5m范圍內不得堆放雜物，通風機進氣口應設置鐵箅，并應裝有保險裝置。

通風機備用一臺，保證一用一備使用原則。

（2） 風管安裝

風管必須有出廠合格證，使用前進行外觀檢查，保證無損壞，粘接縫牢固平順，接頭完好嚴密。通風管計劃優先采用高強、抗靜電、阻燃的軟質風管。

風管掛設要求做到平、直，無扭曲和褶皺。

通風管破損時，及時進行修補或更換。當采用軟風管時，靠近風機部分，采用加強型風管。通風管的節長盡量加大，以減少接頭數量，接頭應嚴密。彎管平面軸線的彎曲半徑不得小于通風管直徑的3倍。

（3） 通風系統日常管理和維護措施

通風機應有專人值守，按規程要求操作風機，如實填寫各種記錄。

通風機使用前應卸去廢油，換注新油，以后每半月加注一次。

風機應盡量減少停機次數，發揮風機連續運轉性能。需停機或開啟時，根據斜井內調度通知進行。為減少風機啟動時的氣錘效應對風管的沖擊破壞，應采用分級啟動，分級間隔時間為3min。

綜合保障班組中應設專職風管維修工。每班必須對全部風管進行檢查，發現破損等情況及時處理。對于輕微破損的管節，采用快干膠水粘補：先將破損部位清潔打毛后，再行粘補；破損口小于15cm時，直接粘補；破損口大于15cm時，先將破口縫合后再行粘補，粘補面積應大于破損面積的30%。粘補后10min內不能送風。對于嚴重破損的管節，必須及時更換。

因斜井內滲水和溫度變化的影響，風管內會積水，故應定期排水，以減少風管承重和阻力。

（4） 含瓦斯洞道通風安全技術措施

防止瓦斯集聚的風速不得小于1m/s。

在施工期期間保證實施連續通風。

壓入式通風機裝設在洞外，避免污風循環。通風機按一級負荷配置供電線路，設兩路電源，并按照“三專兩閉鎖”配置風電閉鎖裝置，當一路電源停止供電時，另一路及時切換接通，保證風機正常運轉。一旦遇到雙路供電電源都出故障的及特殊狀況，安排立即啟用應急備用發電站，為通風機專項供電。

通風班組具體負責按照經批準的通風方案進行通風系統的安裝、使用、維修、測風等工作。洞口設置通風風量記錄牌板，每班每次通風情況由當班通風工及時記錄于牌板上，記錄牌板要根據通風情況隨時進行更新。

必須認真執行通風風量記錄制度，當班通風工隨身攜帶通風記錄