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1、水电路桥内部讲座,隧道施工通风,主讲：张立坤,课程基本情况,课程名称：隧道施工通风课 时：1小时授课对象：主要针对隧道或地下工程管理人员课程的地位、作用及任务：本课程是隧道施工安全管理的核心任务之一。我们可以通过本课程的学习,掌握隧道施工通风管理的基本理论和方法，包括施工通风设计，施工通风的实施，施工通风的注意事项等，具有从事一般性隧道施工通风管理工作的能力。参考教材：隧道施工高瓦斯防治指南，张立坤，马福民,高峰,人民交通出版社，第1版.,本课程基本内容：了解隧道施工通风的基础知识；掌握施工通风的设计内容和计算；掌握施工通风的实施要点，解决实际问题；熟悉施工通风的相关规定；施工通风应用实例。,
2、第一课 隧道施工通风的基础知识,一、隧道通风的原因和目的,二、隧道施工通风的方式方法,三、通风设施,四、通风网路,五、通风法处理瓦斯超标,一、隧道通风的原因和目的,1、原因有四:,2、目的有四：,return,1）、供给氧气；,2）、稀释污浊气体和固体颗粒浓度；,3）、调节温度、湿度；,4）、改善作业环境。,二、通风的方式方法,1、通风方式：,2）、根据供风范围分：全风压通风和局部通风；,1）、根据风井的布置分：中央式、对角式、混合式；,3）、根据风流通过的路径分：巷道式、斜井式和竖井式。,2、通风方法,自然通风：,return,煤矿安全规程不允许；,公路隧道施工技术规范独头掘进150米；,目
3、前没有可靠的计算容许长度。,机械通风：目前常用三种。,return,抽出式,抽出式通风特点：,无需设置风门；,便于运输、行人；,易于通风管理；,安全性差；,通风距离短。,return,压入式,压入式通风特点：,风流直接清洗工作面；,安全性好；,阻力小；,通风距离长；,初期投入少；,易漏风；,管理困难；,污染环境；,排烟时间长。,return,混合式,混合式通风特点：,通风能力强，效果佳；,作业环境好；,设备多，管理困难。,对于含有瓦斯隧道通风方法：,特别是高瓦斯隧道只能采用压入式通风。,三、通风设施,主要设施：,风筒；,风机；,局扇。,附属设施：,电线电缆；,插座；,开关-,高瓦斯隧道对通风设
4、施要求：,（1）、导风筒具有阻燃、抗静电、风阻小、漏风率低、强度高特点；（2）、压入式风筒口到工作面的距离不大于15米，并保证工作面有足够的风量；（3）、风筒规格一致，环环必挂，逢漏必补；（4）、通风机应采用三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电；,高瓦斯隧道对通风设施要求：,（5）、严禁使用三台及以上风机同时向一个工作面供风，也不得使用一台风机同时向两个及以上作业面供风；主要通风机必须装置两套同等能力的通风机和电动机，一套作为备用；（6）、供风点必须实行风电闭锁，保证停风后电源切断；（7）、新安装的主要通风机在投入使用前，必须进行一次通风机性能测定和试运转工作，各项指标达到要求方可投入使
5、用，以后每5年至少进行一次性能测定；（8）、所有洞内设备设施必须采用防爆式或经过防爆改装。,（1）、通风机的技术管理通风机的技术管理除了满足本节所叙述的对设备的要求外，还应该加强对风机的检查和维修，严格执行通风机的安装、开停等管理制度，保证通风机正常运转。,通风技术管理,（2）、导风筒的技术管理导风筒的技术管理主要从减少漏风和降低风筒阻力两方面加强管理。减少漏风可以通过减小接头数、改进接头方法、减少针眼漏风、防止破口漏风等措施实现。要实现降低风筒阻力要求：风筒吊环逢环必挂，缺环必补；拐弯处应使用圆缓硬质弯头；风筒避免积水等。,风流按照生产要求在巷道内流动时，风流分支、汇合的结构形式，叫通风网路
6、。,四、通风网路,类型有三种：串联网路、并联网路和角联网路。,并联通风网路,通过隧道通风,达到吹散瓦斯,降低空气中瓦斯浓度,防止瓦斯事故发生的目的。,五、通风法处理瓦斯超标,类型有七种：,风障引导法；,风筒导排风流法；,风压调节法；,调整通风方式法；,风简分支排放法；,加大风量法；,改变通风方式。,各种处理方法实用部位,第二课 施工通风设计,一、设计的原则和依据,二、确定通风方式方法,三、通风量计算,四、风压计算,五、测风站设置,六、选择通风设施,原则：,一、原则和依据,安全第一，预防为主的原则；,经济适用原则。,依据：,法定；,约定。,开挖的方式、方法；,二、确定通风方式方法,运输的方式、方
7、法；,可利用的坑道；,机车尾气影响部位和范围；,设备条件。,煤矿矿井风量计算方法（MT/T634-1996）八种,三、计算通风量,1、按隧道内同时工作最多人数计算风量。以每人每分钟供给新鲜空气量3m3，计算公式 Q 3*N(m3/min)（5-1）式中 Q计算风量(m3/min)；N隧道内同时工作最多人数。实际应用中应考虑空气备用系数，一般按25%考虑，公式5-1 可以修改为 Q 3(m3/min)*N*f（5-2）式中 f空气储备系数取1.25。,2、按隧道内同时放炮使用的最多炸药量计算风量。按每公斤炸药爆破后稀释炮烟所需的新鲜风量为500m3计算，计算公式如下：（5-3）式中 A工作面一次
8、爆破所用的最大炸药量，kg；t爆破后稀释炮烟的通风时间，min，一般取2030min。,3、按隧道内同时各工作面瓦斯涌出量计算风量。计算公式为 Q100qiki f（5-4）式中 Q、f同公式（5-2）；qi第i个工作面瓦斯平均绝对涌出量，m3min。可根据该工作面的煤层埋藏条件、地质条件、开采方法、瓦斯含量、瓦斯来源等因素进行计算。可按条件相似的工作面推算；ki第i个工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比（通常机械开挖可选取：1.21.6；爆破开挖取1.42.0）。,4、按瓦斯隧道所需的风速(最小风速取0.25m/s，最大风速取6m/s)计算风量
9、。公式表示为 606S Q 600.25S（5-5）式中 Q同公式（5-2）；S工作面的净断面积，m2。,5、按爆破后稀释CO至许可最高浓度计算。公式表示为(5-6)式中：Q 同公式（5-2）；QCOCO实测浓度；q CO容许浓度，ppm,取150；P0 标准大气压，取101.325；P 隧道实测气压；T0 标准气温，取273；T 实测气温。,6、按压入式通风30分钟内将齐头工作面爆破产生的有害气体浓度稀释到允许浓度计算。公式同（5-6）。,7、按稀释内燃机排放废气中有害气体浓度至许可浓度计算。公式表示为 Q 4.5W（5-7）式中 Q同公式（5-2）；4.5最小供风量，m3/min；W内燃机
10、功率，KW。,8、根据开挖形式取不同风速，计算风量。计算公式同（5-5）。全断面开挖时，风速取0.15m/s，导洞内风速取0.25m/s，上限为6m/s。,return,按八种计算方法中的最大者作为设计风量，同时考虑漏风影响系数和通风阻力计算出通风量，作为选择风机性能的依据。漏风影响系数可以参照类似的地质条件和拟选用的风管材料根据经验选取；通风阻力要考虑风管长度、风管摩阻系数、坑壁阻力、对流风的影响。,从理论上讲，系统需供风压最小能克服通风阻力,所以计算出通风阻力就可知系统风压。系统阻力包括摩擦阻力、局部阻力和正面阻力，局部阻力和正面阻力一般都取摩擦阻力的。因此，只需要计算出摩擦阻力就可以了。
11、,四、风压计算,return,管道摩擦阻力：其中 H摩管道摩擦阻力,pa;管道固有阻力系数;管道摩阻系数，查产品说明书得；气体密度,kg/m3(空气20取1.2);L供风距离，m；D风管直径,m；v平均风速,m/s。Qm通风管进口风量，m3/s；Q0通风管出口风量，m3/s。,1、测风站设置在平直的巷道中，其前后各10米范围内不得有障碍物和拐弯等局部阻力；,五、测风站的设置,2、若测风站位于巷道断面不规整处，其四壁应用木板或其他材料衬壁呈固定形状，长度不得小于4米；,3、测风站内应悬挂测风记录板，记录板上记明测风站的断面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、瓦斯和二氧化碳浓度、测定日期以及测
12、定人等项目。,根据计算的供风量选择通风机的功率，同时考虑空气流动性能、效率、节省能量、噪音、结构、方便安装等因素；并且在横通道、转角加宽段等部位增加相应数量的局部风扇。根据计算的系统所需风压选用风管，同时考虑风管的抗拉强度、伸长率、接头方式、方便安装使用、重量、径向变形等多种因素。,六、选择通风设施,风机型号的选择按以下三个条件选定：通风机产生的风量不能小于理论计算风量；通风机直径不能与选取通风管直径相差太大；风机全压值管道总阻力（工作风压）。,第三节 实施通风,一、通风的准备,to,二、调试、试运行,三、实施通风,四、通风管理,一、通风的准备,1、成立施工通风组织机构。组织机构由管理层领导主
13、抓，保证技术、安全、物资、财务、协调等支持，使通风顺利实施。,return,2、培训。通风工、供配电电工、通风检测工、风机司机等必须通过培训，技能考核合格，持证方可上岗。,3、布设通风设施。通风设施布置要根据其作用、通风方法、供电方式等选择布设，同时要考虑方便施工运输、开挖、爆破等作业。,二、调试、试运行,1、电路检查。对配电室、接地线、电键接触、漏电保护、警示物等满足施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）。,return,2、通电调试、试运行。连通电源，检测风机出风口风速、风压是否达到设计标准要求；调换风速档位，每个档位都分别测风。若测定的的结果不满足设计要求，首先检查电源功率
14、是否满足、电压是否稳定、电阻是否过大等电源因素而采取调整措施；其次检查风机是否有损伤或非正常的故障（厂商专业技术人员实施检查），从而采取维修、更换等措施。直至测风合格，才可以正式实施通风。,三、实施通风,1、供风；,2、通风测试；,3、计算漏风量；,4、调整；,5、维护。,试运行合格，风机与风筒连接就绪，连通电源，对预供风面供风，根据作业人员多少、内燃机工作数量、爆破量等作业,以及隧道贯通前贯通后的风量需要来调解风速档位，使供风满足不同成都的作业要求。,1、供风。,2、通风测试：风速、压力、温湿度。,return,1）、风速测量,风表/综合监控系统。,中风速风表，每周一次，距掌子面20米回风流
15、处。,测法是人背向巷道壁，伸直持风表的手臂，与风流方向垂直，并使风表的背面正对风流方向，均匀移动风表1min即关闭开关，读取读数，据读数值查所用风表的校正曲线，得出真风速值。每断面至少测2次，误差不得大于5%。,return,2）、压力测量,压力测量的方法有测量绝对静压、测量相对静压和测量相对全压等。通过压力测量可以测算空气的热力状态和通风阻力。,测量空气绝对静压的仪器有水银气压计、空盒气压计和精密气压计三种。空盒气压计常用于测算空气的湿度、密度等；精密气压计常用于测量通风阻力。测量相对静压、相对全压的仪器由皮托管、胶皮管和压差计组成，常用于通风机风硐内的静压和全压。,return,3）、温度
16、与湿度的测量,温度与湿度的测量，通常采用干湿球温度计。采掘工作面和机电硐室空气温度的测定时间一般在8：0016：00的时间内进行。,return,3、计算漏风和风量,return,根据以上测量和计算结果，决定是否采取降阻、防漏等调整措施。,return,4、降阻、防漏调整,（1）、以长代短。风管节长加长，减少接头数量，即减少漏风量。（2）、以大代小。在净空允许的条件下，尽量采用大直径风管。（3）、截弯取直。风管安装前，先按5m间距埋设吊挂锚杆，并在杆上标出吊线位置，再将8mm盘条吊挂线拉直拉紧并焊固在锚杆上，尔后在吊挂线上挂风管。这样可使风管安装到达平、直、稳、紧，不弯曲、无褶皱，减少通风阻力
17、。,return,5、风机维护,风机应有专人看守，并记录电机的工作电流和电压及U型管压力。U型管安装在风机出口的1020m处，U型压力管可粗略了解风机的工作压力，以免造成风阻过载而烧毁电机。如果由通风专业人员管理，可参考“利用性能曲线监测通风管路故障”（风机技术1994 6），能准确知道风机的工作点。,四、通风管理,return,1、成立隧道通风组，建立通风检测制度，集中对隧道进行通风。,2、由专业人员进行现场施工通风管理和实施，风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安装刚性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，并加强日常维护和管理。通风系统或设施等出现异常时必须组织修复，尽快恢复正常通风。,3、
18、配有专业技术人员对现场通风效果和瓦斯涌出状况进行检测，根据检测结果及时进行阶段调整，必须保证洞内瓦斯不超限。,return,4、保证有可靠和备用电源，严禁随意停开风机，严禁2台风机同时停运，由于特殊原因风机停运，则要立即撤人，断电。,5、因停电，通风机械设备故障等因素造成的通风系统停止运行，在恢复正常通风后，隧道上部、坍塌洞穴、避车洞等通风不良天然气易聚集的地点，瓦斯浓度不得超过2%，当检查超出此浓度时，应停止施工，撤出人员，切断电流，停止电动机运转或开启电器开关，待局部充分通风后检测瓦斯浓度低规定允许浓度时方可施工。,6、风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好运转记录，上岗前必须进行专业培
19、训，培训合格方可上岗。,return,7、因工序衔接，施工组织等临时停工的施工地点不得停风，不得在停风或瓦斯浓度超限的区域进行机械施工作业。,8、发生瓦斯涌出，喷出的异常状况时，必须及时采取措施，首先考虑杜绝一切可能产生的火源，断电，通风，同时尽快撤出人员，对隧道进行戒严，进一步研究考虑采取抽排瓦斯的安全措施。,9、通风机的安装与使用应符合下列规定：（1）、主风机安装应符合通风设计要求。洞内辅助风机应安装在新鲜风流中；（2）、通风机应装有保险装置，当发生故障时能自动停机；（3）、通风机应有适当的备用量，宜为计算能力的50%；（4）、主风机应保持经常运转，如需间歇时，因停止供风而受影响的工作面必
20、须停止工作。,第四课 通风的相关规定,二、铁路隧道行业标准,return,三、煤矿行业标准,一、公路隧道行业标准,一、公路隧道行业标准,return,公路隧道施工技术规范JTG F60-2009,（1）、编制全隧道和各工区的施工通风设计文件，并考虑工区贯通后的风流调整和防爆要求。（2）、应建立瓦斯通风、监控、检测的组织机构，系统地测定瓦斯浓度、风量风速及气象等参数。（3）、高瓦斯工区的施工通风宜采用巷道式。瓦斯隧道各掘进工作面必须独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。,return,（4）、按瓦斯绝对涌出量计算的通风，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5%以下；巷道式通风的回风道内瓦斯浓度应
21、小于0.75%。（5）、防止瓦斯聚积的风速不宜小于1m/s。对瓦斯易聚积处应实施局部通风。（6）、施工期间应连续通风。因故障原因停风时，必须撤出人员、切断电源。恢复通风前，必须检测瓦斯浓度，符合规定后才可启动机器。（7）、瓦斯工区的通风机应设两路电源，电源的切换应在15 min内完成，保证风机正常运转；必须有一套同等性能备用通风机，并保持良好的使用状态。（8）、应采用抗静电、阻燃的风管。,二、铁路隧道行业标准,return,铁路瓦斯隧道技术规范TB10120-2002,（1）、一般规定1)、瓦斯隧道的施工组织设计中，应编制全隧道和各工区的施工通风设计，并考虑各工区贯通后的风流调整和防爆要求。2
22、)、瓦斯隧道施工期间，应建立瓦斯通风监控、检测的组织系统，测定气象参数、瓦斯浓度、风速、风量等参数。低瓦斯工区可用便携式瓦检仪，高瓦斯工区和瓦斯突出工区除便携式瓦检仪外，尚应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置并配备救护队。瓦斯自动检测报警断电装置的安设应符合附录B的要求。,return,（2）、通风系统1)、非瓦斯工区的施工通风方式宜采用压入式或混合式。低瓦斯工区的施工通风方式应采用压入式，也可采用巷道式。2)、高瓦斯工区和瓦斯突出工区，施工通风方式宜采用巷道式。3)、瓦斯隧道各工区在贯通前，应做好风流调整的准备工作。贯通后，必须调整通风系统，防止瓦斯超限，待通风系统风流稳定后，方可恢
23、复工作。4)、瓦斯隧道各开挖工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。5)、瓦斯隧道需要的风量，必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。独头坑道瓦斯涌出量计算可按附录L规定进行。,return,6)、按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到 0.5以下；对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5以下；平行导坑仅作巷道式通风的回风道时，其瓦斯浓度应小于0.75%。7)、瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1m/s。8)、瓦斯隧道施工
24、中，对瓦斯易于积聚的空间和衬砌模板台车附近区域，可采用空气引射器、气动风机等设备，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。,return,9)、瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。当停风区中瓦斯浓度不超过1%，并在压入式局部通风机及其开关地点附近l0m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5时，方可人工开动局部通风机。当停风区中瓦斯浓度超过1时，必须制定排除瓦斯的安全措施。回风系统内还必须停电撤人。只有经检查证实停风区中瓦斯浓度不超过1时，方可人工恢复局部通风机供风的坑道中一切电气设备的供电。10)、采用平行导坑作回风道时，除
25、用作回风的横通道外，其他不用的横通道应及时封闭。留作运输用的横通道应设两道风门，防止风流短路。,return,（3）、通风设备1)、压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机应设两路电源，并应装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路应在15min内接通，保证风机正常运转。2)、瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。3)、瓦斯突出隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应实行专用变压器、专用开关、专用线路供电、风电闭锁、瓦斯电闭锁装置。4)、瓦斯隧道应采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖工作面的距离应小于5m，风管百米漏风率不应大于2
26、%。,三、煤矿行业标准,return,煤矿安全规程,供风量、供风方式、风机安装使用等（略）,第五课 应用实例,二、设计计算,return,三、设备选型,一、通风方式方法的确定,四、实施通风,return,背景,一、确定通风方式方法,return,根据相关规范对高瓦斯隧道通风的要求，同时考虑采用钻爆法、大断面双向开挖方式，以及无轨道运输等因素，我们认为采用局部通风方式、压入式通风法较为适合无轨运输施工，它可使足够的新鲜空气能很快被送至工作面，实现快速掘进。考虑到柴油机废气污染，风机选型要求大风量、高风压，风管要求选用大直径柔性风管，风机要安设在洞外开阔处，向洞内送风，以避免循环污染。由于隧道是双
27、洞相邻,之间车行横通道易成为供风盲区,故考虑在第一个车行横通道未贯通前采用压入式通风,第一个车行横通道贯通后采用巷道式通风。,二、设计计算,return,在计算时我们考虑了以下因素：保证洞内作业人员有足够的新鲜空气；作业面有害气体浓度降到允许范围内；保证工作面最低风速不低于0.15m/s。,1、风量计算,return,根据公式5-15-7,按八种不同方法分别计算供风量，得出最大值是1950 m3/min，故工作面所需风量应大于1950m3/min。,考虑漏风因素：风筒布采用直径1.5米PVC增强塑纤布材料，据风管厂提供的技术指标，百米漏风率按设计要求必须控制在1%以内。本方案通风距离考虑120
28、0m，据此计算漏风系数为1.14。则风机供风量应不小于,Qmax=P Q=1.141950=2224m3/min。,2、风压计算,return,按公式5-8计算风压，=0.02,L=1200m,D=1.5m,取1.2 kg/m3,Qm=2224m3/s；Q0=1950m3/s,得出H摩=3706pa,局部阻力和正面阻力都取摩擦阻力的10%,则系统风压H=H摩（1.0+0.2）=4448pa,三、设备选型,return,选择风机和风管必须能满足通风系统的设计计算的数据要求，并力求经济性、适用性、方便操作等性能。在立足现有、国产设备的基础上，我们采用了山西产SDF(c)-No12.5对旋轴流通风机
29、，其最大风量2912 m3/min，最大风压5355Pa，能够满足计算要求。隧道双洞采取双向掘进,4个洞口同时作业,每个洞口设置2台风机,其中1台作为备用风机。具体配置及参数见表5-3和图5-5图5-7。,return,return,return,return,四、实施通风,return,在隧道每个洞口成立了专门的通风作业班组，进行通风作业、检测和维护调整工作。,（1）、供风。风机安装、调试、试运行合格，风机与风筒连接就绪，连通电源，对预供风面供风，根据作业人员多少、内燃机工作数量、爆破量等作业,以及隧道贯通前后的风量需要来调解风速档位，使供风满足不同成都的作业要求。,return,（2）、测
30、试。为及时了解通风系统的运行状况，正确评价系统的应用效果，我们对不同位置风速、有害气体浓度进行检测（测定结果见表5-4），并分别计算风量、百米漏风率。测定结果表明各项指标达到预计指标。,return,return,（3）、调整。表5-4中“预计/规范指标”一栏是根据计算和规范要求的指标，根据龙泉山2号隧道施工设计图要求百米漏风率大于1%，风速不小于1 m/s。鉴于此，又考虑计算时按照风筒直线布置，没考虑弯头影响等因素，通风改为在主洞内全部采用压入式、车行横通道增加局部风扇的方法通风。另外又采取更换损坏的风筒布、接头密封等防漏措施。调整后实施通风检测结果见表5-5所示，表明各项指标达到满足要求。,return,return,谢 谢！,
