CN109707433A - 一种隧道施工用的斜井通风工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道施工用的斜井通风工艺，属于隧道施工相关技术领域，所述的隧道施工用的斜井通风工艺包括如下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，风量计算；步骤三，漏风计算；步骤四，风压计算；步骤五，风机选择；步骤六，通风设置；步骤七，管道安设；本发明详细介绍了在隧道施工过程中的斜井通风工艺流程，尤其是在斜井通风工艺流程中的风量计算，解决了现有技术中在进行斜井通风时各类参数计算模糊不清从而导致通风不彻底进而造成安全事故的技术问题，具有广阔的应用前景。

Description

一种隧道施工用的斜井通风工艺

技术领域

本发明涉及隧道施工相关技术领域，具体是一种隧道施工用的斜井通风工艺。

背景技术

斜井是隧道施工过程中与地面直接相通的倾斜巷道，其作用与立井和平硐相同，不与地面直接相通的斜井称为暗斜井或肓斜井，其作用与暗立井相同。

根据《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)；《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)；《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)；《公路隧道施工技术细则》(JTG/TF60-2009)中关于隧道通风的要求如下：隧道施工通风应能提供洞内各项作业需要的最小风量，每人应供应新鲜空气3m³/min,采用内燃机械作业时，供风量不宜小于4.5m³/(min.kw)。隧道施工作业环境应符合以下规定，空气中氧气含量在作业过程中始终保持19.5％以上，严禁使用纯氧进行通风换气。

综上所述，在隧道施工过程中，斜井的通风显得尤为重要；但是在现有技术中，隧道施工的斜井通风工艺存在诸多技术问题，主要是斜井通风工艺中关于风量和风压的计算技术不够成熟，各种参数和公式取用混乱，因此，本发明提供一种隧道施工用的斜井通风工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道施工用的斜井通风工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道施工用的斜井通风工艺，包括如下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，风量计算；步骤三，漏风计算；步骤四，风压计算；步骤五，风机选择；步骤六，通风设置；步骤七，管道安设；

所述步骤一施工准备的具体事项有：确定施工隧道的斜井洞口到标段起点掌子面最长距离，确定隧道单个洞内施工人员最多人数，开挖面每次爆破炸药量，根据衬砌台车的通过空间选用风管种类，隧道断面最小风速；

所述步骤二中风量计算指的是：根据步骤一中施工准备所确定的具体事项计算出隧道施工过程中所需要的最大所需风量；风量计算具体包括按洞内同时工作的最多人数计算、按同时爆破的最多炸药量计算和按洞内允许最小风速计算，并取其最大值；

所述步骤三中漏风计算是指：通风机的供风量除满足步骤二中计算所需风量的最大值外，还需计算漏失的风量；

所述步骤四中风压计算是指：计算出通风过程中克服风流沿途阻力、保证将所需风量送到洞内并达到规定速度所需要的一定风压，并确定通风风机本身满足通风需要所具备的压力；

所述步骤五中风机选择是指：根据步骤二、步骤三和步骤四中所计算的值确定最佳的通风机规格和通风机数量，在隧道施工通风中采用轴流式通风机；

所述步骤六中通风设置是指：将步骤五中确定规格的通风机布置安装在隧道施工的斜井内；

所述步骤七中管道安设是指：在步骤六中通风机安装过后，确定通风管道的规格并安设相应的通风管道。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中按洞内同时工作的最多人数计算风量的计算公式为：

Q1＝k·m·q

式中：Q1为所需风量，单位为：m³/min；k为风量备用系数，取1.1；m为洞内同时工作的最多人数；q为洞内每人每分钟需要新鲜空气量，单位为m³/min。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中按同时爆破的最多炸药量计算风量的计算公式为：

式中：S为隧道断面面积，单位为m²；A为同时爆破的炸药量，单位为kg；t为爆破后的通风时间，单位为min；L为爆破后的炮烟扩散长度，单位为m；Q2为所需风量，单位为m³/min。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中按洞内允许最小风速计算风量的计算公式为：

Q3＝60·v·s

式中：v为洞内允许最小风速，单位为m/s；S为隧道断面面积，单位为m²；Q3为所需风量，单位为m³/min。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤三中漏风计算的计算公式为：

Q_供＝P·Q

式中：Q为步骤二中计算结果最大值；P为漏风系数，所述漏风系数由送风距离和每百米漏风率计算得出；漏风系数的计算公式为：

其中：L为管道长度，单位为m；d为每百米漏风率。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤四中风压计算时应满足：

h_机≥h_总阻

其中，h_机为风机的输出风压；h_总阻为风沿途所受的总阻力风压，气流所受阻力有摩擦力，局部阻力及正面阻力，即：

h_总阻＝∑h_摩+∑h_局+∑h_正

式中，h_摩为摩擦力风压；h_局为局部阻力风压；h_正为正面阻力风压。

所述摩擦力风压的计算公式为：

h_摩＝a·L·U·Q_供 ²/S³

式中：a为摩擦阻力系数，a＝λ·γ/8g，其中，λ为达西系数，γ为空气重度，单位为N/m³，g为重力加速度，单位为m/s²；L为风管长度，单位为m；U为风道周长；Q_供为风道流量，单位为m³/min；S为风管面积，单位为m²。

所述局部阻力风压的计算公式为：

h_局＝0.612·ζ·Q_供 ²/S²

式中：ζ为局部阻力系数；Q_供为风道流量，单位为m³/min；S为风管面积，单位为m²。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤五中风机选择应满足：通风机规格Q_机≥1.1Q_供，通风压力h_机≥P·h_总阻,P为漏风系数。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤六中通风设置的具体实施过程为：开始斜井施工时，在斜井洞口设置一台通风机，在斜井洞身施工时采用压入式通风；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，在洞口架设2台风机站，同时各配备1套风管进行斜井通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤七中管道安设的具体实施过程为：开始斜井施工时，采用压入式通风采用直径为1800mm通风管；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风，斜井与斜井支洞之间正洞先不贯通，主管采用直径为1800mm通风管，分管采用直径为1500mm通风管。

上述隧道施工用的斜井通风工艺么在隧道施工中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种隧道施工用的斜井通风工艺，包括如下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，风量计算；步骤三，漏风计算；步骤四，风压计算；步骤五，风机选择；步骤六，通风设置；步骤七，管道安设；本发明在各个步骤的相互配合下，能够很好地应用于隧道施工的斜井通风流程中，并解决了现有技术中关于风量和风压的计算技术不够成熟，各种参数和公式取用混乱的技术难题，在隧道施工相关技术领域中具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，一种隧道施工用的斜井通风工艺，包括以下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，风量计算；步骤三，漏风计算；步骤四，风压计算；步骤五，风机选择；步骤六，通风设置；步骤七，管道安设；

所述步骤一施工准备的具体事项有：确定施工隧道的斜井洞口到标段起点掌子面最长距离，确定隧道单个洞内施工人员最多人数，开挖面每次爆破炸药量，根据衬砌台车的通过空间选用风管种类，隧道断面最小风速；

所述步骤二中风量计算指的是：根据步骤一中施工准备所确定的具体事项计算出隧道施工过程中所需要的最大所需风量；风量计算具体包括按洞内同时工作的最多人数计算、按同时爆破的最多炸药量计算和按洞内允许最小风速计算，并取其最大值；

所述步骤三中漏风计算是指：通风机的供风量除满足步骤二中计算所需风量的最大值外，还需计算漏失的风量；

所述步骤四中风压计算是指：计算出通风过程中克服风流沿途阻力、保证将所需风量送到洞内并达到规定速度所需要的一定风压，并确定通风风机本身满足通风需要所具备的压力；

所述步骤五中风机选择是指：根据步骤二、步骤三和步骤四中所计算的值确定最佳的通风机规格和通风机数量，在隧道施工通风中采用轴流式通风机；

所述步骤六中通风设置是指：将步骤五中确定规格的通风机布置安装在隧道施工的斜井内；

所述步骤七中管道安设是指：在步骤六中通风机安装过后，确定通风管道的规格并安设相应的通风管道。

本发明实施例中，所述步骤二中按洞内同时工作的最多人数计算风量的计算公式为：

Q1＝k·m·q

式中：Q1为所需风量，单位为：m³/min；k为风量备用系数，取1.1；m为洞内同时工作的最多人数；q为洞内每人每分钟需要新鲜空气量，单位为：m³/min；本实施例中，m＝30，q＝33m³/min；由公式计算得到：Q1＝k·m·q＝1.1×30×33＝99m³/min。

本发明实施例中，所述步骤二中按同时爆破的最多炸药量计算风量的计算公式为：

式中：S为隧道断面面积，单位为m²；A为同时爆破的炸药量，单位为kg；t为爆破后的通风时间，单位为min；L为爆破后的炮烟扩散长度，单位为m；Q2为所需风量，单位为m³/min；本实施例中，S＝98.13m²，A＝480kg，t＝30mim，L＝100m；由公式计算得到：

本发明实施例中，所述步骤二中按洞内允许最小风速计算风量的计算公式为：

Q3＝60·v·s

式中：v为洞内允许最小风速，单位为m/s；S为隧道断面面积，单位为m²；Q3为所需风量，单位为m³/min；本实施例中，v＝0.15m/s，S＝98.13m²；由公式计算得到：Q3＝60·v·s＝60×0.15×98.13＝883.17m³/min。

本发明实施例中，所述步骤三中漏风计算的计算公式为：

Q_供＝P·Q

式中：Q为步骤二中计算结果最大值；P为漏风系数，所述漏风系数由送风距离和每百米漏风率计算得出；漏风系数的计算公式为：

其中：L为管道长度，单位为m；d为每百米漏风率；本实施例中，Q＝933.09m³/min，L＝3061.88m，d＝1.5％；由公式计算得到：

本发明实施例中，所述步骤四中风压计算时应满足：

h_机≥h_总阻

其中，h_机为风机的输出风压；h_总阻为风沿途所受的总阻力风压，气流所受阻力有摩擦力，局部阻力及正面阻力，即：

h_总阻＝∑h_摩+∑h_局+∑h_正

式中，h_摩为摩擦力风压；h_局为局部阻力风压；h_正为正面阻力风压。

所述摩擦力风压的计算公式为：

h_摩＝a·L·U·Q_供 ²/S³

式中：a为摩擦阻力系数，a＝λ·γ/8g，其中，λ为达西系数，γ为空气重度，单位为N/m³，g为重力加速度，单位为m/s²；L为风管长度，单位为m；U为风道周长；Q_供为风道流量，单位为m³/min；S为风管面积，单位为m²；本实施例中，查《路桥施工计算手册》得知a＝0.0012，U＝πd＝3.14×1.3＝4.082m，S＝πd²/4＝1.33m²，L＝3061.88m；由公式计算可得：h_摩＝a·L·U·Q_供 ²/S³＝3280.2Pa。

所述局部阻力风压的计算公式为：

h_局＝0.612·ζ·Q_供 ²/S²

式中：ζ为局部阻力系数；Q_供为风道流量，单位为m³/min；S为风管面积，单位为m²；本实施例中，查《路桥施工计算手册》表21-24得ζ＝0.494，斜井进主洞转角角度为50°，S＝πd²/4＝1.33m²；由公式计算可得：h_局＝0.612·ζ·Q_供 ²/S²＝87.94Pa；所以，h_总阻＝∑h_摩+∑h_局+∑h_正＝3368.14Pa(本实施例中h_正取0)。

本发明实施例中，所述步骤五中风机选择应满足：通风机规格Q_机≥1.1Q_供＝1497.1m³/min，通风压力h_机≥P·h_总阻＝4914.12Pa(P为漏风系数)；根据以上计算结果，本实施例中选择YSDD-I型隧道专用对旋单速轴流通风机，其风量为2183-3970m3/min，风压为3590-6531Pa，满足通风需要。

本发明实施例中，所述步骤六中通风设置的具体实施过程为：开始斜井施工时，在斜井洞口设置一台通风机，在斜井洞身施工时采用压入式通风；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，在洞口架设2台风机站，同时各配备1套风管进行斜井通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风。

本发明实施例中，所述步骤七中管道安设的具体实施过程为：开始斜井施工时，采用压入式通风采用直径为1800mm通风管；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风，斜井与斜井支洞之间正洞先不贯通，主管采用直径为1800mm通风管，分管采用直径为1500mm通风管。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，施工准备；步骤二，风量计算；步骤三，漏风计算；步骤四，风压计算；步骤五，风机选择；步骤六，通风设置；步骤七，管道安设；

所述步骤一施工准备的具体事项有：确定施工隧道的斜井洞口到标段起点掌子面最长距离，确定隧道单个洞内施工人员最多人数，开挖面每次爆破炸药量，根据衬砌台车的通过空间选用风管种类，隧道断面最小风速；

所述步骤二中风量计算指的是：根据步骤一中施工准备所确定的具体事项计算出隧道施工过程中所需要的最大所需风量；风量计算具体包括按洞内同时工作的最多人数计算、按同时爆破的最多炸药量计算和按洞内允许最小风速计算，并取其最大值；

所述步骤三中漏风计算是指：通风机的供风量满足步骤二中计算所需风量的最大值，并且计算漏失的风量；

所述步骤四中风压计算是指：计算出通风过程中克服风流沿途阻力、保证将所需风量送到洞内并达到规定速度所需要的一定风压，并确定通风风机本身满足通风需要所具备的压力；

所述步骤五中风机选择是指：根据步骤二、步骤三和步骤四中所计算的值确定最佳的通风机规格和通风机数量，在隧道施工通风中采用轴流式通风机；

所述步骤六中通风设置是指：将步骤五中确定规格的通风机布置安装在隧道施工的斜井内；

所述步骤七中管道安设是指：在步骤六中通风机安装过后，确定通风管道的规格并安设相应的通风管道。

2.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤二中按洞内同时工作的最多人数计算风量的计算公式为：

Q1＝k·m·q

式中：Q1为所需风量，单位为：m³/min；k为风量备用系数，取1.1；m为洞内同时工作的最多人数；q为洞内每人每分钟需要新鲜空气量，单位为：m³/min。

3.根据权利要求2所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤二中按同时爆破的最多炸药量计算风量的计算公式为：

式中：S为隧道断面面积，单位为m²；A为同时爆破的炸药量，单位为kg；t为爆破后的通风时间，单位为min；L为爆破后的炮烟扩散长度，单位为m；Q2为所需风量，单位为m³/min。

4.根据权利要求3所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤二中按洞内允许最小风速计算风量的计算公式为：

Q3＝60·v·s

式中：v为洞内允许最小风速，单位为m/s；S为隧道断面面积，单位为m²；Q3为所需风量，单位为m³/min。

5.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤三中漏风计算的计算公式为：

Q_供＝P·Q

式中：Q为步骤二中计算结果最大值；P为漏风系数，所述漏风系数由送风距离和每百米漏风率计算得出；漏风系数的计算公式为：

其中：L为管道长度，单位为m；d为每百米漏风率。

6.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤四中风压计算时应满足：

h_机≥h_总阻

其中，h_机为风机的输出风压；h_总阻为风沿途所受的总阻力风压，气流所受阻力有摩擦力，局部阻力及正面阻力，即：

h_总阻＝∑h_摩+∑h_局+∑h_正

式中，h_摩为摩擦力风压；h_局为局部阻力风压；h_正为正面阻力风压；

所述摩擦力风压的计算公式为：

h_摩＝a·L·U·Q_供 ²/S³

式中：a为摩擦阻力系数，a＝λ·γ/8g，其中，λ为达西系数，γ为空气重度，单位为N/m³，g为重力加速度，单位为m/s²；L为风管长度，单位为m；U为风道周长；Q_供为风道流量，单位为m³/min；S为风管面积，单位为m²；

所述局部阻力风压的计算公式为：

h_局＝0.612·ζ·Q_供 ²/S²

式中：ζ为局部阻力系数；Q供为风道流量，单位为m3/min；S为风管面积，单位为m²。

7.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤五中风机选择应满足：通风机规格Q_机≥1.1Q_供，通风压力h_机≥P·h_总阻,P为漏风系数。

8.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤六中通风设置的具体实施过程为：开始斜井施工时，在斜井洞口设置一台通风机，在斜井洞身施工时采用压入式通风；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，在洞口架设2台风机站，同时各配备1套风管进行斜井通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风。

9.根据权利要求1所述的隧道施工用的斜井通风工艺，其特征在于，所述步骤七中管道安设的具体实施过程为：开始斜井施工时，采用压入式通风采用直径为1800mm通风管；斜井施工结束正洞施工期间采用风管并联式通风，通过三通连接2套风管进行正洞作业面的通风，斜井与斜井支洞之间正洞先不贯通，主管采用直径为1800mm通风管，分管采用直径为1500mm通风管。

10.一种如权利要求1-9任一所述的隧道施工用的斜井通风工艺在隧道施工中的应用。