斜井施工通風設(shè)計

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(jù)同一時間，斜井內(nèi)工作人員所需新鮮空氣計算風量;按照內(nèi)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(nèi)人員作業(yè)環(huán)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(qū)，則可設(shè)定斜井內(nèi)平均回風風速應(yīng)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(shù)，取1.2。

（2） 按照施工人員計算

每人每分鐘供應(yīng)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(shù)，采用1.2；M為同時在斜井內(nèi)工作人數(shù)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(nèi)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(nèi)作業(yè)的各種內(nèi)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(shù)。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(jù)現(xiàn)有資料及當?shù)孛旱V開采經(jīng)驗，到該深度范圍內(nèi)瓦斯含量低，屬于低瓦斯區(qū)，故絕對瓦斯涌出量取10m3/min。

（5） 總需求風量

根據(jù)上述計算結(jié)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(shù)：

=1-P1ooX點1=(-0.006X65.82)1二1.67

風機供風量應(yīng)為：

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

系統(tǒng)風壓計算

從理論上講，通風系統(tǒng)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(tǒng)靜壓，動壓與靜壓之和即為系統(tǒng)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(shù)a：據(jù)風管廠提供的技術(shù)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(tǒng)靜壓：

h靜二h摩+h局二8257.7+825.77二9083.47（p）

系統(tǒng)風壓取值：

h系統(tǒng)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(shè)備選型

6.1通風設(shè)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(zhuǎn)，一套備用，備用通風機能力必須滿足生產(chǎn)的需要且能在10min內(nèi)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(yīng)該分接任何負載；

（3） 通風設(shè)備的選擇應(yīng)滿足不同施工期間合理的工作范圍以內(nèi)來確定風機的穩(wěn)定、經(jīng)濟運行轉(zhuǎn)速；

（4） 選用通風設(shè)備時，應(yīng)留有一定余量；

6.2通風設(shè)備選型

（1） 通風管直徑選擇

據(jù)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(shè)備的功率就越大。

根據(jù)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(jù)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(nèi)

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(jīng)濟穩(wěn)定運行，通風機選變頻調(diào)速軸流風機。

（3）通風設(shè)備經(jīng)濟比選

通過市場調(diào)查，市場上有三類風機的質(zhì)量、性能等方面符合本工程的施工要求。代表產(chǎn)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(shù)如表3所示，均滿足本項目隧道通風要求。

經(jīng)過市場調(diào)查，代表產(chǎn)品有國產(chǎn)風帶和進口風帶，參數(shù)性能如表6-1。

表6-1風管性能參數(shù)

產(chǎn)地

風管直徑

風阻系數(shù)

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(guī)格型號

轉(zhuǎn)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(chǎn)風管：140元/m

配電設(shè)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(shè)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(yōu)點：體積小、噪音小、功率小（節(jié)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(chǎn)：山西鑫豐康風機及配套風管：

優(yōu)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(jù)選用的風機機構(gòu)，考慮斜井長距離通風的特點，從節(jié)能的角度出發(fā)，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(yōu)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(gòu)

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

（2） 建立瓦斯監(jiān)控、檢測組織系統(tǒng)，測定有害氣體參數(shù)、瓦斯?jié)舛?、風速、風量等參數(shù)。低瓦斯工區(qū)可用便攜式瓦檢儀，高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)除便攜式瓦檢儀外，尚應(yīng)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(yè)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(guī)程及操作細則組織實施。項目部定期根據(jù)通風質(zhì)量給予通風班組兌現(xiàn)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(yè)環(huán)境不完好；測風地點不符合規(guī)定，人員操作不熟練；測量數(shù)據(jù)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(jù)風速的大小選擇相應(yīng)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(guān)規(guī)定。測風應(yīng)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(guī)整、無片幫、空頂、無障礙物、無淋水和前后10m內(nèi)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(jié)果誤差不超過5%，否則加測一次，結(jié)果取平均值。每次測量結(jié)束，測風人員必須將測量數(shù)據(jù)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(jié)束，測風員、瓦檢員必須將測量數(shù)據(jù)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(qū)管理人員隨時對測風員測風時選擇的風表進行檢查，發(fā)現(xiàn)選擇的風表不符合規(guī)定，進行處罰。

測風員必須經(jīng)過培訓，取得安全技術(shù)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(shù)。熟悉斜井通風系統(tǒng)，掌握各用風地點所需風量。

測風時要避開斜井內(nèi)內(nèi)行人、行車頻繁的時間，避開附近風門開、關(guān)頻繁時間，測風時不得有人員、車輛經(jīng)過。

項目部安全質(zhì)量部每旬對測風員所測量的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場的實際風量進行一次校核，發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場出入大，應(yīng)重新測風。

分工區(qū)技術(shù)人員將測風員、瓦檢員匯報上的數(shù)據(jù)進行核查，發(fā)現(xiàn)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(shè)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(jīng)過培訓并考試合格持證上崗。熟悉通風機結(jié)構(gòu)性能、工作原理、技術(shù)特征、供電系統(tǒng)和控制回路，以及通風系統(tǒng)和各風門的用途等情況，能獨立操作。作業(yè)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(guān)的事情。當主要通風機發(fā)生故障停機時，備用通風機必須在15min內(nèi)啟動，并正常運轉(zhuǎn)。

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(shè)備時應(yīng)用絕緣工具，并按規(guī)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(guī)定

風機操作人員必須經(jīng)過培訓、考核合格后方能上崗作業(yè)，必須嚴格遵守風機的操作規(guī)程，熟悉通風系統(tǒng)性能。

斜井通風系統(tǒng)必須經(jīng)過驗收合格后方可投入正常運行，運行期間應(yīng)加強巡視及維護工作，保證通風系統(tǒng)各項性能、技術(shù)指標達到設(shè)計要求。

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

風機設(shè)置兩路電源并裝設(shè)風電閉鎖裝置，確保正在使用的通風機出現(xiàn)故障后能在15min內(nèi)啟動備用通風機，保證斜井通風和正常作業(yè)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(nèi)輸送新鮮空氣和稀釋巷道內(nèi)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(tǒng)。即同時開啟抽出式風機，盡量將巷道內(nèi)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(tǒng)定期檢查制度

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

通風系統(tǒng)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(jù)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(yīng)大于1%，對風筒的漏風情況必須及時修補。

建立通風系統(tǒng)運行管理檔案，檔案包括各種檢查記錄、調(diào)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(tǒng)運行情況進行記錄，架子隊長每天、主管副經(jīng)理每周分別對運行記錄予以審核、簽認，并由物設(shè)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(jié)果與自動監(jiān)控系統(tǒng)相應(yīng)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(shè)備狀態(tài)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(tǒng)檢修及其他原因需要主要通風機停止運轉(zhuǎn)時，必須提前提出申請，逐級上報，根據(jù)停風時間長短由相關(guān)負責人審批后方可實施。

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

停風前必須確保斜井內(nèi)所有人員已經(jīng)撤離，并切斷電源；恢復(fù)通風前，必須檢測瓦斯?jié)舛取?/p>

11、施工通風安全技術(shù)措施

（1） 風機安裝

風機支架應(yīng)穩(wěn)固結(jié)實，避免運行中振動，風機出口處設(shè)置加強型柔性管與風管連接，風機與柔性管結(jié)合處應(yīng)多道綁扎，減少漏風。

通風機前后5m范圍內(nèi)不得堆放雜物，通風機進氣口應(yīng)設(shè)置鐵箅，并應(yīng)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(yōu)先采用高強、抗靜電、阻燃的軟質(zhì)風管。

風管掛設(shè)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(jié)長盡量加大，以減少接頭數(shù)量，接頭應(yīng)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(tǒng)日常管理和維護措施

通風機應(yīng)有專人值守，按規(guī)程要求操作風機，如實填寫各種記錄。

通風機使用前應(yīng)卸去廢油，換注新油，以后每半月加注一次。

風機應(yīng)盡量減少停機次數(shù)，發(fā)揮風機連續(xù)運轉(zhuǎn)性能。需停機或開啟時，根據(jù)斜井內(nèi)調(diào)度通知進行。為減少風機啟動時的氣錘效應(yīng)對風管的沖擊破壞，應(yīng)采用分級啟動，分級間隔時間為3min。

綜合保障班組中應(yīng)設(shè)專職風管維修工。每班必須對全部風管進行檢查，發(fā)現(xiàn)破損等情況及時處理。對于輕微破損的管節(jié)，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(yīng)大于破損面積的30%。粘補后10min內(nèi)不能送風。對于嚴重破損的管節(jié)，必須及時更換。

因斜井內(nèi)滲水和溫度變化的影響，風管內(nèi)會積水，故應(yīng)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(shù)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(xù)通風。

壓入式通風機裝設(shè)在洞外，避免污風循環(huán)。通風機按一級負荷配置供電線路，設(shè)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(zhuǎn)。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(yīng)急備用發(fā)電站，為通風機專項供電。

通風班組具體負責按照經(jīng)批準的通風方案進行通風系統(tǒng)的安裝、使用、維修、測風等工作。洞口設(shè)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(jù)通風情況隨時進行更新。

必須認真執(zhí)行通風風量記錄制度，當班通風工隨身攜帶通風記錄