山西中南部铁路通道ZNTJ-6标南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案中国中铁隧道集团有限公司二〇一〇年十二月南吕梁山隧道1、2号斜井通风方案一、南吕梁山隧道1、2号斜井情况简介南吕梁山隧道1号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正洞交与DK304+300,斜井长2510m ,综合坡率为-11.1%。
1号斜井承担正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK301+285～DK306+775，长5490m；其中Ⅴ级围岩97m、Ⅳ级围岩805m、Ⅲ级围岩600m、Ⅱ级围岩3988m，各级围岩所占比例分别为：1.77%、14.66%、10.93%、72.64%。
南吕梁山隧道2号斜井位于隧道左线左侧，采用双车道无轨运输，与正洞交与DK309+150,斜井长2730m,综合坡率为-11.4%。
2号斜井承担正洞施工任务：左、右线起讫里程均为DK306+775～DK310+800，长4025m；其中Ⅴ级围岩1080m、Ⅳ级围岩1345m、Ⅲ级围岩1600m，各级围岩所占比例分别为：2 6.83%、33.42%、39.75%。
二、通风方案选择及说明：兰渝西秦岭隧道罗家理斜井通风有成功经验可循，原计划1、2号斜井均采用接力式通风，后计划2号斜井改为隔离巷道式施工通风方案。
具体修改原因为：1、后续斜井施工过程中2号斜井由于处于河道风口处，相较于1#通风，2#井通风相对困难，通风量需求大，主要表现为排烟困难，炮烟、车辆尾气、灰尘集中于进洞200—500m之间。
根据洞内排烟需求，只能加大通风量、延长通风时间，直接导致通风成本增加。
下面是8月通风到11月份1#、2#通风耗电统计：因此2号斜井存在新鲜空气易送入，而污风不宜排出的情况，采用隔离巷道式施工通风有利。
2、2号斜井线路设置有2处较大的曲线拐弯，对接力式通风风损比较大。
3、对于污风不宜排出问题，拟在2号斜井井底设置通风竖井，有效解决污风排出问题，且有利于巷道内风的循环。
4、可以通过2个近似斜井，直观比较两种通风方案，采集相关数据，为类似斜井通风提供依据。
三、附件：附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案附件1-2：盖雅独头通风方案附件2：南吕梁山隧道2#斜井隔离巷道式通风方案附件1-1：南吕梁山隧道1#斜井接力式通风方案中隧集团晋中南铁路六分部2010-12一、编制依据⒈1#斜井平面示意图、斜井横断面图、正洞横断面图；⒉初步的人力与非人力施工资源配置概况；⒊可能在隧道内使用的施工机械、设备、器具等处于Ⅱ类及其以上状态时的能耗指标；4、相关的标准、规范、指南、规则等；二、通风设计标准隧道施工通风的目的是供给洞内足够的新鲜空气，并冲淡、排除有害气体和降低粉尘浓度，以改善劳动条件，保障作业人员身体健康。
在隧道施工过程中，由于钻爆、装运、喷砼产生有害气体和粉尘及开挖揭露地层释放的有害气体使隧道内作业环境受到污染，必须采用机械通风的方法向洞内供给新鲜空气，以稀释有害气体降低粉尘浓度，隧道内施工作业环境要达到下列卫生标准：隧道中氧气含量按体积计不得小于20%，温度不宜高于28℃。
粉尘允许浓度，含10%以上游离二氧化硅的粉尘，每m3空气中不得大于2mg；。
含游离二氧化硅在10%以下时，每m3空气中不得大于4mg。
有害气体浓度：一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3，在特殊情况下施工人员必须进入工作面时可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min。
二氧化碳，按体积计不得大于0.5%。
氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。
隧道内噪声不宜超过90dB。
三、通风设计原则1、科学配置的原则科学配置通风设施，风机型号，功率与风管直径必须配套，达到低风阻，满足低损耗高送风量。
2、经济合理的原则理论计算隧道内需风量，风量以满足国家标准为原则，达到既满足现场施工，又节约能源的目的。
3、利用现有设施的原则尽量利用现场现有的通风设备，既达到合理利用又满足施工通风的要求。
四、设备选型及通风施工通风所需风量按洞内同时工作的最多人数、洞内允许最小风速、一次性爆破所需要排除的炮烟量和内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。
风量计算参数确定风量计算按洞内同时工作的最多人数30人计算nq Q ⋅=人·k ＝3×30×1.25=112.5 m3/min式中：q ——作业面每一作业人员的通风量，取3 m3/min ；n ——作业面同时作业的最多人数，取30人。
k ——风量备用系数，取1.25。
按爆破工作量确定需风量按洞内同一时间爆破使用的最大炸药量所产生的有害气体稀释到允许浓度时计算风量（即按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算）式中：A ——掘进断面面积，全断面开挖55 m2；t ——通风时间，30min ；G ——同一时间起爆总药量，按钻眼4m ，进尺3m 计算，火工品单耗量1.1~1.3，这里暂取1.2；则G ≈200kg ；风管直径 m1.5拉链式软风管，建议采用20m/节风管百米漏风率%1.5风管摩阻0.02隧道沿程摩阻系数0.025正洞最长通风距离m3000φ——淋水系数，取0.8；b——炸药爆炸后有害气体生成量，计算取40L/kg；P——通风管漏风系数，取P＝1.02；L——通风长度（22950m）或临界长度（L′）,临界长度用公式L′＝GbK/AP2=815m。
（式中K为紊流系数，取0.65）。
取L＝min{ L, L′}=75m。
则，按上式计算可得Q2＝246.39m3/min按稀释内燃机废气计算需风量qQ⋅=H内·n＝1073 m3/min式中：H—内燃机械总功，进入正洞单个作业面按1台装载机（单机功率162Kw），1台挖机（单机功率110Kw），3台大车（单机功率340马力，乘0.74转换为功率）考虑。
n－综合考虑负荷率、机械利用率，取值0.3～0.4。
这里取0.35。
q—内燃机械单位功率供风量，3m3/（min·kW）。
按最低风速计算需风量＝Q·60=55×0.15×60=495 m3/minS⋅V风式中：4Q—最低风速需风量，m3/min；v—最小允许风速，取0.15m/s；s—隧道断面积， 55m2。
经计算正洞每个掌子面需风量4Q=1073+112.5=1185.5m3/min。
最大供风量确定通过以上计算取最大值作为计算风量，Qmax=max{Qi}={112.5,246.39,1185.5,495}=1185.5m3/min则，通风机要求提供风量：Q供＝nKQmax式中，K——高原修正系数，取K＝1；n——为储备系数，这里取1.15，含风管漏风系数等。
Q供——通风机要求提供风量（m3/min）Q供＝1.15×1×1185.5＝1304.05（m3/min）通风阻力计算隧道总风压h总＝h摩总＋h摩局+h其它h摩总——管道摩擦阻力（Pa）h摩总＝6.5×αLQ面Q供/D5L——管道长度（m）；Q面——掌子面风量（m3/s）；以保证掌子面作业人员需求风量。
这里取Q人；Q供——风机供风量（m3/s）；D——风管直径（m），斜井取2.0m，正洞按1.5m；α——风管摩擦阻力系数（N·S2/m2）, α=ρλ/8，其中ρ为空气密度（ρ＝1.176kg/m3），λ为达西系数（λ＝0.015）；则α＝0.0022 则，第一阶段：斜井口至井底风廊段h摩总＝804(pa)第二阶段：井底风廊至开挖面h摩总＝1175(pa)；h摩局——局部性的压力损失（Pa），如风道缩小、转弯等。
通风管采取同直径连接，沿洞身侧壁布置，此部分压力损失可以忽略不计。
h其它——其它因素增加阻力（Pa），根据施工安排综合考虑12.5%。
经计算得出，隧道总风压为：第一阶段：斜井通风h总1＝904.5（Pa），按独头压入式通风设计，风机、通风管按井底需求布设。
第二阶段：正洞开挖期间通风h总2＝1322（Pa）按同时向3个掌子面通风设计，单个掌子面需风量为1185.5方，斜井通风机供风量为：1185.5x3=3556.5 m3通风管道及设备选型通风机型号的选择按以下三个条件：①通风机产生的风量不能不小于理论计算风量；②通风机直径与选取通风管直径不能差别差别太大；③风机全压值≥管道总阻力（工作风压）；在净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失的原则，按同时向3个作业面送风考虑。
南吕梁山1#斜井及正洞通风将按两步接力的形式施工，采用混合式方式。
在斜井段采用2台2×182KW 轴流风机向井底风囊供风，正洞4个工作面进口方向2个面布设2台2×110KW 轴流风机、2#井方向布设2台2×75轴流风机，并在三叉口位置设置2台37KW 射流风机向斜井方向抽出污风，以提高污浊空气的向外流动，斜井井身段风管选用直径2米的通风软管，正洞段选用直径1.5米的通风软管，按最长通风距离进口方向3000米计算。
通风设备及数量见下表。
南吕梁山斜井通风设备表施工通风布置施工通风布置示意见下图。
五、经济分析1、计算方法：通风机按照每500米增加一级功率计算,开机时间均按照每茬炮2小时（出渣1.5小时，喷浆及其他0.5小时）通风计算，开挖每循环1.5米计算，共计1687个循环。
电费0.8元/度。
2、斜井通风阶段：所需设备及材料：通风机1台，型号：185x2KW风管： 2m直径，2530m电费消耗：（30x2+60x2+185+185+60+185x2）x1687/4x2x0.8=661340元3、正洞通风阶段：此时井口通风机16小时运转，洞内根据条件通风，按同时向3个掌子面送风计算。
所需设备及材料：通风机2台，型号：185x2KW通风机4台，型号：110x2KW总功率：1620KW设备投入：250000x2+115000x4=960000电费消耗：x2x3+110x3+(110+17)x3+110x2x3)x2x1500x0.8=30199200元总计：31820540元六、通风保证措施由专业技术人员进行通风技术及工、机、料的管理，风管吊装必须做到平直、顺，并拉紧吊稳，避免褶皱，以减小管路沿程阻力和局部阻力，在与横通道交接处要避免死弯。
为减少阻力，当外径不同的风机与风管连接时，应以大小头铁皮管节过渡，过渡节长度以3~5m为宜。
风机应设专人值班，根据具体情况开关风机和调节风机的风量，以达到节约用电的目的。
通风的每个阶段均应进行一次系统的测试，测试内容包括气象条件、管路风量和风压、作业区段的有害气体和粉尘浓度以及风机安设位置对各断面风速的影响等。
以便及时对通风系统作局部调整，满足施工需要。
为了保证风机能够正常启动和运转，必须为风机提供合适的供电设备。