通风设计方案及管理
（一）通风设计依据
（1）施工图。
（2）《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB 10120—2002）。
（3）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ 204—2008）。
（4）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB 10304—2009）。
（5）《煤矿安全规程》（国家煤矿安全监察局18号令）、《防治煤与瓦斯突出规定》（国家安全生产监督管理总局令第19号）等煤矿现行有关规范、规程等。
（二）通风设计标准
隧道在整个施工过程中，作业环境应符合下列职业健康及安全标准：
（1）空气中氧气含量，按体积计不得小于20%。
（2）粉尘容许浓度，每立方米空气中含10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2 mg。每立方米空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4 mg。
（3）瓦斯隧道装药爆破时，爆破地点20 m内，风流中瓦斯浓度必须小于1.0%；总回风道风流中瓦斯浓度应小于0.75%。
开挖面瓦斯浓度大于1.5%时，所有人员必须撤至安全地点并加强通风。
（4）有害气体最高容许浓度：一氧化碳最高容许浓度为30 mg/m3；在特殊情况下，施工人员必须进入开挖工作面时，浓度可为100 mg/m3，但工作时间不得大于30 min；二氧化碳按体积计不得大于0.5%；氮氧化物（换算成NO2）为5 mg/m3以下。
（5）隧道内气温不得高于28℃。
（6）隧道内噪声不得大于90 dB。
（7）隧道施工通风应能提供洞内各项作业所需最小风量，每人应供应新鲜空气4 m3/min。
（8）瓦斯隧道施工中防止瓦斯集聚的风速不得小于1 m/s。
（三）通风方案
1.斜井工区通风第一阶段
（1）斜井工区施工通风第一阶段在斜井施工阶段，采用压入式机械通风，如图4-4-25所示。
图4-4-25 斜井压入式通风方式示意图
2.斜井工区施工通风第二阶段
斜井施工隧道正洞大小里程方向小于1 000 m时，采用2台轴流式通风机压入式通风，如图4-4-26所示。
图4-4-26 斜井施工通风第二阶段压入式通风示意图
3.斜井工区施工通风第三阶段
斜井施工隧道正洞大小里程方向大于1 000 m时，采用2台轴流式通风机压入式通风。为了消除斜井与正洞交汇处形成的涡流现象，加速风速，在斜井和交汇处设置防爆型射流风机辅助通风。隧道正洞与交汇处间隔1 000 m安装1台防爆射流风机辅助通风。如图4-4-27所示。
图4-4-27 斜井施工通风第三阶段压入式通风示意图
4.进口工区通风
进口施工隧道采用1台轴流式通风机压入式通风。隧道正洞掘进超过1 000 m后安装1台防爆射流风机辅助通风，如图4-4-28所示。
图4-4-28 进口施工压入式通风示意图
（四）风量和风压计算
1.计算参数
按照《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204—2008）的规定，计算参数如下：
（1）供给每人的新鲜空气量按 m＝4 m3/min计。
（2）按照分部开挖的最不利因素，坑道施工通风最小风速按Vmin＝0.25 m/s计。
（3）隧道内气温不超过28℃。
（4）正洞开挖面积按S＝138 m2计。
（5）正洞上断面开挖爆破一次最大用药量A＝380 kg（Ⅲ级围岩全断面开挖，每循环进尺3 m）。
（6）正洞放炮后通风时间按t＝30 min计。
（7）风管百米漏风率β＝1%，风管内摩擦阻力系数为λ＝0.007 8。
2.风量计算
根据设计图纸要求，本工区隧道施工均采用无轨运输，且每个工作面均采用独立供风，且供风长度斜井往出口、斜井往进口、进口分别为2 900 m、2 500 m、1 600 m。
（1）按洞内允许最小风速要求计算风量。
Q风速＝Vmin×S×60 s＝0.25×138×60 s＝2 070（m3/min）
（2）按洞内单个工作面同时工作的最多人数计算风量。
Q人员＝4×m＝4×50＝200（m3/min）
式中 m──坑道内同时工作的最多人数，正洞按50人计。
（3）按一次性爆破所需要排除的炮烟量计算。
式中 A──同时爆破炸药量（kg）；
t──通风时间（30 min）；
L──炮烟抛掷长度（250 m）；
F──隧道断面积（m2）。
计算可知：需风量为1 995 m3/min。
（4）按瓦斯绝对涌出量计算。
Q瓦＝K2·Q绝/（Bg允－Bg送）＝1.6×3.03/0.005＝970（m3/min）
式中 K2──风量备用系数，考虑隧道掘进断面不平、风筒漏风、瓦斯泄漏不均衡等因素，取K2＝1.6；
Q绝──瓦斯绝对涌出量，取实测数据，可先取参考值3.03 m3/min，在施工中按实测值进行调整；
Bg允──工作面允许瓦斯浓度，根据煤矿安全规程取0.5%；
Bg送──送入风流中瓦斯浓度，新鲜风流瓦斯浓度为0。
（5）按洞内使用内燃机械计算风量。
Q内燃＝Q0×∑P
式中 ∑P──进洞内燃机械马力总数。
该隧道洞内内燃动力在出砟时期有小松470侧卸式装载机和红岩15 T自卸汽车。其中侧卸式装载机1台，最大功率162 kW，计算功率145 kW；3台自卸车（满载车2台，空车1台），满载功率按220 kW，计算功率200 kW，空车计算功率按满载80%计，即160 kW。则需要风量为：
Q内燃＝Q0×∑P＝3×（145+200×2+160）＝2 115（m3/min）
需风量按上面五项计算中的大值取：
Q需＝ max（Q风速、Q人员、Q瓦、Q炸药、Q内燃）＝2 115（m3/min）
（6）风管漏风损失修正风量。
加强管理可将百米漏风控制在1%左右，隧道进口最大独头距离约1 600 m，漏风量约16%；斜井往进口方向最大独头距离约2 500 m，考虑有一处弯管风量损失5%，漏风量约为30%；斜井往出口方向最大独头距离约2 900 m，考虑有一处弯管风量损失5%，漏风量约34%；送入到最大通风位置的出风口风量估算如下。
隧道进口风机供风量为：2 115×（1+16%）＝2 453（m3/min）
斜井往进口风机供风量为：2 115×（1+30%）＝2 749（m3/min）
斜井往出口风机供风量为：2 115×（1+34%）＝2 834（m3/min）
（五）风机选型
1.轴流风机选择
计算需要风量为2 115 m3/min，计入漏风后实际风机的供风量应达到2 453～2 834 m3/min。根据这一通风量要求，可在隧道进口选择一台2×132 kW三速对旋风机，高效供风量为2 250 m3/min、最大供风量可达到2 600 m3/min，在斜井往进口和出口工作面各选择一台2×160 kW三速对旋风机，高效供风量为2 500 m3/min、最大供风量可达到2 900 m3/min，所选择的轴流风机为咸阳风机厂的SDDY-Ⅲ型隧道专用三速对旋风机。
2.射流风机选择
由于通风量满足要求，但要满足回风巷速度，故在洞内适当位置布置射流风机。由于边界条件复杂，计算比较困难，依据经验单口可选择1台37 kW射流风机能满足要求。是否能满足要求可依据实际通风质量检测情况调整。
本隧道采用的风机见表4-4-10风机配备表。
表4-4-10 风机配备表
3.通风管选择
（1）轴流风机选择防静电阻燃风管，管径1.8 m，连接靠拉链连接。
（2）由于风管风阻与直径的5次方成反比，要降低摩擦阻力，延长送风距离，最有效的方法是增大风管的直径，即增大过流断面积，这对减小风阻有明显的效果。
（3）长距离通风中，由于风压高，摩擦风阻降低而接头风阻升高，使得接头风阻在总风阻中的比例增加，减少接头对于降低总风阻效果更好。
（4）柔性风管发生破损会大量漏风。漏风量与破损面积和通风内外压差有关，破损处越大，压差越高，漏风量也就增大。所以靠近风机一端的高压差区段漏风更为重要。一旦局部出现破损，要及时粘补。
（5）风管的吊挂质量对风管风阻和供风长度影响较大，为了减少风管弯曲、褶皱产生的局部阻力，应注意以下几点：
① 风管吊挂必须做到平、直、稳、紧，即：在水平面上无起伏，垂直面上无弯曲，风管无褶皱、无扭曲。
② 尽量避免直角拐弯，拐角要圆滑，尽量增大拐弯的曲率半径，在拐角大、风量大的拐角处最好设置导向叶片。
③ 风管断面应尽量避免突然变化，断面扩大或缩小要逐渐过渡，不同直径的风管连接应采用过渡接头。实验证明，最有利的扩张中心角是8°，最好不要超过20°。
④ 由于温度变化，风流中水蒸气凝结成水，积存在风管内，使风管变形，还可能坠坏吊环，故风管上每隔一定距离要设置放水孔，及时把水放掉。
（6）风管挂拆注意事项：
① 注意洞壁稳定或是否有安全隐患，若有必须先排除后安装。
② 洞内动力线及照明线不得安装在风管同一侧。
③ 高度大于3 m时要用人字梯或升降设备进行风管安装。
④ 风管出风口随掘进及时延伸，距离掌子面距离不大于5 m，爆破时做好防护，防止风管损坏。
⑤ 通风管上不允许加挂重物，风管周围不得堆放尖锐物体。