高原高寒关角铁路隧道施工通风技术

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1、杨立新高原高寒关角铁路隧道施工通风技术中铁隧道集团技术中心报告提纲1工程概况2高原通风的特点3高寒通风的要求4通风方式5斜井顶隔板风道式通风的风机配置6斜井顶隔板风道式通风的实施情况7建议西格二线关角隧道是目前国内最长的隧道，全长32645m，为两座平行的单线隧道。位于青海省，海拔高度3300～3400m，年平均气温00C～6.40C,极端最低气温-34.00C～-36.30C。属高原高寒缺氧地区；施工中设置10座斜井。施工通风是最大的难题之一。1工程概况2高原通风的特点2.1风机性能高原地区因

2、其海拔高、气压低的特点，风机性能较平原地区存在一定的差异。风机全压为：C1u,C2u——叶道入口和出口气流的绝对速度在圆周速度方向的投影，称旋绕速度，m/s；式中U——叶轮圆周速度，m/s；空气密度：式中Ps——为温度为t时饱和水蒸气分压力，Pa；φ——为空气相对湿度；风机风量为：式中Ca——平均轴向速度，m/s；D——叶轮外径，m；d——轮毂直径，m；从以上三个公式可以看出，在高海拔地区，对风机风压影响较大，对风量没有影响。根据我们在9#斜井工区的测试结果（2010年5月23日上午8:30时，

3、9#斜井口气压为66400Pa，干球温度为8.0℃，湿球温度为1.3℃。）空气密度为0.8211kg/m³，风机全压为平原地区全压的68.43%。平原地区与高原地区风机特性曲线对比图（以SDF(C)-№12.5型（2×110KW）为例，叶片安装角度为+3°时，9#斜井）。风机功率计算公式：式中N——风机功率，W；H——风机工作全压，Pa；Q——风机工作风量，m³/min；风机的功率也为平原的68.43%。2高原通风的特点在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力与风量的平方成正比，即：其中管路摩擦阻力：2

4、.2通风阻力管路局部阻力：由以上两式可知，在高海拔地区，因空气密度变小，管路通风阻力变小。风机选型：风机性能曲线为：风管的阻力特性曲线为：将两式联立求解得风机工作风量q和风压h。高原情况下风机性能曲线为风管的阻力特性曲线为联立求解求解风量也为q，而工作风压可见高原状况下风机的工作风量和平原状况下的风量没有差别，但风压确为标准状况下风压的（该值小于1）倍。高原和平原情况下风机工况点对比图如图2-1和图2-2所示。（以SDF(C)-№12.5型（2×110KW）为例，）图2-1平原图2-2高原2高原

5、地区通风的特点2.3高原地区空气含氧量在高原氧体积浓度与平原相同，基本上都是20.93%，但是由于空气密度的减小和大气压的降低，空气中的氧含量也相应下降。计算大气含氧量的公式为：式中ρ为含氧量g/m³,t为气温（℃），p为大气压力（hPa），e为水汽压（hPa）。根据计算结果，关角地区的含氧量为平原地区的60%~70%。仅相当于平原地区氧气浓度为12.7％～14.7％的含氧量。2高原地区通风的特点国家标准《工作场所有害因素职业接触限制》对高原地区CO作了明确规定，对其他有害气体没有规定。CO职业

6、接触限值地区海拔高度（m）OELs(mg/m3)MACPC-TWAPC-STEL非高原＜2000—2030高原2000～300020——＞300015——2.4高原地区有害气体控制标准2高原地区通风的特点高原地区空气中含氧量降低，爆破和内燃设备产生的有害气体增加，需要利用海拔高度系数进行修正。关角隧道采用的海拔高度修正系数为1.42.5有害气体发生量3高寒通风的要求《铁路隧道施工规范》：最高温度28℃，最低温度没有明确要求。《煤矿安全规程》：进风温度（干球温度）必须在2℃以上。高寒地区的进入隧道

7、的冷风流需要预热处理。4通风方式4.1进出口工区平行双正洞，可采用射流巷道式通风，见图4-1。图4-1射流巷道式通风4.2斜井工区单斜井双正洞一是独头压入式通风；二是单斜井双正洞射流通风；三是斜井顶隔板风道式通风。4.2.1压入式通风通风布置见图4-2。图4-2压入式通风示意图根据计算，对于9#斜井工区来说，需要配置132KW×2型的局扇和直径1.7m的风管才能满足风量要求。但由于受9#斜井的断面制约，该方案不可行。4.2.2斜井顶隔板风道式通风在斜井的起拱线附近利用密封隔板将斜井分为上下两个通

8、道，从上部断面引进新鲜风，下断面过往运输、行人和排出污风。局扇全部安设在井底正洞内，局扇进风口与新鲜风。具体布置见图4-3。图4-3斜井顶隔板风道式通风设置示意图根据计算，9#斜井采用斜井顶隔板风道式通风时，风管送风距离变短，最大为1880m。配置110KW×2型的局扇和直径1.6m风管可满足要求。5斜井顶隔板风道式通风的风机配置配置方式一：仅配置局扇根据计算，9#斜井通风最困难时期，不能满足4个开挖面的供风，也不能满足3个开挖面同时施工的要求。（西宁I线1885m，西宁Ⅱ线1885m，格尔木