在隧道掘進過程中，由于鉆爆、裝運、噴射混凝土產(chǎn)生有害氣體和粉塵及開挖揭露地層釋放的有害氣體使隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境受到污染，必須采用機械通風(fēng)的方法向洞內(nèi)供給新鮮空氣，以稀釋有害氣體降低粉塵濃度，確保洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境要符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，即：
? ? 空氣中的氧氣含量按體積不得小于20%，嚴(yán)禁用純氧進行通風(fēng)換氣；
? ? 粉塵允許濃度： 含有10%以上的游離二氧化硅不得大于2mg/m3，含有10%以下的游離二氧化硅不得大于4mg/m3 ；
? ? 有害氣體最高允許濃度： ①一氧化碳的最高允許濃度為 30mg/m3，在特殊情況下，施工人員必須進入工作面時，濃度可為100mg/m3 ，但工作時間不得大于30min； ②二氧化氮按體積不得大于0.5%； ③氮氧化物（換算成NO2）為5mg/m3以下； ④甲烷按體積不得大于0.5%，否則必須按煤炭工業(yè)部門現(xiàn)行的《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定辦理； ⑤二氧化硫濃度不得超過15mg/m3； ⑥硫化氫濃度不得超過10mg/m3； ⑦氨的濃度不得超過30mg/m3；噪聲不大于90Db。
? ? 隧道內(nèi)氣溫不宜高于28℃。
? ? 隧道掘進通風(fēng)能提供洞內(nèi)各項作業(yè)所需要的最小風(fēng)量。每人應(yīng)供應(yīng)新鮮空氣4m3/min，采用內(nèi)燃機作業(yè)時，供風(fēng)量不小于3m3/（min·kW），全斷面開挖時風(fēng)速不小于0.15m/s，導(dǎo)洞內(nèi)不小于0.25m/s，但均不大于6m/s。
1 風(fēng)量及風(fēng)壓計算
1.1 風(fēng)量計算
隧道掘進過程中隨需風(fēng)量與隧道斷面，隧道工作人員數(shù)量，施工機械數(shù)量以及爆破所用炸藥量有關(guān)，與通風(fēng)方式無關(guān)，故對于任意形式的通風(fēng)方式洞內(nèi)所需風(fēng)量都是相同的。 掘進通風(fēng)所需風(fēng)量按洞內(nèi)同時作業(yè)人數(shù)最多、洞內(nèi)允許最小風(fēng)速、一次性爆破所需要排除的炮煙量、內(nèi)燃機設(shè)備總功率進行計算，取其中最大值作為控制風(fēng)量。各工況模型幾何尺寸參考隧道長距離單頭掘進通風(fēng)分析（一）。
風(fēng)量計算參數(shù)確定：1）施工人員呼吸需風(fēng)量
? ? 隧道作業(yè)人員呼出CO2，對隧道作業(yè)環(huán)境來說，同樣是一種污染。雖然人員呼出所產(chǎn)生的CO2與爆破和內(nèi)燃機產(chǎn)生的CO2相比較少，但是作業(yè)人員很多時，這種污染是不能忽視的。
? ? 施工人員所需風(fēng)量計算公式： Q人= q n
? ? 式中: q——作業(yè)面每一作業(yè)人員的通風(fēng)量，取4m3/(人·min)；
? ? ? ? ? n——作業(yè)面同時作業(yè)的最多人數(shù)（按洞內(nèi)同時作業(yè)最多人數(shù)計算）。 施工人員呼吸最大需風(fēng)量為Q人=4×70=280m3/min.
? ? （2）隧道施工需風(fēng)量計算公式： Q風(fēng) = S V
? ? 式中:S——隧道最大開挖斷面積，m2；
? ? ? ? ? V——洞內(nèi)允許最小風(fēng)速0.25m/s. V 《煤礦安全規(guī)程》第 107條規(guī)定架線電機車巷道容許最低風(fēng)速為1m/s，采礦工作面、掘進中的煤巷和巖巷為0.25m/s。本隧道掘進通風(fēng)的最小風(fēng)速按0.25m/s 考慮時，其掘進通風(fēng)需風(fēng)量為36.25m3/s（2175m3/min）。
? ? （3）排除炮煙所需風(fēng)量計算公式
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? ? 式中:G——同時爆破炸藥量，kg；
? ? ? ? ? t——通風(fēng)時間，15min；
? ? ? ? L0——通風(fēng)換氣長度，一般把爆破后炮煙的擴散長度乘一個安全系數(shù)作為通風(fēng)長度，且
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? ? ? ? A——隧道斷面面積，m2。
? ? 洞內(nèi)內(nèi)按炮眼所需風(fēng)量計算結(jié)果如下表
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? ? （4）按內(nèi)燃機械設(shè)備總功率計算公式 Q內(nèi)=q H a
? ? 式中: H——內(nèi)燃機械總功，kw；
? ? ? ? ? q——內(nèi)燃機械單位功率供風(fēng)量，3m3/(kw·min)；
? ? ? ? ? a——內(nèi)燃機工作效率，0.65.
? ? 隧道內(nèi)內(nèi)燃機需風(fēng)量如下表
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1.2 通風(fēng)阻力計算
? ? 通風(fēng)機的風(fēng)壓用來克服風(fēng)流沿程的阻力，為風(fēng)管的沿程阻力與局部阻力之和。因此分壓計算過程中應(yīng)考慮以下因素。（1）風(fēng)機的風(fēng)壓大于通風(fēng)管道的通風(fēng)阻力；（2）隧道內(nèi)沿程摩擦阻力；（3）風(fēng)管沿程摩擦阻力；（4）局部阻力；（5）通風(fēng)阻力由沿程摩擦阻力與局部阻力構(gòu)成。
? ? 尚武村隧道采用獨頭壓入式通風(fēng)，各區(qū)段通風(fēng)距離與通風(fēng)方式根據(jù)掘進 進度發(fā)生變化，沿程阻力也將發(fā)生變化，需對最大風(fēng)壓進行計算。 為確保能將足夠的新鮮風(fēng)送入工作面，并在風(fēng)管出口保持一定的風(fēng)速，就需要風(fēng)機提供一定的風(fēng)壓以克服沿程阻力與局部阻力。
? ? （1）動壓
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? ? ρ—空氣密度，取1.204kg/m3；
? V—末段管口風(fēng)速，風(fēng)帶直徑不同，風(fēng)速也不同。
? ? （2）摩擦阻力P
? ? 管路的摩擦阻力是風(fēng)流與通風(fēng)管周壁摩擦以及空氣分子間擾動和摩擦產(chǎn)生 的能量消耗。摩阻由克服風(fēng)管延程阻力及克服隧道壁延程阻力組成。主隧道沿程阻力與風(fēng)管沿程阻力相比較小，可忽略不計。下面主要計算風(fēng)管沿程阻力。 考慮風(fēng)管漏風(fēng)時，主洞風(fēng)管摩擦阻力：
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? ? 式中：λ—摩擦系數(shù)，取0.025；
? ? ? ? ? ? ρ—空氣密度，取0.915kg/m3；? ? ?
? ? ? ? ? ? β—漏風(fēng)率，1%；
? ? ? ? ? ? d—主洞風(fēng)管直徑1.8m；? ? ?
? ? ? ? ? ? L—主洞隧道通風(fēng)長度；
? ? ? ? ? Q0—主洞施工需風(fēng)量。
? ? （3）局部阻力P
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? ? 式中：ξ—局部阻力系數(shù)，包括風(fēng)流流經(jīng)突然擴大或縮小和管路轉(zhuǎn)彎的阻力 損失等，查表可得：
? ? ρ—空氣密度，0.915kg/m3；
? ? νr—管道內(nèi)風(fēng)速。
2 隧道掘進通風(fēng)設(shè)計（送風(fēng)）
2.1 送風(fēng)段通風(fēng)參數(shù)計算
? ? 針對風(fēng)管不同直徑分別進行計算，同時結(jié)合現(xiàn)場實際情況，當(dāng)風(fēng)管直徑為1.5m時，風(fēng)阻大，計算所得功率極大，不具備可操作性。因此推薦采用直徑為1.8m的風(fēng)管。針對現(xiàn)場施工的各個時段，分別進行計算，計算結(jié)果如下表
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2.2 送風(fēng)段風(fēng)機選型
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3現(xiàn)場測試記錄
? ? 通過對洞內(nèi)掘進通風(fēng)參數(shù)進行現(xiàn)場采集，各工況粉塵濃度分布圖如下
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? ? 測試區(qū)段內(nèi)風(fēng)速較低，多數(shù)測試斷面無法滿足施工通風(fēng)所要求的最低風(fēng)速。段內(nèi)風(fēng)流組織形式紊亂，距掌子面30m范圍內(nèi)，風(fēng)流方向為朝向掌子面；斜井與主洞交匯位置風(fēng)流方向無法統(tǒng)一；現(xiàn)場施工作業(yè)時，洞內(nèi)呼吸性風(fēng)塵濃度較高，均達到測試限值。其中出渣作業(yè)和噴混作業(yè)工況下，洞內(nèi)污染物濃度最高，且以目前的獨頭壓入式通風(fēng)無法滿足洞內(nèi)污染物及時排出洞外的要求。
3? 現(xiàn)場掘進通風(fēng)優(yōu)化
? ? （1）通風(fēng)長度L>3300m：在設(shè)置兩臺SDF-III-No14型軸流風(fēng)機基礎(chǔ)上，在距斜井與主洞交叉口朝小里程方向1000m位置處增設(shè)一臺SDF-III-No14型軸流風(fēng)機。
? ? （2）通風(fēng)長度2300m<L<3300m：在斜井洞口設(shè)置一臺 SDF-III-No14 型軸流風(fēng)機，并在距斜井與主洞交叉口朝小里程方向 70m位置處增設(shè)一臺SDF-III=No14型軸流風(fēng)機。
? ? （3）通風(fēng)長度L<2300m：在斜井洞口設(shè)置一臺SDF-III-No14型軸流風(fēng)機
