4　通风方式和风量计算

各洞室风量的计算是施工通风设计的基础，公式很多，标准也不一样。水利水电施工组织设计手册亦有地下工程的通风设计，《水工地下规范》也有标准，但大部分都源于矿山工程的井巷通风设计[4]。本设计研究参考了多个地下工程的通风设计，如国内的小湾和溪洛渡地下厂房工程，也参考了一些抽水蓄能的地下工程通风，还有地铁工程的通风设计。

根据国内大型地下厂房工程的施工经验，地下厂房按平面多工序，立体多层次施工方式，计算施工人员、爆破散烟、机械设备和排尘要求等需风量并取其中最大数值。

4.1　施工人员需风量计算

施工人员需风量按下式计算

Qp=fepK1K2mqp

式中 Qp——施工人员所需风量，m3/min；

fep——高程修正系统，可按表4选取，亦可取1.0；

K1——风量备用系数，取1.15；

K2——漏风系数，根据风管质量和100m风管漏风量计算，可取100m风管漏风量为1%；

m——洞井内同时工作人数，各洞室人数不一致，按施工组织分别计算；

qp——洞井内每人所需空气量，按4.0m3/（人·min）计算。

4.2　爆破散烟需风量

爆破散烟需风量根据排烟方式确定，一般采用压入式，随着隧洞的加长，压入式通风的需风量很大，同时随着岔道的形成，相互向干道内排入乏风，影响干道内的空气质量，因此采取混合式通风，将乏风通过管道输至洞外，可以避免干道内空气污染，同时，采用混合式通风可以缩短通风换气段的长度，从而减少压入的风量。

无论是采取压入式通风还是混合式通风，为稀释爆烟而需压入的风量均按下式计算[5，6]。

式中 Qf——爆破散烟所需风量，m3/min；

fes——高程修正系统，可按表4选取，亦可取1.0；

Wet——同一时间爆破耗药量，kg，按进尺和岩石性质确定；

A——隧洞/先导洞断面面积，m2；

L——通风换气段长度，取洞长或炮烟稀释的安全距离，m；

t——设计排烟时间，按规范或施工组织设计的进度要求，取20min、30min或60min。

值得研究的是，该式是以1kg炸药产生100L一氧化碳气体和有害气体容许浓度为20×10-6代入沃洛宁公式而推导出来的[6]，而实际《水工地下规范》规定“1kg炸药产生40L一氧化碳气体及有害气体的容许浓度为24×10-6”。根据沃洛宁公式，采用上式的计算结果将比原沃洛宁公式高出44%，因此，上式应改写为

式中参数同上。

采取压入式通风时，出风口距工作面的距离不应超过有效射程，有效射程为（4～5），如按45m2断面面积计算，压入式通风的有效射程为26.8～33.5m。当风口超过该距离，污风将在工作面形成回流旋涡，很难排出。

在计算压入风量时，特别应注意L，它是通风换气段长度，取洞长或炮烟稀释安全距离的较小值或者混合式通风方式下吸风口至工作面的长度，同时也可能就是工作区段需换气段的长度。

炮烟稀释安全距离为400Wet/A。

根据《水工地下规范》对工作时间和一氧化碳最高允许含量作出的特别规定，意味着在只供通行的隧道段内，有害气体的含量不需完全稀释到工作面的允许浓度，因此，可以根据施工计划，将通风换气段长度压缩至工作面60～100m以内，这样将大大减少压入的风量，减少能耗和施工成本。

当交通干道内有施工任务或者为了改善干道内的空气质量，往往需要采取混合式通风方式。采用混合式通风方式时稀释爆烟的需风量按沃洛宁公式计算压入风量，然后考虑洞内最小排尘风速要求计算抽出风量，计算公式如下：

式中 Qin——爆破散烟采用混合式通风时的压入风量，m3/min；

Qout——爆破散烟采用混合式通风时的抽出风量，m3/min；

v——设计的排尘风速，按断面大小取0.15m/s或0.25m/s；

其他参数意义同上。

对厂房等大洞室的开挖，根据类似工程经验，可按下式计算：

式中 Qf——爆破散烟所需风量，m3/min；

K3——涡流扩散系数，与厂房通风布置有关，需查手册；

V——开挖容积，m3。

由于境外项目存在硬风管采购、加工、运输和安装上的难度，一般很少采用抽出式通风。

4.3　按燃油机械单位功率需风量计算

Qdm=fsimfemK1K2（Pm+Pp）Pq

式中 Qdm——柴油设备所需风量，m3/min；

fsim——柴油设备同时工作系统，取0.70；

fem——高程修正系统，可按表4选取，亦可取1.0；

Pm——工作面上柴油设备的总功率，设备数量和容量按洞室大小确定；

Pq——单位千瓦柴油机所需风量，为4.0m3/（min·kW）；

Pp——考虑各工作面同时工作人员的供风要求，按人数换算成功率。

4.4　最小风速要求和最大风速校核

隧洞供风量除按表上述要求算后还应按表3中的要求核算最小风速和最大风速。