洞口回风风量测量方法及通风评价

1)测风地点

(1)风机吸入风量

风机吸入风量用于考核风管百米漏风率,在风机吸风口测量,在装载机协助下采用中、高速风表测定风机吸风口风速,测3 次取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量),根据风机吸风口断面(直径)计算风机吸入风量。 条件不具备时,也可在洞口以内20 ~30 m 处测量洞口回风风量代替风机吸入风量(仅针对压入式通风)。

(2)风管出口风量

风管出口风量用于考察掌子面有效风量并计算风管百米漏风率,在装载机或其他工具协助下采用中、高速风表测定风管出口风速,测3 次取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量),根据风管断面(直径)计算风管出口风量,并根据风机吸入风量、风管长度计算风管百米漏风率。

(3)掌子面风速测定

由于风管出口至掌子面段处于风流紊乱区,断面各部位风速差异较大且不稳定,受风管位置、作业台车、作业机械、作业人员影响较大,测定掌子面风速一般在风管出口往回风方向20 ~30 m 无明显断面变化且无大型机械设备影响风流稳定地段进行,目的在于考察掌子面风速是否符合相关规范及通风方案要求。

(4)隧道回风(总回风)

采用微速风表在距离回风口(或总回风口)10 ~30 m 无明显断面变化且无大型机械设备影响地段测定风速,目的在于考察洞内回风(或总回风)风速是否符合相关规范及通风方案要求。

测风地点应根据通风系统图具体确定。

2)测风频率

一般情况下,测风工作每旬进行一次,通风系统调整期间或瓦斯涌出异常时应加密测量。

3)测风方法

(1)全断面路线法

在低速风表底部安装延长杆,风表垂直隧道轴线沿隧道断面均匀行走,测出该次测量的平均风速,连续测量3 次,取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量)得出该断面平均风速,可根据该处有效断面积(隧道断面减去风管及测风人面积)计算该断面风量。 该方法的优点是准确性高;缺点是风表底部需配备有延长杆、测风技术要求较高。 该方法对测定风机吸入风速及风管出口风速较适用,也常用于瓦斯等级评价时隧道风速测定。

(2)多点法

根据测风处断面形状取多个有代表性的测点测量点位风速,一般为7 ~9 点,计算平均风速,连续测3 次取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量)得出该断面平均风速,可根据该处有效断面积(隧道断面减去风管及测风人面积)计算该断面风量。 该方法的优点是准确性较高;缺点是风表底部需配备有延长杆、测风时间较长,一般用于瓦斯等级评价时隧道风速测定。

(3)简易路线法

测风人手举低速风表(风表垂直隧道轴线),从左帮到右帮,再从右帮至左帮,测出该次测量的平均风速,连续测量3 次取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量)得出该断面平均风速,可根据该处有效断面积(隧道断面减去风管及测风人面积)计算该断面风量。 该方法的优点是简便、快速;缺点是未考虑断面内上、下风速差异,测量结果有一定误差,一般用于隧道风速快速测定。

(4)单点法

在隧道断面中央部位测点位风速,连续测量3 次取平均(若某次测量结果误差超出其他两次测量结果的10%,应舍弃后重新测量)得出该断面平均风速,可根据该处有效断面积(隧道断面减去风管及测风人面积)计算该断面风量。 该方法的优点是简便、快速;缺点是测量结果误差较大(一般是偏大),一般不用于隧道内风速测定,可用于风机吸入风速及风管出口风速测定。

几种常见通风系统测风地点布置示意图分别如图7.9—图7.11 所示,其他类型通风方式的测风点可根据通风效果评价需要在通风方案中明确。

图7.9　压入式通风风速测点布置示意图

图7.10　多作业面压入式通风测风点图

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图7.11　隔断压入式通风风速测点布置示意图

4)通风评价

(1)通风系统评价

评价通风系统是否符合审定的通风方案,如因施工组织调整,原通风方案已不能满足实际施工通风要求,应及时进行方案修订或编制补充安全技术措施报批。 简单的通风方案修订,先由施工单位编制后报监理审批再报建设单位备案;较复杂的通风方案修订,由施工单位编制后报监理、建设单位审批;特别复杂的通风方案修订,由施工单位编制后经过专家评审,报监理、建设单位审批。

通风系统评价内容包括通风系统稳定、通风设备(设施)完好、无通风死角、无循环风现象。

(2)通风效果评价

①风速:考察洞内风流风速是否满足相关规范及通风方案要求,如达不到要求,应分析原因,并采取措施进行处理。

②风量:根据风速测定结果计算洞内实际风量,考察洞内风量是否满足通风方案要求,是否将洞内瓦斯稀释到安全浓度以下。

③风管百米漏风率:

式中　A100——风管百米漏风率,%;

Q吸——风机吸入风量,m3/min;

Q出——风管出口风量,m3/min;

L——风管长度,百米。

相关规范规定百米风管漏风率不宜超过1%。 如以上指标不能达到要求,应分析原因,并采取措施进行处理。

5)通风方案及通风管理技术经济分析

(1)通风方案编制时的技术经济分析

编制较复杂或特别复杂的通风方案时,一般经过技术上可行方案提出、技术方案初步比选、综合技术经济分析确定最优方案。

综合技术经济分析是对相对较优的两个方案的最后比选,比选内容包括系统可靠性、通风效果、可操作性与管理难度、通风费用等方面。

综合技术经济分析与比选一般采用,头脑风暴法即由多名专家根据各自的经验确定各因素的权重以及各方案每一因素的分值,最后汇兑得出各方案的总得分,见表7.2。

(2)通风设备选型时的安全、经济问题

通风设备包括风机、风管,在编制方案时可根据计算的最大需风量以及隧道断面、二衬台车尺寸确定风管直径,根据最大计算风量及最困难时的最大通风阻力选择风机型号。

风管直径一般按风管内风速不超过20 m/s 计算,以避免阻力过大,造成通风效果不良、通风不经济。

风管质量优劣的判断主要观察风管材质的抗拉强度、受力时伸长率、风管基布涂层的密实程度、风管缝接处防漏风措施、风管接头防漏风措施等。

风机选型时,应根据计算风量、风压,对照风机性能曲线,确定风机对应的工况点是否在风机高效运行区域(风机效率≥80%),以实现保证通风效果、运行成本最优的目标。 可以通过类似工程应用实例参考判断。

风机质量的优劣,可通过观察风机叶轮与机壳之间径向间隙、风机运行时噪声、隧道长距离通风(高阻力)时风机吸入风量以及其他工程应用实例来判断。