参考資料-2　換気量について

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こうごかつもと
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1 参 2 換気量についてずり出し方式により換気量が影響をどの程度受けるかを検討するために影響要素による換気量を試算するこれにより換気量が何に支配されているかを調べる 1) 換気量算出の検討項目山岳トンネル工事における換気量については一般に以下の項目について検討する 1) 自然発生ガス酸素欠乏空気に対する換気量 2) 発破の後ガス及び発生粉じんに対する換気量 ) ディーゼル機関に対する換気量 4) 吹付けコンクリート施工時の換気量 5) 作業員の呼気に対する換気量 6) 坑内風速 7) 温熱対策としての換気量 8) 有害物質が重複している場合ここでは特殊条件下の場合は除いて 2)~6) について検討する 2) 発破の後ガス及び発生粉じんに対する換気量発破に関する後ガス及び発生粉じんの対策としての所要換気量は次式で示される Q = max( Q 2 2, Q a 2b ) Q 2 a Q 2 : 所要換気量 m /min Q a2 : 後ガスに対する所要換気量 m /min Q b2 : 発破粉じんに対する所要換気量 m /min = K V α t Q 2a : 所要換気量 m /min K: 換気係数 0.4( 排気方式 ) V:1 発破による有害物質の発生量 m 有害物質の発生量 V = AT Δl β X A T : トンネル掘削断面積 m 2 Δ l :1 発破の掘進長 m β: 地山 1m に対する火薬使用量 kg/m X: 火薬 1kg により発生する有害物質量 m / kg 参 2-1

2 表 1 発破後ガスの標準発生量 (m / 火薬 1kg) 爆薬の種類有害ガス発生量一酸化炭素 (CO) (m /kg) 窒素酸化物 (NOx) (m /kg) 2 号榎ダイナマイト含水爆薬その他ダイナマイト AN-FO * 爆薬が 1 種類で許容濃度を CO:50ppm NOx:25ppm とすると網掛け部が換気対象の有害ガスとなる Q2 b α: 換気対象有害ガスの管理目標濃度 (CO:50ppm NOx:25ppm) t: 所要換気時間 15min = K E t Q 2b : 所要換気量 m /min K: 換気係数 0.4 :1 発破による粉じんの発生量 mg 粉じんの発生量 = AT Δl β X ' A T : トンネル掘削断面積m2 Δl:1 発破の掘進長 m β: 地山 1m に対する火薬使用量 kg/m X : 火薬 1kg により発生する粉じん量 2000 mg/kg E: 粉じんの管理目標濃度 ( mg/m ) t: 所要換気時間 15min なお通常の火薬の使用量割合は 2 号榎 7% 含水爆薬 88% ANFO 5% であるがここでは含水爆薬と増しダイに AN-FO を使用した場合を対象とする参 2-2

3 以下に標準的なトンネルにおける換気量の計算を示す表 2 発破の後ガス及び発生粉じんに対する換気量火薬の種類含水爆薬含水爆薬 ( 親ダイ )+AN-FO 爆薬 ( 増ダイ ) 区分地山区分記号単位 B CⅠ CⅡ D B CⅠ CⅡ D 条件工法全断面補助ベンチ補助ベンチ上半全断面補助ベンチ補助ベンチ上半 1 発破の掘進長 ΔL m 掘削断面積 A m 換気係数 K 換気時間 t min 地山 1m 当り火薬量 ( 含水 ) βe kg/m 地山 1m 当り火薬量 (AN-FO) βa kg/m 使用火薬量 ( 含水 ) kg 使用火薬量 (AN-FO) kg 後ガス有害物質 (CO) 発生量 Vc 10 - m ,580,75 2, 有害物質 (NOx) 発生量 Vn 10 - m ,654 2,201 1, 有害物質 (CO) 対する所要換気量 Q2ac m/min ,976 1,800 1, 有害物質 (NOx) 対する所要換気量 Q2an m/min ,898 2,47 1, 粉じん火薬 1kgによる発生粉じん量 X' mg/kg 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 粉じんの管理目標濃度 E mg/m 粉じん発生量 mg 60, , ,800 60,000 42, , ,000 80,000 発生粉じんに対する所要換気量 Q2b m/min,200 1,920 1,56 5,840 2,400 1, 総合所要換気量 Q2 m/min,200 1,920 1,56 5,898 2,400 1, 参 2-

4 ) ディーゼル機関に対する換気量ディーゼル機関に対する換気量は次式で示される Q = ( H q α ) + ( H q α ) + ( H q α ) D D Q : 所要換気量 m /min H : ショベル系の総出力 kw H D : ダンプ系の総出力 kw H E : その他機械の総出力 kw q : ショベル系の出力当りの換気量 m /(min kw) q D : ダンプ系の出力当りの換気量 m /(min kw) q E : その他の機械の出力当りの換気量 m /(min kw) α : ショベル系の負荷率 α D : ダンプ系の負荷率 α E : その他の機械の負荷率表所要換気量と負荷率 D E E E ディーゼル機関搭載機械の種別実出力当たり換気量 q(m /(min kw)) 排出ガス対策型建設機械道路運送車両法排出ガス規制適合車第 1 次基準値第 2 次基準値 H9 年 H15 年適合車適合車負荷率 α ショベル系ダンプ系 ( 坑内用 ) ダンプ系 ( 普通 ) その他機械ずり出し使用機械組み合わせずり積み機ホイールローダ山積み.0m 1 台 (19kW(262P)) ずり運搬ダンプトラック 20t 4 台 (170kW(21P)) 換気計算仮定機械組合せは上記の組合せとするその他機械は計算には考慮しない出力当たりの換気量の算出は排出ガス対策型の値を採用計算結果 Q m /min = + = = + = 1 次基準値採用の場合 ( ) ( ) 106 Q m /min 2 次基準値採用の場合 ( ) ( ) 85 参 2-4

5 4) 吹付けコンクリート施工時の換気量吹付けコンクリートの粉じんを対象とした換気量については発生粉じん量が不明確なため理論値はない現在あるのは平成 14 年ずい道等建設工事における換気技術指針であるこれは工事現場で得られた粉じん濃度の測定値と切羽換気量より推定した粉じん発生量から算出したものである掘削断面積から求めるようになっている Fo = α 90 Q a = 4 ( ) Fo Ga A t Q 4a : 所要換気量 m /min Fo: 吹付け作業時の粉じん発生量 mg/min 90: 定数 mg/min/m 2 A T : トンネル掘削断面積 m 2 Ga: 管理目標濃度.0 mg/m α: 粉じん発生量低減対策により低減効果係数 (α=0.5~1.0: 粉じんが発生する状態が吹付けコンクリートの施工条件コンクリートの配合粉じん抑制剤による効果などによって大きく異なることから諸条件をみて設定する ) 例 :α=1.0 粉じん抑制剤の使用等の特別な発生源対策を行わない α=0.75 粉じん抑制剤の使用等の特別な発生源対策を行った場合 α=0.5 粉じん抑制剤の使用等の特別な発生源対策を十分に行った場合粉じん抑制剤を使用するとして低減効果係数を 1.0 で計算すると ( 90 90) 8100 Fo = 1.0 = mg/m 8100 Q 4 a = = 2700 m /min となる 5) 作業人員に対する換気量人間の必要酸素量から計算すると 1 人当り約 0L/min 程度の空気量が必要になる一方排気中の CO 2 濃度から必要な空気量は約 00L/min 程度であるこの値は他の換気量計算からすると非常に小さく無視できるぐらいの値であるこれをもとに換気すると値がちいさすぎて坑内風速がほとんどない状態になるそこで換気計算の上では 1 人あたりの所要換気量を m /min としている Q p = G N Q p : 所要換気量 m /min G: 作業人員 1 人当り所要量.0m /(min 人 ) N: 坑内作業員数 20 人 Q = 20 = 60 m /min p 坑内作業員数を 20 人としても小さい換気量である参 2-5

6 6) 坑内風速坑内を風が動いているために必要な風速として一般には 0.m/sec 必要と言われているこれを適用すると = 1620 m /min 程度の換気量になる 7) まとめ算出した換気量をまとめると以下の通りである表 4 所要換気量のまとめ対象条件必要換気量 m /min 備考発破後ガス 90m 2 B 地山含水爆薬 480 換気 15 分 AN-FO 使用時,898 換気 15 分発破粉じん粉じん管理目標濃度 mg/m,200 換気 15 分ディーゼル機関ずり出し時 1,06 第 1 次基準値ずり出し時 85 第 2 次基準値吹付けコンクリート粉じん粉じん管理目標濃度 mg/m 2,700 呼気坑内作業員数 20 人 60 坑内風速より 0.m/sec 確保 1,620 注 1) 発破の後ガスは AN-FO を使用すると大幅に増える全断面で B 地山 1 発破進行長 2mの場合約 8 倍の,898m に増える但し C 地山では例え AN-FO を使用しても 1,920 m である発破粉じんに対しては大きな値であり発破後の換気時間を長くとる必要がある注 2) ディーゼル機関に関しては現状では大きな値ではないなお上表の値はずり出し機械のみを対象とし他の機械 ( 例えば覆工その他資材運搬等 ) については計算から外しているしかしながらいずれ 2 次基準値対応になるにしたがって更に小さい値になる注 ) 吹付けコンクリートの値がやや大きい粉じん抑制剤の効果を最大限見込めばこの半分にはなるただし最近坑内環境の基準値がさらに厳しくなることが予想されるしたがって最終的には上表の値より大きな換気量になる過去の山岳トンネルではずり出しはレール工法が主体であり積み込み機もエアー式だったため換気の対象は発破の後ガスであったその後タイヤ工法が普及するにつれディーゼルエンジンの排気ガスが問題になるようになったさらに NATM の普及で吹付けコンクリートにより発生する粉じんが問題になってきた最近ではじん肺問題の解決のためにも作業環境が厳しくなり換気量の決定要因としてはほとんどが粉じん対象になってきている上記の計算結果はそれを裏付けているまた最近の現場における換気量は従来に比較すると数倍になっている風管についても従来は最大径 1000mm 程度であったものが最近では 1600mm 程度のものが多くなっている工法に大きな変化が無く環境改善を考えれば換気量はさらに大きくなろう今後も工法と坑内環境の改善は解決すべき大きなテーマである参 2-6

参考資料-2 換気量について

参考資料-2　換気量について