锦屏二级水电站进水口地下洞室群的施工通风

2011-04-18汪斌

四川水利 2011年3期

汪斌

(葛洲坝集团第二工程有限公司,成都,610091)

在隧道掘进施工过程中,为了稀释和排出爆破产生的炮烟、粉尘和有毒有害气体,保持良好的工作条件,必须对隧道掘进掌子面或其它工作面实施通风。但在目前的隧道掘进施工中,对于通风机械设备的选择、匹配、风量和风速的控制上,大多还是根据经验选配。笔者以锦屏二级水电站进水口地下洞室群掘进施工为例,对如何确定通风风量及选择设备做一简单介绍。

1 地下洞室群通风设计措施

锦屏二级水电站进水口系统地下洞室群具有埋层深、直接对外的通道少、线路长、洞室群密集、通风散烟难度大等特点,在通风设计上采取了以下措施。

1.1 紧密结合洞室群布置结构及开挖方案,以引水洞及进水口事故闸门室、混凝土抗剪洞等通风难度最大的施工部位为通风散烟的重点,合理分期规划布置通风散烟系统;尽早挖通事故闸门竖井,加快空气流动,辅助通风,使洞室群内污浊空气按预定的通道排出洞外,新鲜空气不断补充进入,消除污浊空气在洞室群内滞留和相互窜通现象,确保地下洞室群良好的施工环境。

1.2 施工通风采取压入式为主,并辅以抽排方式,拟以1300m3/min大风量、3800Pa全风压强力式轴流风机进行压入式通风为主。施工过程中优化开挖程序,及早打通事故闸门竖井辅助通风,以改善地下洞群通风条件。

1.3 在施工过程中,大量使用污染小的新设备及电动设备,尽可能少用油动设备,并为采用的油动设备配装空气滤化器,采取湿喷混凝土工艺、湿式钻孔、爆破后喷雾降尘等措施来减少污染源。另外,采取配置有害气体浓度监测仪等措施,加强施工环境的安全监测,注重施工人员劳动保护工作,配发必要的防护、劳保用品,保障施工人员的人身安全。

2 通风量的确定

根据洞室施工程序、方法、施工设备配置及通风方式、方法的安排,以满足施工人员正常呼吸及冲淡、排除爆破、机械废气、有害气体等的最大通风量,并满足洞室最小风速不超过最大容许风速进行施工所需通风量和风机工作风量、风压的计算,并依据计算成果选择通风设施。以下分别以进水口引水洞第一层开挖及进水口事故闸门室开挖为例,进行通风量计算及通风机选择。

2.1 进水口引水洞第一层开挖通风量计算

2.1.1 满足最多施工人员所需风量

式中:q——洞内每人所需新鲜空气量,一般按3.0m3/min计;

m ——洞内同时工作的最多人数,施工高峰期取50人;

k——风量备用系数,取用1.25。

2.1.2 爆破散烟所需风量

稀释爆破有害气体所用风量,爆破后通风时间30min,稀释至允许范围。

式中:A——每次爆破用药量,取430kg;

L ——稀释区长度,取100m;

S ——开挖断面,取116m2;

t——通风时间,取30min;

由此计算:Q=1256m3/min

2.1.3 洞内最小风速所需风量

式中:V——开挖允许最小风速,0.15m/s;

S ——开挖断面,取116m2。

2.1.4 使用柴油机械时的通风量

柴油机械排出有害气体的数量与柴油机类型、保养状况、作业点高程、燃油种类、柴油耗量、负荷状况以及是否配有净化装置等因素有关,目前尚无准确计算方法。下面根据冲淡、排除柴油机械产生的有害气体所需通风量公式进行计算。

式中:n1——挖、装机械台数,取2;

q1——每台挖、装机械每马力排出废气量,一般为2.16m3/minHP;

n2——同时工作汽车台数,取4台;

q2——每台汽车每马力排出废气量,一般为0.84m3/minHP。

由此得:Q=1545m3/min

2.1.5 通风量的确定及风机选择

施工通风必须满足施工人员的正常呼吸需要,并能满足冲淡、排除爆破及施工机械所产生的有害气体和粉尘,按公式分别计算出各自需要的通风量后,选用其中的最大值。洞内使用柴油机械时,与同时工作的人员所需的通风量相加。

依据以上原则选定的施工通风量,除应满足洞内容许最小风速外,还应注意不得超过洞内最大容许风速。由此,进水口引水洞第一层开挖,所需最大风量为1545m3/min。

引水洞上层开挖断面较大,风阻小,宜采用大流量、中高风压风机通风。在西引1#施工支洞洞口布置1台92-1(2×75kW)轴流风机,每条引水洞洞内布置1台88-1(2×55kW)轴流风机接力,接φ1200mm风筒,向每条引水洞洞内开挖部位压入新鲜空气,通风量 2800m3/min,风压1830Pa。

2.2 进水口事故闸门井开挖通风量计算

2.2.1 满足井挖中最多施工人员所需风量

式中:q——洞内每人所需新鲜空气量,一般按3.0m3/min计;

m ——洞内同时工作的最多人数,施工高峰期取60人;

K ——风量备用系数,取1.25。

2.2.2 爆破散烟所需风量

稀释爆破有害气体所用风量,爆破后通风时间30min,稀释至允许范围。

式中:A——每次爆破用药量,取200kg;

L ——稀释区长度,取100m;

S ——开挖断面,取162m2;

t——通风时间,取30min。

由此可以计算出Q=973m3/min

2.2.3 洞内最小风速所需风量

式中:V——开挖允许最小风速,0.15m/s;

S ——开挖断面,取162m2;

Q=60×0.15×162=1458m3/min。

2.2.4 使用柴油机械时的通风量

柴油机械排出有害气体的数量与柴油机类型、保养状况、作业点高程、燃油种类、柴油耗量、负荷状况以及是否配有净化装置等因素有关,目前尚无准确计算方法,下面根据冲淡、排除柴油机械产生的有害气体所需通风量公式进行计算。

式中:n1——挖、装机械台数,取2;

q1——每台挖、装机械每马力排出废气量,一般为2.16m3/minHP;

4.3.1 学生层面（1）激发学习数学的兴趣。数学文化选修课的开设，不仅为学生提供了了解本民族数学传统的机会，还有助于学生认识数学发生、发展的必然规律，了解人类从数学角度认识客观世界的过程，培养求知、求实和勇于探索的精神，体会数学的系统性、严谨性、应用性和广泛性。这样，学生必然会对数学产生学习兴趣，真正喜欢数学，并认真学习数学。

n2——同时工作汽车台数,取6台;

q2——每台汽车每马力排出废气量,一般为0.84m3/minHP。

由此得:Q=2091m3/min

2.2.5 通风量的确定

根据洞内通风原则,进水口事故闸门井开挖,所需最大风量为2091m3/min。

进水口事故闸门井开挖从1#施工支洞和2#施工支洞进入,线路长,通风散烟困难,但顶部事故闸门室交通洞已形成循环通风,进水口事故闸门井开挖仍借助引水洞上层开挖的通风系统。

3 各主要洞室通风布置及效果

各主要洞室通风系统布置见表1所示。

表1 各主要地下洞室施工通风系统布置特性

施工过程中,通风因施工情况、交通方式的改变,洞中的CO含量也有超标的情况出现。但多次测试结果表明,CO含量一直较稳定,在6ppm～25ppm之间。进入 TZb大理岩,桩号50m后出现了H2S气体,浓度为1ppm,在爆破初期及钻孔期间,瞬间浓度变化大,但因有较强的通风,保证了新鲜风量,没有影响施工人员的正常呼吸。