复杂地下洞室群通风应用工程课件

1、复杂特长地下洞室群通风技术应用汇报内容1. 锦屏二级水电站引水隧道项目简介2. 通风环境简介3. 施工前期通风方式4. 巷道式通风5. 经验总结1.工程概述1.1 锦屏二级水电站简介 锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上。电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，全长约16.67km的引水隧洞，截弯取直获得水头。电站总装机容量4800Mw，单机容量600Mw。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。 锦屏大河湾（三大河湾之一）1.工程概述 引水系统采用4洞8机布置形式，平均洞

2、线长度约16.67km，中心距60m。4条引水洞与施工排水洞、锦屏山隧道A、B线组成了7条洞室群，总长累计118Km，平均单洞长 16.9km。480万千瓦闸首进水口厂房东西4条引水洞施工排水洞锦屏山隧道A线锦屏山隧道B线1.工程概述 1.2 工程设计简介 西端引水隧洞及东端2#、4#引水隧洞采用钻爆法施工，东端1#、3#引水隧洞采用TBM施工。钻爆法施工洞段为近圆形断面，开挖洞径13.0m14.3m，混凝土衬砌段衬后洞径11.8m，衬砌厚度4080cm。 西端4条引水洞分为两个标段，其中由中铁二局承建的C2标负责1#、2#引水隧洞施工，由武警水电部队承建的C3标负责3#、4#引水隧洞及排水洞

3、施工，与C2标相邻。C2标施工期间每隔500m设置横向通道一处，根据需要设置横向辅助通道与排水洞相连。开挖后断面衬砌后断面2.通风环境简介 锦屏二级水电站西端四条引水洞、及排水洞的通风，是锦屏电站西端引水洞隧道施工的技术难点，大断面、长洞室、内燃作业、无轨运输、污染量大。并且四条引水洞、及排水洞相互联通，形成网络，风流复杂。后部工序滞后，风管架设困难。更不容易的是1条排水洞和4条引水洞洞口设在西引支洞内，施工通风难度之大，国内罕见。 大断面：洞室全断面开挖断面约150m2，其中上部开挖断面约100m2； 长洞室：按合同东西端分界桩号，西端最终将掘进至K6+000里程； 污染量大：出于赶工需要，

4、高峰时仅1#、2#引水隧洞内将有6个开挖面(2个上部、4个下卧)，同时运行的装挖设备约10辆、25T出碴车约50辆； 洞室布置不利于通风：1条排水洞和4条引水洞均与施工支洞垂直相交，洞口位于施工支洞内，支洞口（进出风口）与引水洞洞口相距约1km。2.通风环境简介下游支洞上游支洞四条引水洞1#2#3#4#施工排水洞3.施工前期通风方式 在引水洞施工前期(K3+000之前)，C2、C3标均采用传统的风管压入式通风方式供风，C2标由布置在下游施工支洞洞口的两台轴流风机分别向1#、2#洞掌子面供风，风机选用的是2*135kw轴流风机，风管受衬砌台车所限，采用1.5m螺旋软风管，百米漏风率小于1%。相邻

5、的C3标由布置在上游施工支洞洞口的三台大功率轴流风机分别向3#、4#、排水洞掌子面供风。从掌子面返回的污风沿主洞和施工支洞排出洞外。 2*135kw轴流风机参数见下表：风机型号速度风量（m3/min）风压（Pa）功率（KW）效率%SDZ-12.5高速24005000135281%中速180047281%3.施工前期通风方式排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞轴流风机1.5m风管污风通道上游支洞下游支洞引水洞西端压入式通风示意图3.施工前期通风方式洞外轴流风机3.施工前期通风方式施工支洞内风管3.施工前期通风方式支洞与主洞交叉口风管3.施工前期通风方式掌子面附近风管3.施工前期通风方式 里程轴流风机K

6、1+000K1+500K2+000K2+500K3+000通风距离（m）0m1500m2000m2500m3000m3500m管口风速(m/s)25未测未测11.58.14.2管口风量(m3/min)2400未测未测约1200约850约450排污风速（m/s）未测未测0.200.140.07出碴时能见度（m）200m200m150m100m50m压入式通风的效果： 在引水洞施工洞挖K2+000之前，通风质量较好，洞内平均污风排出速度大于0.2m/s，能见度大多也都在200m以上。但随着洞挖的深入，通风效果急剧下降，特别是在换成巷道式通风之前(里程约K3+400左右)，最差时洞内能见度不足10m

7、。各里程段实测洞内通风参数见下表：3.施工前期通风方式引水洞西端采用压入式通风方式的评价： 1、在施工前期采用压入式通风取得了比较好的通风效果，通风的成本也比较低廉且方便管理，并且不需要和相邻标段协调共用施工支洞的问题； 2、由于施工支洞与主洞垂直相交，决定了风管在通过交叉口时必须转90度角，造成风损很大。同时受后部衬砌台车所限，不能采用大直径风管（1.8m），对供风量也是很大的限制；3、引水隧洞下卧滞后于上部开挖超过1km，在下卧开挖爆破时必定造成风管损坏，解决的办法是在前一个通道将风管拐入另一洞，在下一个通道时又拐回来，这样实施的结果是风量损失更加大；4、由于压入式通风自身的缺陷（无法突破

8、长度瓶颈），且受现场布置及施工方式（上述2、3条所述）所限，它在引水隧洞能够满足施工需要的通风距离不能超过3km。因此必须改变通风方式，结合现场实际情况改压入式通风为巷道式通风。4.巷道式通风4.1 通风方式选择 引水洞西端C2、C3两相邻标段在洞挖超过K3+000里程后都面临了相同的通风问题。但由于两标段4条主洞加1条排水洞的洞口都位于同一施工支洞内，且在K3+000m之后每隔1km就有一条横穿5条洞的横向交通洞。由于上述两个问题的存在，决定了C2、C3标均不能独自采用巷道式通风解决自身的通风问题。因此在我方的积极推动下，业主协调西端5条洞采用联合巷道式通风。 由于4条引水洞后部存有衬砌施工

9、工作面，而排水洞已开挖的洞段主要作用是解决交通和排水，因此西端联合通风方案定为4条引水洞进新鲜风，排水洞排污风的联合巷道式通风方式。4.巷道式通风4.2 通风总体方案 总体方案是从下游施工支洞洞口处开始安设射流风机，将洞外新鲜风引入，使施工支洞内形成由下游至上游的新鲜风流，到四条引水洞与支洞交叉口，通过设在四条引水洞的射流风机分别向四条引水洞的掌子面方向提供新风，然后分别在横向交通洞（对于通风来说就是横向排污风通道）对应的四条引水洞后方设置轴流风机，将新鲜风通过风管压入到四条引水洞掌子面和排水洞掌子面，从四条引水洞掌子面返回的污风通过设在横向交通洞内的射流风机引向排水洞，并同从排水洞掌子面返回

10、的污风一起通过设在排水洞和下游施工支洞内的射流风机吹出洞外。（通风布置详见下页图） 4.巷道式通风排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞轴流风机1.5m风管污风新鲜风射流风机上游支洞下游支洞引水洞西端联合巷道式通风示意图横向交通洞4.巷道式通风4.3 风机的选型 (1)射流风机的选型 射流风机选型准则为：当隧道空间允许时，选择所能安装的最大尺寸的射流风机。大尺寸射流风机所能提供的推力比小尺寸射流风机大。在总推力相同的条件下，选用大尺寸射流风机时，风机的数量将比选小尺寸风机少。因而可以降低射流风机的总投资。通常每组射流风机都设有就地控制箱。风机数量减少后，就地控制箱的数量也相应减少。射流风机所用耐火电缆

11、十分昂贵，风机数量的减少可以大大降低耐火电缆的费用。由于风机数量的减少，还将节省设备的安装、运行管理、维护等费用。本隧道选用的是75kw“穿山甲”牌隧道专用射流风机，风机参数如下： 4.巷道式通风风机直径1250叶片功率72kw空气流速41.6m/s风量2880m3/min轴向力矩481Nm轴向力2250N轴向力/单位功率31.6N/kw功率/基本负载12.1kw/bl体积能量比38.3m3/min/kw噪声指标78Lp10mdB（A）电机功率75kw风机参数4.巷道式通风4.3 风机的选型 (2)轴流风机的选型 单个引水隧洞风流速度按0.3m/s来考虑，上部开挖断面为100m2，则单个引水隧

12、洞需风量为0.3*100*60=1800m3/min。考虑一定富裕量和前期压入式通风拆除后已有的设备资源，配置2*135kw双速高效隧道节能风机。风机参数如下：风机型号速度风量（m3/min）风压（Pa）高效风量（m3/min）功率（KW）效率%绝缘等级防护等级SDZ-12.5高速240050002400135281%FIP54中速1800180047281%FIP54轴流风机参数4.巷道式通风4.4 风机的布置 风机的布置遵循如下原则：(1)按照进风洞少、污风洞多的原则进行布置射流风机。 (2)按照有轴流风机的洞多、无轴流风机的洞少的原则进行布置射流风机。(3)轴流风机布置在横向污风通道后方

13、处(距通道80100m)，并通过软管分别将新鲜风送到各洞的掌子面处。 (4)紧靠轴流风机后方在200m范围宜设置一台射流风机，以加速风流速度 。4.巷道式通风进风支洞内射流风机引入新鲜风4.巷道式通风引水洞内射流风机将新鲜风引向掌子面方向4.巷道式通风横向交通洞后方的轴流风机将新鲜风压入掌子面4.巷道式通风掌子面返回的污风经设横向通道内的射流风机压入排水洞4.巷道式通风污风经设在排水洞和上游支洞内的射流风机排出洞外排水洞射流风机上游支洞射流风机4.巷道式通风4.5 巷道式联合通风的效果： 引水隧洞开挖到K3+400左右时西端开始实行巷道式通风，时间在2010年4月。目前1#、2#洞洞挖进程已超

14、过K4+500，联合通风方案已经运行8月有余，其中前3个月为通风系统调试改造阶段，之后正式运行。目前通风系统运行正常，洞内空气质量良好，主洞内平均风速大于0.2m/s，施工支洞及排水洞内平均风速24m/s。开挖爆破后5min内掌子面50m范围内即清晰可见，出碴时引水洞内能见度大于150m。各里程段实测洞内通风参数见下表：4.巷道式通风里程K3+500(调试阶段)K4+000K4+500通风距离（m）4000m4500m5000m1#洞排污风速(m/s)0.30.280.271#洞后部风速(m/s)0.150.160.191#洞进风量(m3/min)90096011401#洞出碴时能见度（m）1

15、50m150m150m2#洞排污风速(m/s)0.360.330.312#洞后部风速(m/s)0.220.210.252#洞进风量(m3/min)1320126015002#洞出碴时能见度（m）150m150m150m进风支洞风速(m/s)2.452.952.84出风支洞风速(m/s)2.682.812.66排水洞内风速(m/s)2.93.123.05实测巷道式联合通风运行状况表4.巷道式通风2#引水隧洞K4+000里程开挖施工(能见度200m)4.巷道式通风进风口和出风口对比下游支洞进风口上游支洞出风口4.巷道式通风2#引水隧洞K4+000里程出碴施工(能见度150m)4.巷道式通风5.经验总结 引水洞西端的联合巷道式通风是在辅助洞已经取得的通风成果基础上结合引水洞的实际情况实施，通过半年多的调试与运行总结经验如下： 1、目前引水洞洞挖里程超过4500m，通风距离约5000m，通风效果良好，事实证明巷道式通风适合于有两个以上露头的超长地下洞室群； 2、通风距离与通风的效果无反比关系，在做