小断面隧洞通风系统设计

结合烟岗小断面引水洞谈隧洞通风系统设计摘要:介绍了鸭嘴河烟岗水电站引水洞通风系统的设计及施工过程中根据实际需要作出的改进，简单论述了通风机功率的计算，为类似的小断面隧洞通风提供借鉴和参考。关键词：小断面隧洞；通风系统；设计1、工程概况及施工特点烟岗水电站首部枢纽工程位于四川省凉山州木里县烟岗沟河与鸭嘴河交汇处下游约100m处,工程建成后鸭嘴河河水将通过布置在鸭嘴河左岸山体中的引水洞输送至厂房。引水洞为有压洞，由进口渐变段，洞身段及出口渐变段组成。本标引水洞包括12m进口渐变段和5828m洞身段，总长5840m，并通过三个工作面进行开挖，三个工作面分别为引水发电洞进口、1#施工支洞和2#施工支洞，如图2。引水洞设计引水流量23.6m3/s，洞径为3.0～3.6m，过水断面为圆形，隧洞的比降为1/3000，洞身钢筋混凝土衬砌段和锚喷段的最大流速分别为3.34m/s和2.08m/s。2、初步确定通风方案引水洞长而且断面小，根据实际情况采用无轨出渣方式，出渣车尾气和爆破烟尘致使洞内不能正常施工，为降低洞内粉尘浓度，排除有害气体，必须加强洞内通风，使有害气体的浓度降低到允许浓度。初步确定在距离进口工作面和1、2支洞口20m的位置安置2×55kw（风机型号：SFD-Ⅰ-NO.11）风机向洞内压入式通风。3、通风系统的校核3.1引水洞通风标准主要由以下6个方面确定3.1.1有害气体洞内空气中的有害气体主要有CO和NxOy、H2S、SO2及柴油机械排出的尾气等。这些有害成分的来源主要是：爆破产生的炮烟、柴油机械工作时所产生的废气及各种可能发生的火灾事故产生的毒害物质等。各个成分的最大允许浓度参见表1。表1洞内空气卫生标准舍气体名称躺体积浓度禾重量浓度产%楚pp殿m扶（额即登10质-6聚）绸mg/m³锯氧敬气芒O晓＞巨20悬二氧化突碳色CO需2拣＜陕0.5自＜灿5000.0狠＜劈10护一氧化漫碳短CO估＜凭0.0024缠＜埋24.0任＜起30青二氧化缝氮弃NO恢2怠＜威0.0002借5妥＜漠2.5很＜栋5炉二氧化尤硫饭SO饶2绳＜友0.0005戒2影＜听5.2黑＜羞15屯硫化长氢碎H缩2子S啊＜洪0.0006赢6均＜军6.6得＜进10呆三氧化二管氮献N丸2拣O香3该＜雾0.001魔甲牵烷蛇CH卫4静＜洗1储丙烯醛芳＜行0.3稀甲醛笋＜悦3.03.1.2粉尘粉尘包括在施工过程中所产生的一切粉粒散状物，主要来源于在爆破时产生的岩石粉末及喷混凝土临时支护中的水泥细颗粒等。飞扬在空气中的粉尘量的规定见表2。表2风源含尘量容许浓度艰粉恐革尘膝彻种庸亭类扇容许浓度（牧mg/m³载）企含阵有叨10浑%姥以上游离二氧妖化硅的粉尘（汪石英、石英岩彻等）滋2蚁含纯有厦10把%叨以上的石棉粉万尘零2绘含舍有佩10贩%爷以下游离二氧巩化硅的滑石粉盆尘烈4筋含到有泽10仓%六以下游离二氧婚化硅的水泥粉纪尘层6队游离二氧化硅燕含量减在使10糖%菠以下，不含有衣毒物质的矿物挺性和动植物性肾等其它粉尘和文煤尘镜10真含贴有蝶80聪%究以上游离二氧炮化硅的生产粉海尘节1戚3蜻.1.3凡空气温度卫洞内空气温度吼一般不超迈过串2村8铲℃泳。当空气温度免和相对湿度一罚定时，提高风浴速可以提高散阁热效果。温度六和风速之间应驴有适宜的关系盏，其适宜对应发关系见诵表上3修。增表抗3铁扭炭梨沿温度和风速的脉适宜关系止空葡轮气甜彩温简怀度才（育℃忍）杂适宜风速硬（军m骨/蛋s吸）碎＜经15争＜灵0.5夜1封5寇～首20法＜表1.0稀2蔽0刊～缠22统＞乐1.0溪2胞2应～曾24刊＞欠1.5狸2糕4药～柔28爽＞轿2.0驱3奖.1.4踩风量要求南在洞内施工的氧人员每人每分鸣钟最少供应新崇鲜空跨气表3m坏³么。森3卫.1.5刺风速要求亏洞内的供风风济速不能过高也踢不能过低，如删果风速过剖高，将会使洞坝内已经落地的恒粉尘到处飞扬畅，对人体呼吸候造成一定的困韵难；蜜如果风速过低椅，不能将洞内门的温度降低，藏且饶洞内新鲜空气追不足。葵本工程诚洞内的最低风醒速应不小于覆0.25吧m盘/阳s境。最大容许风酸速见叙表府4江。辩表拔4抖脸三嘉接离洞内最大容许鄙风速沾井汤们蚀巷扛添砖名拜忌番称虽最大风速嘴（铃m箭/怒s窃）递平洞、竖井、傍斜井工作面春4潜运输与通风洞漫6僚升降人员与器样材的交通井寿8推出渣井傻12佳专用通风洞、老井纯15悬3报.专2梯工作面所需风妙量的确定岸根据引水洞施筒工的实际情况驶，洞内工作面毙所需风量主要柜由以下几方面姜决定。蚀3痛.2.1轰洞内施工人员脖所需风量容式中踪Vp粉—概施工人员所需决风量烟，陕m³/mi郊n挥；日课vp牢—散洞内辜每人所需新鲜盆空气量，沃按虎3m³/mi爬n假计；策叛饭m各—师洞内裕单面今同时工作的最错多人数（本工广程涉为店1鉴5园人）界；旬K拌—律风量备用系数岩，取粘用家1.1圣0达～捆1.15局，啊取厚1.15杂。驴Vp队=3×1古5手×1.15=涉51.75丘m³/mi氏n土3壶.2.2岔按同一时间最非大炸药量计算偷式昨中冰爪V发—恨按同一时间最携大挤炸钩药量筝爆破铺所需通风量焦，改m³/mi座n斯；窝Q拌—腾同时爆破的炸脉药量叙，傍k愿g洁；桨S盼—引炮烟充盈隧洞暗开挖断面的面稳积搞，君通过对现场查滋看，隧洞断面漆面积前为晌14.21鼠㎡誉，爆破之后，厚炮烟几乎充盈找整个工作面，贡所汉以汇S字取隧洞工作面嘱面积曾；扔L替—洞为炮烟抛掷区变域炮，通过对现场肯实际情况的查耕看，星取介100m端；苏t贪—崇通风时间透，蓄min削，喇取某30min辽。至根据现场实际帅情况，按引水缸洞全断面每循储环进轨尺敲2.2惩m探，石方开挖量谎为室31.26m笛³聚，炸药用量煤为寿1.2kg/携m湿³高，晋则僵Q=37.5倦1k梅g椒：鞋t热为通风时间，休取扰t=30mi卡n剖；曾V=阔423怎×扯0.26=1盯09.98项m³/mi购n脏在高海拔地区伞（引水洞平均滥海拔播为哲3100辱m较）应，排尘通风量驼不做高程修正并，但起爆破搅散烟风量需作湾修正。高程系栽数笔K源见傻表盘5垒。假表闭5苦竞龄生画石吓高程系禽数冠K都海拔高粒度乓H塑（尽m谦）门K万海拔高诊度晴H者（挣m榨）货K承0族1.0霉3000漏0.7239赵1000仙0.8983旧3500病0.6858茂1500异0.8507爹4000绳0.6496豆2000货0.8051闲4500落0.6174摇2500籍0.7639劣5000椒0.5840搏所以按同一时汗间最大炸药管量集V支/名=V/0.7烛239=15元1.93丈m³/mi吐n知。违3贫.2.3踢达到咏洞内最小风速凶所需风量诱式中烛怖Vd川灶—献斤保证洞内最小雨风速所需风量香，紫m³/mi孩n炭；捎Vmi迎n沉—焦洞内允许最小骗风速，小断面破隧洞不小须于僚0.25m/淘s税；踢Sma丝x棚—联隧洞的最大断萄面积，㎡拾，呆为号14.2裳1育㎡谱。抵Vd爬60×0.2黄5×14.2恰1仙＝肿213m³嗓/min两3尸.2.4偏使用柴油机械判时的通风量脆根据工程的实极际情况，本工殊程采用无轨运房输，装渣使蜓用作ZL30B捉-备Ⅱ乘型装载机聚，功率精为印86kw夹，洞内运渣采狠用枯功率为转24.3k伸w充的自卸农用车上，最多时为蚂3类辆。瘦Vg=v原0洪N盈式中姻Vg丈—重使用柴油机械省时的通风量粱，毅m³/mi溉n固；糕v角0拐—厕单位功率需风米量指标，取幻用北4.1m³/政kw.mi歇n悬；雷N阁—刑同时在洞内工纠作的柴油机械同的总额定功率品，显kw缩，蓄。金Vg仪=4.1阅×化（姻3命×24.3+屈8腊6右）像=瓣651.49铃m³/mi森n亚。扫施工通风必须吃满足施工人员沟的正常呼吸需尝要，并能满足修冲淡、排除爆交破及施工机械耻所产生的有害离气体和粉尘。鹅由此可知，洞档内所需通风量瞎是由柴油机械题工作时决定的陶，菌即插651.49绝m³/mi功n漂。由由于引水洞处迁于高海拔地区指（平均海拔岗为雹3100蜂m席），所以根据惑图熔1蹈，确定高程修脂正系数为哲2.台3绞。博供风管漏风系板数杠P越取僵1.骑2步，百米漏风率下：姥按置η匆=0.15期%妹，最远供风距死离颠L=1200齿m棚计算，洞内使御用柴油机械需昌要供风量舅为臂651.49麻m³/mi陡n国。蔽吩材旋羊西庭嫌明跑图军1椅喜使用柴油机通姑风量高程修正艘系走数室V耀供闹=P×Vg械×陆（颗1盲+经η强）障L/100既×2.3侵=1830.汗75m³/m宝in铅3.3筝、朗阻力计算堪派摩擦阻力喂本工程采鹊用买PV帜C壮拉链式软风管彻，直云径友D=1.3泡m夸，管节近长寿100纤m做。风流在管道米中呈完全紊流靠，杰λ煌与悦R昏e羽（雷诺数）无也关。豆管道光滑惩值吗K=0.00眉1桥，刚则像α葡=那λ何×交ρ驰/膝8绢，式法中荒λ钢=1/[1.饮74+l融g佳（弟D/杀k涨）论]苏2芝；得ρ夏=0.122自沈2随/m泡4燥。挖得边出夏α倚=桂0.0006兆4谷7遮，慌L=1200仍m捧。风管周语长起U=4.08匙4胀m丛，保S=1.32芦7棉㎡。餐则，风管中风士流在完全紊流男状态下的摩擦秒阻力任h件摩视=赤（往α借×L×U×V惑g佩）坦/S亚3蓝=159.9秆8mmH孔2蹲O秃3.3飘.2赔局部阻力姥采用直购径弹D=1.3员m样的风管，烦管道内局部阻赵力系禁数至ξ买取姓0.伙3姜，旨则笔：仿h硬局相=居ξ惨×V匀g姨2抗×D兵/阻（报2g×S挺2粥）也=冈1.33m律mH秀2椅O龙3.3蛾.3讲总阻力雄h展总培=159.9嚼8+1.33芳=161.3塘1mmH蚕2剩O界。亡4蒙、通风设备浓功率的计算代风机功率递：麦N=B×嫌V抗供聪×杂h沸总竭/堤（涌10谨2座η朗）塞式秀中共:啦B辜为通风机安全芦系数采习用蜓1.0疮5边；肥B宣1呢为电机安全系偏数采弯用娇1.隆2缓；裂η交为通风机效率滴取按0.妙7蚂；钥η蚕1叨为电机效率蛙取许0.马8尼。证则草：骤N=1.05虽×1830.袍75/60×催161.31轨/(102×寿0.7)=7固2.38kw汗电机功率啦：变N1=N×B学1绞/吐η翅1=72.3偷8×1.2/栋0.8=10苹8.57k关w类。堂5讯、校核结论及隙通风系统改进辜5狗.鬼1耀校核结论晌根据复V借供迈=摘1830.7闲5m³/m焰in渠时胞所需的电机功顾率和风机功率抚，选择失型号自为腹SFD玻-册Ⅰ怨-NO.1袋1眉的痒2×55kw宋风机扮（技术参数：央风量线为申1950双m³/min棵，功率红为尸105k扒w肚，电机功率姜为轧110k仔w僵）浙并且采用压入嘴式通风，最远莲通风距离语为月1200贤m椅，能够满足洞逼内施工需风量勤的要求。充5担.2抵通风系统改进懂在距隧洞进口倾和施工支洞口辱20m答分别设谱置帆1皇台例2×55kw狂轴流式通风机绕能够满足洞内绢施工的需要，环但为加快开挖繁掌子面附近空貌气置换速度，丙加快洞段开挖扯工序跪循环扑，痛当保进口倍开挖长度大于适1200m捕及支洞单侧开搅挖长度大于叔600纷m垮时找，在开挖面增侮设令1落台榴22kw银通风机向外抽耳风。脾送风管口距掌投子歼面雷1苹0夜～炸15辛m断，石抽风管口叫距掌子棕面坛5别0赛～艇80献m葛往外抽风，以彩使掌子面形成绣良好的空气循演环，确保空气才新鲜痕，风机布置如帽图和2怪。橡图羊2浑引水洞开挖工季作面及风机布忧置示意图6、结语纱通过在鸭嘴河石烟岗电站引水雷洞中对通风方末案进行科学合符理的设计，即份能满足洞内人马员、柴油机械候施工作业的要摊求，保障了作故业人员的职业抚健康，