高原地区水电站引水隧洞施工通风设计

高原地区水电站引水隧洞施工通风设计摘要:对西藏**电站引水隧洞施工通风量进行了计算、分析和布置，得出了高原地区水电站引水隧洞施工通风的一些共性特点。关键词:高原地区；引水隧洞；施工通风量计算；施工通风布置1、前言随着水电建设高峰来临，各地出现了一大批引水式电站，引水式电站施工有许多共同点，引水式电站引水隧洞大多很长，从5km～15km，其施工总工期往往由引水隧洞控制，大量工程实践说明，长引水隧洞独头掘进长度基本在1km～1.5km之间，施工通风一般采用风管式通风（无平行坑道作通风通道），风管式通风分为压入式、抽出式和混合式，由于引水隧洞往往具有纵坡小，断面不大等特点，而且高原地区洞内空气稀薄，应尽量避免柴油机械进洞，上述因素决定了高原地区引水隧洞施工采用有轨运输是快速施工的有效和合理的方案，而混合式通风的特点决定了其适合于有轨运输。**电站厂位于西藏自治区藏中地区，其引水隧洞全长5345.95m，为圆形断面，内径5.2m，进水口底板高程4425m，隧洞末端底板高程4340.00m，隧洞纵坡为1.59446%。根据地形地质条件，引水隧洞施工布置了3条施工支洞，其中1＃、2＃支洞间主洞长度为2169.90m，为引水隧洞施工的控制段，独头掘进最大长度1177m。设计采用风钻钻孔全断面开挖，有轨运输出渣，通风方案采用混合式通风。本工程地处海拔4300m以上，其需风量计算须做较大修正，而从出渣方式、掘进长度及通风方式等方面综合考虑，其施工通风设计具有一定的典型性，故本文以期通过本工程引水隧洞施工通风设计，得出一些高原水电站引水隧洞施工通风的共同结论。2、通风量计算2.1基本数据全断面钻孔爆破，设计最大开挖断面S＝32.17m2，循环进尺△L＝2.5m，炸药单耗量查定额得1.45kg/m3。一次爆破炸药总用量Q＝1.45×△L×S＝116.62kg。爆破炸药折合成CO体积B，一般采用40L/kg。2.2计算过程根据《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（以下简称规范），地下建筑物开挖时需风量，应根据多方面要求分别计算并取最大值，即：Qr=max(Qr1,Qr2,Qr3,Qr4)式中：Qr1—满足供给洞内同时工作最大人数新鲜空气所需风量；Qr2—满足供洞内最小风速所需风量（即排尘风量）；Qr3—一次爆破后20min内将工作面有害气体排出或冲淡至容许浓度所需风量；Qr4—排除洞内柴油机械有害气体排出所需风量；由于本工程采用有轨运输，进洞柴油机械较少，故计算时可忽略Qr4，仅比较Qr1～Qr3。（1）按同时工作最大人数计算Qr1=Qpmk脸式中晒Q押p乔为洞内单人所影需新鲜空气次，取赛3m末3泉/min三，政m肆为刻同时工作最大电人数捕，冤取胃8扣0颜人皆，钩k沾为风量备用系窃数巩，鄙取恨1.15矮，河经计算爱，详Q鱼r1责=魂276m折3赠/min腥，第规范同时规定桃，当洞井海拔匙高程在忙1000m耻以上时，施工煎人员需风量应长乘以高程修正岸系牵数贫1.竹3原～咬1.5叮，考虑到本工袍程高海拔貌的泻特点湿，高程修正系呼数塘取婶1.5窄，吸故床，伤Q龟r1悼=秋414党m描3撕/min铺。掉（字2鹰）按最小风速药计算龙Q怀r别2洁=材60v此min吐S释式中锻v村min等为洞内该允许最小风速税，搞为脉0.15剑m埋/巾s愤，辅经计算括，级Q裳r夜2齐=榜290求m描3誓/mi影n趣，漫因潮排尘所需竞风速不随高程初改变茧，悟故欧规范祸规定数最小风速捧需风量系不作高程修正狗。要（新3霜）按斥爆破散烟议计算贞本工程通风措埋施采用混合式器，混合式通风穗的计算方法为阿先确定混合压迷入式的风量显Q换r轻3袖压榜，在此基础上冲乘杏一个皮1.睡2艳～逢1.25先的系数作为意混合右吸出笔式的风量籍Q歪r极3象吸园，朵故爆破散烟风洪量计算以压入榨式通风计算为轻基础兽。歉①汪压入式通风豪计算默压入式稻爆破散烟需风确量的理论及计授算公式繁多蒜，以前采用腥静态但稀释理论断进行估算，嫩即拳Q引r3刺=露5QB/t卡此计算式语仅考虑爆破药做量寄及通风时间辩，而辰由于烟尘的排侄出过程析不是单纯的稀钩释过程券，爆破后稀释征的同时仍有大量高浓度转烟尘灾被风流卷走宰，醉导致屯此公式计算值坟往往偏大爷，其首计算理论基本率已淘汰交。础目前主流理论咐是牲烟尘的排出既炕有主风流的运炊移作用技，又有风流紊仙流的扩散作用捡，散烟是两者辽的综合过程污，率根据以上半原理忽，国内外众多捕科学家交通过大量理论华研究及实践证林实推导出晌大量涝公式傲，其中最具代扬表性用同时在我国交洞通、水电式、例采矿等部门应钉用也最多把的是戏沃诺宁公式、新穆斯铁立公式雀及午矿井通风公式韵。代(耳a)姿B.H僻.毯沃诺宁锦利用流体动力睁学理论完解决通风过程香的计算问题陡，使局部通风另排出炮烟的过洋程板得到了理论上挡的解释及论证饶，挡其公式如下肆乔鄙栽均（很2梅-架1悦）屿式中欣L勤1育为炮烟抛出带主长度东，即压风管口胸风流能北直接蛙作用皂到炮烟上的最戒大距离张，推L很1旨＝翁1劈5摄＋亡Q/5出＝担38.3m辱，缎(混b)考矿井通风手册膝计算公式（俄忆文版）：贴沃剖（暗2供-摇2喊）垮式中蚂为淋水系数，项取超0.6撑。啊L袖2容为临界长度，桌即从开挖面到字稀释炮烟到安纳全浓度的距离鼓，葱当开挖长蜡度宵L毯≤有L拣2港时扣，让采用解L吊，反之则采用伴L挠2哑。灵临界长度眨，式皆中劣K跳为紊流扩散系倘数弹，与风洞口距享工作面长度及锦风洞直径有关猴，惰取柱0.67席，故针＝庸。芳p糕为风管漏风系刘数白，非，步为风管平均迈漏风率，抢取菌0.013添。居(秩c)范П速.究и律.叙穆斯铁立在染么色体水力模型赢试验中算出了众压入式通风计泪算公式：培纳誉债稻（自2区-拌3拢）匹（蛋2涉-山3父）式中各参数惕含义与式凑（梳2-锋2锄）相同诱。努通过饼分析以上三式谜可知胃，恒（确2待-怒1骗）式木通风量为常数陷，爹（录2辩-喜2株）式及换（熄2灶-柿3敢）式辛在其他条件一灾定的情况下帖，蚊将通风量排表达为漏风系评数督p宇的函数，康而辛p篮又是开挖深安度购L孤的函数，故随充着开挖深度增勾加取，漏风率是变亿化的，因此需漠风量锁也是变化的，斩据以上三式计趁算端需风量牲见表单1群及图述1海：遍不同公式需风无量计算佳比搞表肤1站通风长朴度喂L志（斤m棍）轰漏风系烈数贱p缩需风量挤（泽m临3祸/mi石n秘）耗穆斯铁立际沃诺宁利通风手册签200桨1.027钓927胆219当507扬400铃1.054葱1311镜219佳791啊600帐1.082班1605险219蹈1019淋歉800阴1.110扁1854装念219躺1213凯乒1000各1.140耐2072衔219沙1383兰1200蒸1.170赴2270牢219孕1535猎轨1400形1.201衫2452浓219且1671难1600音1.233榆2621独219抖1795渠1800呢1.266胞2781观219脖1909陕2000狡1.299率2801淘婚219亲1894睬顶不同公式计算炕需风量比较堵茎违图屑1办据狸上图分析可知兴，沃诺宁公式型计算需风量为胁常数桑219推m怕3贼/min橡，韵通过与以往同丽类型工程需风毅量进行类比发本现，励其结果比较合御理物，馆其余源两个公式镜虽然避需风量挪随柳开挖深度增加枝而增大猾，但结果置远大于停沃诺宁公式计导算值咐，需风量偏大蠢，喇究寿其原因是漏风院系婚数极p堪所决定蠢，绵p愁将漏风系数表斜达为亲开挖长度（相喇应即风管长度敲）的函数课，风管越长叔，漏风量越大鹿，需速风量也就越大途，辽但对于鹊混合式通风许来说裂，引由于没有柴油愧机械沿程排放细，灾故府乏气不会污染池工作面以外洞如身，犹排风散烟育主要针对工作红面炮烟远，浑需风量受倒风管长度里的影响不大，薄这与沃诺宁公姨式的桶计算原理是一非致的，绣《施工组织设绕计手册》疤对混合式通风踪也推荐采用沃策诺宁公式怕，断根据以上考虑摆，本工程爆破帝散烟需风量采元用沃诺宁公式回。动即放Q栽r济3怜压巷=差219m纺3鲜/mi发n预。摸②弟吸出式通风计陶算逆Q交r3京吸年=然1.25×Q神r筛3咳压违=1.25×弓219摧＝患2障74歌m促3讽/min鹰。规③赏散烟总通风计仰算望Q凶r3萌=Q纲r服3痛压同＋胀Q看r3斤吸急=播493m变3粥/min驴。雹按规范养规定，当洞井抛海拔高程在想1000m炉以上时，除爆破散烟蛛需风量应因除以恨高程修正系数慰，锣查煌高程修正系数汁表可川知斤高程修正系数豆为摄0.62列，晃故老，清Q罪r3拌=每795m向3拍/mi顶n色。驾经比较牲，盒Q成r3码大告于讽Q货r1妻及免Q汁r2绍，故本工程骤需风洋量嚷Q寿r蓝=Q孝r3宝=敬795m塘3律/mi用n爸。3、通风布置卷通风设备布置添采用只长压短破抽就—繁前压后抽方式疮，经压风刑管令口距离吹工作面呆10m混，屈抽风管口距离宇工作面保30m梢，怀风机均采用禾MFA90P裙2-SC44馋双级对旋式轴龟流风机匠，灭风量可分两级罢提供悦，馆最大风量产1000m熟3谊/min历，驰功总率反37×2kw它，辨由于抽风机布态置在洞内溪，煌风管均岂可然采用艇600mm石柔性风管弃，由于炮烟的乐热效应作用太，压风管布置咐在下勺方幅，抽风管布置牛在陆顶拱遭，插布置见的图唇2胆所示假。4、结语费（旗1踢）混合式通风判是中小断面长迟独头隧洞有轨掉运输通风的有雅效手段。对于嫂有轨运输来说驰，由于进洞柴铃油机械少，故书隧洞沿程空气缴污染不大，乏爆气不会污染工帽作面以外洞身团，井施工通风重点刷是爆破散烟，虚而应混合式通风臭原理就是厉主要针对工作桨面炮烟有害气愈体，故有轨运泰输采用混合式缓通风更能体现祖其优越性。亡隧洞通风布置渣示意图渠宰图洒2醉（丽2肺）孝对高海拔地区稳，人员需风量洲及散烟需风量项须作拢较聪大芦修正舒，仍但排尘风量不早需作修