某水电站引水发电系统通风方案

XXX水电站引水发电系统通风方案设计摘要：根据XXX水电站引水发电系统地下洞室之间在平面布置及高程差异的特点，分别确定了引水系统、三大洞室和尾水系统等主要洞室各部位施工通风方式。通过对空气中粉尘、有害气体、噪声等污染的分析和对风量、风压、风损等计算，较为合理的设计规划了通风系统，对大型地下洞群施工通风设计有一定参考价值。关键词：地下洞室群正压通风负压通风混合通风1工程概况XXX水电站引水发电系统工程位于澜沧江中游河段规划的最上游一级，位于云龙县大栗树西侧，上接规划中的苗尾水电站，下接正在施工的小湾水电站。本工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水及发电建筑物等组成，其中拦河大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1310m，坝顶长356m、最大坝高105m，地下厂房内安装4台225MW机组。引水发电系统布置在右岸山体中，由三大洞室，四条引水洞、尾水支洞、母线洞，两条尾水洞和交通洞、出线洞（井）、送风洞以及排水廊道等组成一个庞大的地下洞室群。其主厂房及安装间最大开挖高度74.45m，开挖跨度岩壁吊车梁以下25.20m，以上27.4m，长度175m；主变室最大高度46.6m、最大开挖跨度16.5m、长134.8m；尾水系统采取“二机一井一洞”的布置方案，尾水调压室最大开挖高度69.67m、跨度25m，长度130m，两条尾水隧洞长度分别为446.312m和570m，断面形状为城门洞形，开挖断面尺寸18×18～18×20m。平面布置见附图1。厂区平面布置示意图1厂区平面布置示意图12主要污染源及环境标准2.1主要污染源根据施工方案要求，洞内施工主要采用履带式液压钻、三臂凿岩台车或气腿钻钻孔掘进，侧卸装载机或液压反铲配自卸汽车等油动内燃机设备开挖出渣；永久支护以导轨式钻机或气腿钻造锚杆孔支护，配湿喷台车或湿喷机喷薄壁混凝土为主，局部强风化或交叉洞段采用混凝土衬砌。故洞内污染主要来自三个方面：一是粉尘，来源于爆破、喷锚及钻孔产生的岩尘、炮烟、水泥尘等；二是有害气体，如SO2，NOX等，主要源于炮烟和围岩；三是内燃机设备废气。地下洞室群各洞室主要污染源见表1所示。表1地下洞室群各洞室主要污染源买序号交污染源现产生原因逝备注牲1哥炮烟酿开挖爆破扩2涛粉尘凝开挖爆破六3昼瓦斯墙围岩中夹梨杂的矿物抹4舞地温便洞体埋深派较大挨5临内燃机废把气蒙主要由洞汗内油动设法备产生愈油动设备立配装空气绪滤化器2.2施工环境标准根据国家规定的通风防尘卫生标准（GB16424，1997）要求，洞内施工环境的要求包括：洞内空气中的有害气体浓度、粉尘和烟尘浓度、空气温度和湿度、风速、噪音等，其主要标准叙述如下：（1）有害气体洞井内空气中主要有害气体的容许浓度见表2。表2空气中有害气体的最高允许浓度丹气体名称爬体积浓度票重量浓度惧（裹mg/m技3酷）义%徒pp执m锋（括即剪10闹-6况）街二氧化碳沿（检CO名2永）忙≤砍0.5宾≤演5000男≤走10药一氧化碳警（喊C震O抄）副≤周0.00筛24混≤雷24允≤飘30敞氮氧化合养物换算成升二氧化氮煎（僻NO倘2窝）立≤揭0.00六025初≤屡2.5血≤及5垮二氧化硫楚（孤SO冶2虏）僻≤晨0.00见052喇≤符5.2灶≤攻15嗓硫化氢告（永H火2僚S撒）摆≤皮0.00休066摇≤裂6.6吗≤盏10激三氧化二泉氮必（加N界2份O雷3学）礼≤歪0.00快1昌甲烷暮（附CH上4犹）滨＜跟1全丙烯醛谎≤捧0.3耽甲醛蠢≤酬3.0注：当作业时间在1h以内时，一氧化碳允许浓度可放宽到50mg/m3，半小时以内可达100mg/m3，15～20min可达200mg/m3。在以上条件下反复作业时，两次作业时间间隔2h以上。（2）粉尘洞室内飞扬在空气中的粉尘量规定见表3。位表央3昨锋野丢删棕昼蜻搅庆风源中含新尘量允许招浓度害粉尘种类驳允许浓度塑（成mg/m熟3隙）唤含贴有宪10杀%艺以上游离甜二氧化碳勤的粉尘（陕含石英、绞石英岩）职2慌含趟有牵10流%张以上的石移棉粉尘吵2变含催有基10鼠%篮以下游离弹二氧化硅时的滑石粉都尘游4辩含叼有帜10师%彻以下游离集二氧化硅仰的水泥粉寸尘漠6蝇游离二氧荒化硅含量膝在虾10灵%狐以下，不筒含有毒物深质的矿物应性和动植究物性等其怜它粉尘与域煤尘刻10通含直有迈80意%狗以上游离晒二氧化硅番的生产粉文尘商1定注：进入规洞、井施冻工场所的修风源含尘讯量，不得尘超过规定底的容许浓厉度墓的嗓30竹%冬。累（采3痕）空气温求度和风速吉关系文洞内温度奴一般不应见超本过战2谈8盾℃近，在空气效温度和相恶对湿度一搏定时，提换高风速可柜以提高散干热效果。蓬温度和风湖速之间关泰系见树表仰4尚。驾表逃4相滔府扮录艰温度和风矩速的适宜许关系血空气温宇度押/劈℃娱适宜的风赤速齿/神（构m/谁s爬）近＜顽15影＜届0.5核1翠5竿～启20扶＜逗1.0唤2境0察～嗽22爆＞司1.0撕2背2惧～袍24志＞兼0.5仪2融4拴～骡28贯＞框0.5驴胡躁（搜4恼）风速和费风量杏①点骄施工洞、穿井内的最俩低风速应阁不小蛾于评0.15役m/票s徒；槐②度苦施工洞、倦井内的最收大风速不丹超过播表料5搂规定。币表际5团羡窃镇帮妻温度和风毛速的适宜减关系湖井吵豆巷称敲名稿盘称育最大风速册（部m/盲s厨）四平洞、竖深井及斜井阳工作面仓＜迷4系运输与通欣风洞含＜给6晶升降人员恳与器材的弱交通井免＜锯8太出渣井拍＜码10懒专用通风凝洞、井境＜买12名注：在洞焦、井内每揪人每分钟使供应新鲜属空气不少明于氏3m妥3雷。伙3惜蒸引水及尾鼠水系统通警风设计方谁案绑3.1剩芒通风方式屡引水洞上雾、下平洞编及尾水洞乔各洞室间帽相互平行限，为确保绣洞室围岩兰稳定均采怀用分组间鸽隔开挖，艘各洞室之鸭间有横向迹施工支洞步贯通，已叔经形成巷营道掘进混林合式通风杯的有利条羡件。根据齿洞室布置校特点采取莫“础长压、短思抽挠”遭的肾通风布置往方式。麻3.2港角通风计算监及设备选冰型扫（蕉1趋）主要设肠计参数蜜根据本工井程施工开但挖程序及惹爆破设计相参数，确殖定以下相姑关参数：框①届晕主要工作追面开挖面贺积：引水窑上、下平沿洞廊S得引脂=83.弟2m发²算，尾水雪洞枯S亲尾单MAX阴=95.吗2m矿²料，数个工旁作面同时嘴施工时，割以最大断响面计算；现②拐峡一次开挖涨长度裤：狠L=希3色～旬4饲m完；勺③元扑单位体积筒消耗药量扰：参1.龙1某～湿1.2k防g/m却3照；秧④川夸洞内最多无作业人数镜：蕉n国引允≤费15否0凝人贫，坐n缘尾币≤庸18延0师人；将⑤铅周爆破后通石风排烟时响间阻：逝30mi济n便≤密T额＜晴60mi挠n斤；向⑥垃业通风管卧：务φ胁1.1覆m览软风筒洒和已φ巨1.3受m希硬风筒；谱⑦缎辟主风筒百粱米漏风率僵：饮P逃100歼=法1危～贡5真%无，综合考她虑买取启P乌100眨=2.5矮%裤；鹊⑧会教风管沿程秒摩阻系数油（达西系汗数）敬：练λ曾=0.菌1萍，茂a=P驾100腿λ荡/事8浮≈倍3×10恰-4唤（口kg·s撕2素/m丘4扁）；抹⑨密候循环爆破爸消耗药量芳：经299.阳5陕～符342.僵7k穷g特；诸（萌2介）通风计首算禾以下是对肢引水洞上陈、下平洞侧及尾水洞演各洞室通崖风总量的凶计算。其请中，风量刃从四个方当面考虑，芳即按洞内塞最多人员换数计算得纵，按洞允府许最低风四速计算得盲，按排除炎爆破炮烟勾计算活得宰亚、按稀释是内燃机废西气计算得株，最后求策得工作面叠所需风量赞≥冷Max(绵…坚.物)莫。绵①胖攀洞内最多靠人员所需鼻用风量按啦公式贞计算，式升中叫为施工人蛮员计算风违量盟，阵m鲜3债/mi渠n匆；迈为洞内每能人所需新丘鲜空气量彼，一般烘按城3m酷3非/mi匪n登计；珠为洞内同忍时工作的欲最多人数评；在为风量备帆用系数，贫取饿用挨1.10沫~1.1拴5扩。故由上就式计算可音得：常=3×1稼50×1宵.1轰5戴≥则517.终5m略3旋/mi榆n枯，栗=3×1劣80×1收.1外5崇≥视621m腐3搜/mi陕n稳。旋②队误洞内允许茄最低风速租所需风量凳按公式姻计算，式略中茂为保证洞顷内最小风僵速计算风窑量弟，火m减3迹/mi互n绣；寿为洞内允塞许最小风容速，按规故定最小风筹速裹0.15赚m/鱼s效计；师为隧洞最屈大面积谷，效m皆2蜡。故由上饭式计算可忙得：洒=60×防0.15俊×83.计2陷≥拴749m葡3牵/mi嫂n岂，燕=60×挺0.15翁×95.冤2葛≥邮857m喜3告/mi填n敲。伤③啊丘排除爆破汇炮烟所需眯风量按公凳式似计算，式劲中漫为排除爆北破炮烟计重算风量牙，抖m叨3昼/mi难n谦；逗t源为通风时粗间计，狡mi笼n猴，念按夏30mi葬n梳计；索为起爆药笨量熄，究k律g企。故由上糠式计算可而得：启=36×党299.长5/3揭0午≥许359m何3恢/mi太n诱，寨=36×肃342.锅7/3背0嘱≥食≥骨411m稿3继/min犯④拆苦稀释内燃糟气机废气袜所需风量歼按富计算，式叨中铲为使用柴踪油机械时明的通风量兵，筒m缝3限/mi完n余；为为单位功哥率需风量言指标，一兴般充为粉2.8~著8.1m钢3馆/每（乡W·mi晴n很），扇取负4m朴3圣/球（津W·mi轻n咳）；弃为同时在诸单个施工添工作面内进工作的柴签油机械的电总额定功治率葱，的k叔W辽，按最章大这368k简W湿计。由上剃式计算可冷得：惹=4×3蓄84=1喊536m显3播/mi誉n桐。跃按上述计紫算引水和距尾水系统傅施工通风龄最大风量局均揪为民1536壮m赤3芬/mi北n殃，考虑理马论计算与睁实际奏的偏差及盘各种不确牢定因素，瓶暂定工作瓜面计算风白量为嫩=180期0m抗3害/mi卷n自。修（巧3飞）风量计交算誓根据通风求长度和百避米漏风率怨，应用公裙式洪（槐1-0.招01L/技10先0搁），引水型上平洞可华不计风损侦按正1800川m帝3恋/mi膛n企；引水下筋平洞和尾枝水系统最斩长主风筒牲分别渣按鼻780歇m专和史480势m固计，问=180福0压/瞎（欺1-0.痛01×7悉80/1京0吗0破）爆≥俯1952出m凯3掌/mi恭n灭，居=180皮0胆/拐（兄1-0.码01×4任80/1屠0奶0约）鸽≥颂1891摇m铺3凉/mi椅n州。屈故第1驾、肤3桑#嗓或预2株、裕4无#起引水洞上夜平洞和下斯平洞同时境进行施工毫时，分别宫至少要配抄备肾1800梨m抓3龙/mi示n吵和湾1952楼m蠢3伐/min世通风能力槽的风机压孝入式通风让；逐1妇、坡2宵#途尾水洞同馅时进行施佳工时，至奏少要配拌备公1891斤m门3植/mi本n股通风能力泥的风机压岔入式通风杂，以满足辱施工通风粗需要。现（姿4劲）风压计镰算申为保证将离洞内污浊洪空气及时法排出洞外虾，并在其顶出口保持冷一定风速备和风压，制通风机应依有足够的只风压以克天服管道系铸统阻力，除即梁，式中动酱压宅取伟50P号a秤；局部压粪力损失额较大，按鞋沿程压力洗损失束的阁1波0司～半20疼%音估算。胳沿程压力粱损失菠（午P设a墙）保侵a挎能—脾—连芦风筒摩擦轿阻力系数余，疏a=3×秘10酱-4卸kgs枝2睛/m岭4喉；砖父g视愿—像—纱工重力加速普度，介取付9.8普m唯2狂/吓s杜；很装p岛颠—磁—胶说风筒内周链长，梦取油1.1×资3.14僻=3.4距54似m员，脸1.3×门3.14袄=4.0寇8咬m较，探1.6×膏3.14宇=5.0撕24位m汽；猛骄L震塔—既—絮箩风筒长度彩（株m骨）；喷—岸—傅向风量疯（窄m座3程/载s吼）；矮惰s胁极—同—扰哈风筒截面庆积，似取倘S厅1.1漠=0.必95m闭2讨，聚S融1.3码=1.3润27m慕2来，盒S贸1.6男=2.0奇1m评2诸。誓经计算，乔所需风机谎的风压见民表简6兆。蛋表折6词肆纲圾怜虾歼论富风机风压牙计算结果胆风筒类型况通风长爹度想/m悬动压驱/Pa揪沿程压力朗损失抵/Pa扔局部压力消损元失柴/Pa筋风机需供较最夜房灰小风滔压梁/Pa夺直忧径风1.1后m井软风筒馅500僻50抗675卸135残860话1000宽1350廉270钞1670盖直吵径栏1.3辞m勒硬风筒屑500敌50雄950撒95东1095烤1000劣1900答190阁2140股直桐径誉1.6麦m芒硬风筒肥500腾50刺758等76枪884尘1000恐1516剪152括1718离根据上述告，引水系侧统下平洞凤及竖井最昨长风筒膊按蔽780胶m碗主风筒化和级420说m害支筒计，榴保证正常枣通风风压灭需士要牌2578栗P语a尤；尾水洞术最长风筒窜按娱480鹊m出主风筒吃和荒280纽m关支筒计，浙保证正常祖通风风压香需绸要总1955脆P厚a枪。很（戒5倚）风机选执型浇根据上述睬通风量计霉算，在引昌水及尾水删系统各主纺要施工通径道及通风箩洞洞口布辟置练2样台尿2SZ-锁100席B抢型津和捷1表台缺SD刺-撕Ⅱ汁-15敌0沃型对旋轴服流风机压柜入式通赛风翁,寄，禽2还台闲风盖2SZ-倡125芝B爪型对旋轴肥流风袋机吸出式象排风。价4锋脂厂区三大隐洞室系统耐通风设计鼻方案笛4.1派局通风方式跳利用地下也厂房各洞盐室之间在着平面布置茄及高程差比异特点，书提前安排脆开挖风流困循环的洞馋室，作为榜施工通风锋的通道。梳地下厂房项开挖时，策利用厂顶牲排风排烟然竖井、送骗风洞及竖水井，使地泽下厂房内意产生自由碰涡流作用弱冲淡和扩叉散有害气区体，形成毅循环通风藏系统。榨4.2依暖通风计算探及设备选缘型倘（武1仙）主要设立计参数拐根据本标蒸施工开挖房程序及爆怨破设计参钉数，确定舅以下相关单参数：沉①恋震井筒长度涂、断面：群厂顶排烟六竖杯井腹H=39循.4书m五，边S=3.什14m分2汁；硬②缘粱开挖容积洁：主厂房菊中、上部劳开挖容崇积她V坏1康=18.捏3匹万法m业3地，主变洞盘中上昏部缠V哑2华=4.9鸽8反万臂m润3挥，封尾调室中召部鞠V咏3珍=7.7异4楼万片m懒3碍；鞠③溪忽通风管：涛φ夹1.3胸m伍硬风筒和灰φ使1.6施m党硬风筒；榨④致炎主风筒百呈米漏风率茫：菠P拔100绸=1蒸%宝；姨⑤晓院爆破后通未风排烟时割间拒：醒30mi础n牢＜他T绿＜汽60mi访n反，综合考终虑交取蓝45m秀i迈n寄。雕⑥亩循环爆破圣消耗药量斧：厂房、强主变洞及亲尾调室每亭循环消耗获最大药量刑分别避按侵720k祖g状、考460k巷g帽和蕉640k狡g罩计。触（列2汉）三大洞栋室及引水乎下平洞通阵风量计算黑职肥三大洞室塌中部梯段穴爆破时所雄需风量可肝按式巩计算；际式中萝—保—迁地下厂房引通风量泊，荣m安3盯/mi午n仇；逼—斜—粪厂房开挖亚容积节，斯m狱3阅；线—顿—烦涡流扩散城系数，当钟≥肆0.3坡8墙时，筐值按河表届7要查得炒；哲穿—质—滑自由涡流秩结构系数恶，一般郑为皮0.0晌6过～迎0.容1如，送、排转风洞方向舍基本与厂秒区三大洞喂室平行布堪置，形成顿较好的通化风循环系需统，雾故窄a论可取最小啊值哪0.0映6联；阀L校k尾—庸—扯与送、排距风洞方向币一致的洞尺室长度谁，巡m申；磨S炸抽—罢—涌通风洞或酬风筒的断呢面面积浴，歌m劝2疾。梨表确7式筛堤督酱侨规攀庭后地下厂房鲁通风涡流酒扩散系数弃0.42庄0.55塘4隐0.60罗5丑0.75获0难0.94子5润1.24合0红1.68蜻0坟2.42杆0剖3.75嘴0模6.60蹦0丛15.1城00绝0.33弃5犹0.39湾5较0.46剑0术0.52转9讨0.60老0疑0.67仰2胜0.74合4煌0.81丘0念0.87灶3耐0.92李5洁0.96司5席经计算得划：秩=公≥拳2959库m丛3盘/mi津n侄，克≥踢1826笛m仁3柿/mi推n去，差≥腾2694裙m姨3立/mi义n引。密（笨3沾）高海拔呼地区洞内慈所需风量银修正慢爆破散烟机所需风量翠修正按式腔计算，炮式掏中手K馒—矮—仆高程系数独，见辣表坡8穗；金、所—奸—粉分别表示烂海平面及延海接拔宁H敢米处通风恰量聚，冰m杯3摊/mi纵n巷。创表再8卫偿开胁凤疯姨扬稀肤满高程系资数汪K扣海拔高宵度米H耍（鼻m庸）愧K三海拔高软度迟H宵（帆m梢）启K雨0们1.0帐3000患0.72藏39撕1000书0.89姥83香3500冈0.68覆58衔1500卡0.85西07明4000捷0.64铁96赠2000惕0.80避51就4500锅0.61嫁74层故散烟所划需风量忧≥虑3293害m再3康/mi域n柏，朝≥挡2037慌m扔3走/mi喂n劳，扎≥仁2999单m石3岸/mi伍n奖。构（敢4垃）风机风做量计算享根据通风静长度和百赴米漏风率断，应用公雀式粉（情1-0.旅01L/鹊10的0错），主风洞筒长度畅按速L=78沃0距m殊计，故率≥出3572沟m淹3伞/mi册n沸，伶≥刺2209衡m场3判/mi侍n旁，将≥蹄3252盖m惩3腿/mi硬n间。列（管5槐）风机选择型气根据上述春通风量计绣算，在厂纵区三大洞胆室内分别蚊布米置弦2宝台欺2SZ-忙125懂B疫型疲和苗SD迫-离Ⅱ怨-18返0浆型对旋轴政流风机压爸入式通风杜，峰1甲台著2SZ-党110阅B午型嘴和权SD币-嗓Ⅱ板-18拔0网型对旋轴铅流风机吸剂出式排烟叨。猜5林通风系统士阶段划分孙及布置循杜屠根据地下捆厂房系统督、引水及牢尾水各洞肃室施工程撒序及施工仰通道的变阿化，考虑咏整个厂区凤地下洞室汁群通风排亏烟布置按崇三期规划谈：钓（的1夏）一期通雹风：本工让程开工时室，已提供冬厂房、主民变洞及尾佩调室三大虽洞室上层仔施工通道爬，但厂内呼排风系统秘均未形成挤或未具备娃施工条件辣。因此，馆三大洞室触一期通风才均采用单临向正压进秧风，在上辞调压井交铁通洞兼排皆气洞济与苦1袜#