论文：某LPG通风设计.doc

某LPG地下储库工程独头通风设计与管理周生喜 郭得福摘要： LPG工程在国外应用较广泛，在国内尚属于新型工程。本文对国内某LPG地下储库工程多工作面、多条巷道相互连通情况下的独头通风从通风设计、管理方面进行了论述，解决了施工中通风的难题，具有一定的参考价值。关键词：LPG洞库 通风 设计 管理1、工程概况某LPG地下储库工程采用地下水封岩洞储存LPG（液化石油气）。主要包括LPG洞库、丙烷洞库、气体接收设施、汽车装车设施及公用工程和辅助设施。LPG洞库位于地下-90m以下的岩体中，容积为35104m3；丙烷洞库位于地下-130m以下的岩体中，容积为15104m3，见硐库示意图一图一 硐库示意图 表一 各硐室主要结构尺寸项目名称尺寸 (宽高m)面积（m2）长度（m）交通巷道8749.11351水幕巷道6632.11194主洞库LPG1826393.1937丙烷1826393.1369作业竖井LPG4.013.85142丙烷4.013.85101 采用钻爆法施工。交通巷道、水幕巷道、主硐库采用三臂液压凿岩台车钻孔，装碴与运输均采用内燃机械，初支喷砼采用机械手式湿喷机，2、通风原理本工程的特点是大断面、高污染、多工作面、多条巷道互相连通、结构复杂，这种硐室最佳的通风方式为采用多个通风竖井辅助通风，但从硐库的密封性、投资等因素考虑，仍设计为独头压入式通风，这就增加了通风的难度。硐室施工采用无轨内燃机械运输，要想达到快速施工，需从增加作业面的新鲜空气量和降低洞内粉尘污染两方面着手。增加新鲜空气又从采用先进的大功率通风机、管路损失小的优质通风管和精细的通风管理三方面着手；降低洞内粉尘污染的措施主要有抑制爆破粉尘的扩散和控制装碴粉尘的污染。3、国内通风设计采用的劳动卫生标准根据我国铁路、厂矿、企业及有关劳动卫生标准的规定，隧道内施工作业段的空气必须符合下列卫生标准： 一氧化碳最高允许浓度30mg/m3。二氧化碳不得大于0.5%（按体积计）。氮氧化物为5mg/m3以下。洞内最高平均温度不大于28。噪音不得大于90dB（A）。洞内最小排尘风速不得小于0.25m/s。粉尘浓度小于2mg/m3（含有10%以上游离SiO2 的粉尘）,水泥尘小于6mg/m3 （含有10%以下游离SiO2 水泥粉尘）。瓦斯浓度小于1%。4、通风方案4.1、风量计算4.1.1、一个工作面运碴车辆数计算运碴车辆数与装碴时间、车辆行走速度、硐室长度等有关。计算可以采用公路隧道运营通风交通量来推算。N=2(S1/V1)/Tz+1N -运碴车辆台数；S1-平均隧道掘进长度；V1-运碴车辆洞内行走速度；Tz-平均装碴时间。 表二 各巷道运碴车辆数工 况平均装碴时间 (min)行走速度(Km/h)平均隧道掘进长度 S1(m)洞内运碴车辆台数(辆)交通巷道152.35003LPG水幕巷道2036003丙烷水幕巷道202.510004LPG洞库102.58005丙烷洞库102.511007按照施工计划的6个阶段，各作业面在同时放炮、同时出碴时洞内的空气质量最差，也是需风量最大的时候。按最大需风量时6个施工阶段分别投入的车辆数为5台（4台汽车+1台装载机）、8台（6台汽车+2台装载机）、12台（9台汽车+3台装载机）、20台（16台汽车+4台装载机）、21台（17台汽车+4台装载机）、20台（17台汽车+3台装载机）。4.1.2、车辆运行需风量计算运碴车辆功率为260kw，装载机功率为162kw，结合上述6阶段的施工车辆。洞内需风量计算公式为：Q=K1K2 K3（PNW）K1内燃机功率使用有效系数，取K10.6；K2内燃机功率工作系数，取K20.8；K3修正系数，取K31.4，考虑到车辆的机况以及进料等其它情况；P-每千瓦配需风量，取3m3/min；一阶段：Q=30.672（4260+1162）=2423m3/min二阶段：Q=30.672（6260+2162）=3798m3/min三阶段：Q=30.672（9260+3162）=5703m3/min四阶段：Q=30.672（16260+4162）=9693m3/min五阶段：Q=30.672（17260+4162）=10217m3/min六阶段：Q=30.672（17260+3162）=9924m3/min从需风量看，第三到第六阶段的需风量过大，目前单一的压入式通风很难达到理想的效果，这就需要进行施工管制，杜绝多个掌子面同时放炮出碴现象的出现。一般一爆破循环出碴需要35小时，每个掌子面每天2作业循环计算，一个掌子面一天的出碴时间共计610小时，完全可以做到多个掌子面不同时放炮出碴。同理，本工程6个阶段的爆破出碴作业也可以拉开进行，在平均时间内只需要投入一半的施工机械即可完成任务，那么上述计算的需风量就变为：一阶段：Q=2423/2=1212m3/min二阶段：Q=3798/2=1899m3/min三阶段：Q=5703/2=2852m3/min四阶段：Q=9693/2=4847m3/min五阶段：Q=10217/2=5044m3/min六阶段：Q=9924/2=4962m3/min4.1.4、炮烟稀释需风量计算工作面风量计算：Q-工作面需风量；t-洞内排烟时间；G-一作业循环估算的爆破药量；A-巷道断面积；L-污浊空气稀释巷道长。表二 各巷道计算需风量工 况断面面积 (m2)循环进尺(m)循环炸药量(Kg)稀释巷道长度 (m)排烟时间(min)需风量(m3/min)交通巷道（扩挖）4944210020391交通巷道（新开挖）49314010020584水幕巷道322.59010020379洞库顶层1233300100201391洞库梯段11413420100201704洞库梯段21283400100201572施工总体进度计划中，计划每个作业面每天爆破2次，按照计划的六个阶段，各阶段的需风量总和计算如下。一阶段：Q=3912=782m3/min二阶段：Q=3912+3792=1540m3/min三阶段：Q=5842+3792+5842=3094m3/min四阶段：Q=5842+3792+（13912）2=7490m3/min五阶段：Q=5842+（13912）2+3792=7490m3/min六阶段：Q=（1704+1572）/22）2+（1391+1704+1572）/3）2=9663m3/min从上面计算可见，如果各阶段的各作业面同时爆破，那么需要的总风量就会很大，这仍需要对施工爆破进行控制，各作业面之间的爆破时间必须拉开，使每个阶段的作业面在某一时段内只能进行一次爆破，各阶段的需风量计算如下。一阶段：Q=782/2=391m3/min二阶段：Q=1540/4=385m3/min三阶段：Q=3094/6=516m3/min四阶段：Q=7490/8=936m3/min五阶段：Q=7490/8=936m3/min六阶段：Q=9663/6=1610m3/min从各阶段排出炮烟的需风量看，只要各作业面不同时放炮，所产生的炮烟只需要每个开挖面都有风机持续供风，即可满足。4.1.5、作业人员需风量由于采用液压凿岩台车开挖，人员少，某一时刻的平均作业人员按150人计，需风量为Q：Qqmk=150人3m3/min*1.15=450m3/minq每人每分呼吸所需穿气量q3 m3/min；m同时工作人数，m=150;k风量备用系数，取k=1.15;可见，施工过程中人员工作需要的风量很小，很容易满足。4.1.6、最小排尘需风量Q=A1V2A1-巷道面积。V2-排出巷道空气中悬浊的粉尘颗粒的最小风速，一般为0.150.25m/s。表三 各巷道排尘需风量工 况断面面积 (m2)最小风速(m/s)需风量(m3/min)交通巷道490.15441水幕巷道320.15288洞库顶层1230.151107洞库梯段12640.152376洞库梯段23500.1531504.1.7、通风管阻力计算-局部阻力系数，取2.5；i-风管内沿程磨擦阻力系数，取0.2；Li-风管的长度；di-风管直径；Vi-风管内风速；-空气容重，1.2kg/m3。根据施工经验、隧道断面，本工程采用直径1.8m的螺旋软风管，风管阻力计算见表四。表四 风管阻力计算设备 长度500 m1000 m1500m1.8m风管1493.4 pa2396.1pa3298.8pa4.1.8、风管漏风计算图二 风管漏风计算图示风管漏风量采用了新的计算方法（LMC法）；将风管全长分成若干段（每段l=100米），如图二所示，然后便可以从风道口依次计算。H1=H0+RQ02Q1=Q0+q1Q2= Q1+ q2H3=H2+RQ22Q3= Q2+ q3 Hn=H(n-1)+RQ2(n-2) Qn=Q(n-1)+qn式中 表五 风管漏风率风机风量1000m2000m工作面有效风量95.1%87.17%从风管的漏风率看，螺旋软管在维护好的情况下，在1000m长时可以将95.1%的风机风送到作业面，如果再考虑一些其他不可预见因素，在本工程中，送风的有效率应可以保证在90%以上，4.1.8、风机选择根据计算，在开挖硐库时，最小需风量为3150 m3/min，根据风机性能，以及以往施工经验，选择2135KW轴流式风机供风，单台供风量为3600 m3/min。根据漏风率计算，一台风机送入作业面的风量可以达到360090%=3240 m3/min，可见，这是能满足本工程需要的。4.2、通风实施方案采用三台2135KW轴流式通风机配置1.8m软风管压入式通风。按投入的先后顺序编号为1#、2#、3#。1#风机在交通洞进洞50100m左右时投入使用，2#风机在进入丙烷交通巷道50100m左右时投入，3#风机在进入LPG洞库时投入。在开挖到LPG水幕巷道时，从1#风机上安设1.3m直径的岔管进入LPG水幕巷道通风。在开挖到丙烷水幕巷道时，从2#风机上安设1.3m直径的岔管进入丙烷水幕巷道通风。水幕巷道44m断面改用直径0.8m的通风管。在水幕巷道完成后，可以及时拆除岔管把风量全部压入主洞库内，最终形成LPG储库内由1#、3#两台风机供风，丙烷储库内由2#一台风机供风的方式。储库内考虑到通风问题，LPG储库内形成2个主开挖工作面，丙烷储库内只形成1个主开挖工作面。在洞库梯段开挖时，由于已开挖的断面较大，通风的需风量也变得很大，是通风最难的阶段，主要的解决措施时降低污染量。为抑制粉尘污染，采用水泡泥和水雾降尘器等。5、通风管理5.1、设置通风机构，配备技术人员，进行专业管理。本工程通风方式复杂，工作量大，要把通风当作施工的第一要务来管理。成立了通风机构，下设技术组、风管安拆组、环境监测组、风管维护及操作组。技术人员、监测人员均做到了专业化，并对人员、设备、材料进行统一管理，根据各时期施工的实际情况，灵活管理通风的方式及风量。5.2、树立通风指导施工的概念。开挖前先做好开挖后通风的计划后再行开挖。不随意多开工作面，在爆破作业时，多工作面错时爆破。5.3、选用环保设备，减少车辆尾气污染。洞内的内燃机械选用环保型设备，加强平时的维护与保养，使燃料燃烧充分，减少排放尾气的有害成份。5.4、采取科学的空气质量检测方法。对硐室内的风速、氧含量、粉尘及其他有害气体等进行检测，并及时反馈指导施工。做到既能保证通风的有效，又要做到节能。6、结语LPG硐室施工只有一个交通巷道入口，且断面较小，能够增加的风机及风管是有限制的，硐室内作业面多，多条巷道连通，风向不易控制，施工进度受通风的制约，独头通风难度较大，除通风设备应选择高效节能的新型风机外，必须树立通风指导施工的理念，多工作面交替作业，根据通风的能力来决定作业面的循环。参考文献：1