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浴气体名称键体积浓度恼重量浓度庭%垃pp续m放（鸟即垃10描-6刃）睁mg/m央³洲氧鼓气粘O提＞酱20却二氧化锋碳漂CO肚2宰＜怨0.5主＜奋5000材.0借＜茫10腹一氧化减碳轧CO锣＜忍0.00农24卖＜银24.0兔＜劝30纤二氧化丛氮解NO滨2您＜活0.00碰025商＜彼2.5依＜飘5暑二氧化衔硫书SO睡2和＜始0.00长052汽＜跪5.2莲＜陵15驼硫化尤氢拘H响2睛S鹊＜郊0.00腿066寻＜至6.6欣＜焰10机三氧化二瓶氮井N梨2介O物3帜＜膛0.00狱1谈甲买烷步CH俘4郊＜合1坐丙烯醛码＜茫0.3残甲醛敏＜揉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程粉嗓激童尘饥惰罩种敌王拆类惭容许浓度具（授mg/m仁³闭）呈含佳有攻10距%斯以上游离婆二氧化硅鸽的粉尘（泪石英、石拉英岩等）寺2喊含法有臣10科%近以上的石固棉粉尘脱2历含锅有至10兰%云以下游离今二氧化硅家的滑石粉心尘堆4烘含筛有藏10伙%引以下游离著二氧化硅哪的水泥粉壁尘谱6茅游离二氧湾化硅含量思在颈10秆%烟以下，不它含有毒物勺质的矿物露性和动植悠物性等其倘它粉尘和父煤尘摄10壳含欲有纯80云%懒以上游离胡二氧化硅义的生产粉显尘余13.1.3空气温度洞内空气温度一般不超过28℃。当空气温度和相对湿度一定时，提高风速可以提高散热效果。温度和风速之间应有适宜的关系，其适宜对应关系见表3。表3温度和风速的适宜关系呼空忙粥带气版踏并温捷凑鸽度白（偿℃榨）侧适宜风速慢（递m尺/个s刘）舍＜毫15设＜拨0.5娘1凡5再～软20产＜唤1.0偿2蜻0叙～稼22辆＞葡1.0侄2弟2叠～霸24州＞糊1.5钢2贪4它～帽28加＞诸2.0有3.1.玩4吗风量要求笋在洞内施亲工的人员晌每人每分晨钟最少供素应新鲜空鼓气贵3m信³伐。运3.1.巾5撇风速要求茧洞内的供呢风风速不农能过高也东不能过低炮，如果风宵速过高，败将会使洞攀内已经落再地的粉尘说到处飞扬宋，对人体统呼吸造成径一定的困率难；如果钱风速过低贴，不能将半洞内的温呢度降低，包且洞内新静鲜空气不既足。本工茎程洞内的激最低风速熊应不小张于昌0.25畅m/启s她。最大容女许风速见棒表高4雷。踩表悲4艰桐岗新细面洞内最大冰容许风速送井配签看巷齿物侄名舞挑湾称欺最大风速荷（口m停/殊s清）蝇平洞、竖撕井、斜井泼工作面战4胃运输与通恶风洞久6素升降人员贩与器材的帆交通井河8误出渣井壶12短专用通风抖洞、井献15附3.劣2迹工作面所攻需风量的道确定妙根据引水羡洞施工的妥实际情况阿，洞内工过作面所需衬风量主要来由以下几啊方面决定烫。膊3.2.弄1舅洞内施工李人员所需奔风量粱式缘中轻V谁p拾—例施工人员锤所需风量俯，惕m³/m劫i装n检；悟忧v心p距—著洞内每人螺所需新鲜友空气量，灭按凑3m³/居mi播n冰计；罢再乐m俘—的洞内单面购同时工作家的最多人四数（本工伐程轰为羊1引5幻人）；级K岔—捆风量备用沾系数，取拍用共1.1花0盏～援1.1旗5拒，豪取伶1.1慈5牵。掘Vp=3捞×15×浑1.15疼=51.抖75m亮³/mi源n晋3.2.灿2木按同一时戚间最大炸绞药量计算仙式亮中扣重V屠—领按同一时压间最大炸缺药量爆破亚所需通风究量瑞，难m³/m送i峡n锁；牵Q枯—堡同时爆破核的炸药量寨，楚k裹g渡；绩S旨—厉炮烟充盈家隧洞开挖挣断面的面边积，通过览对现场查荐看，隧洞辅断面面积号为熟14.2具1鼻㎡，爆破障之后，炮绝烟几乎充林盈整个工葬作面，所见以烈S栋取隧洞工床作面面积墓；叉L非—绿为炮烟抛戚掷区域，叼通过对现游场实际情狸况的查看摄，界取叉100亮m脖；越t顽—骗通风时间伪，遇mi曾n仙，戚取京30mi废n被。惧根据现场件实际情况墙，按引水个洞全断面饮每循环进善尺味2.2宝m轧，石方开勾挖量少为玉31.2笑6m夏³严，炸药用艇量领为常1.2k舞g/m绒³都，漏则陡Q=37处.51k穷g受：乒t毕为通风时然间，饰取骂t=30页mi乞n眉；何V=42括3×0.回26=1做09.9临8m³鸦/min泳在高海拔抹地区（引始水洞平均饥海拔慧为精3100壮m构），排尘历通风量不毒做高程修丛正，但爆殿破散烟风洁量需作修扫正。高程胡系疏数捞K领见颜表钱5柔。闲表除5形代让守狐忙间训高程系披数棉K速海拔高乱度优H割（煤m残）死K向海拔高哄度奶H解（严m捎）菌K涉0黎1.0峰3000械0.72不39持1000导0.89耗83洪3500经0.68典58期1500喘0.85乞07缩4000驱0.64翠96知2000锡0.80第51亚4500舟0.61腊74肃2500脾0.76姿39锋5000来0.58些40锤所以按同捏一时间最充大炸药蜡量鲁V宋/倍=V/0驰.723耍9=15板1.93烧m³/缴mi恳n骆。借3.2.养3洒达到洞内都最小风速番所需风量丢式室中票V挠d也近—药所保证洞内挺最小风速蓝所需风量库，搁m³/m缎i耳n偏；算Vmi炉n稻—刑洞内允许梳最小风速壳，小断面浆隧洞不小铁于汽0.25论m/被s残；银Sma乒x道—唇隧洞的最珠大断面积逝，㎡，透为栽14.2妨1崭㎡。受Vd条60×0昆.25×惕14.2叼1痰＝雄213眯m³/m煤in迁3.2.宝4诚使用柴油离机械时的把通风量恐根据工程屡的实际情画况，本工盼程采用无既轨运输，犁装渣使俩用钟ZL30博B寄-嚼Ⅱ唯型装载机训，功率跨为赵86k递w毁，洞内运平渣采用功馆率膏为歇24.3等k猪w艰的自卸农促用车，最激多时模为园3斧辆。腰Vg=良v沙0交N楼式凡中份蒜V粪g叼—避使用柴油脚机械时的英通风量铁，烧m³/m若i村n性；织v戏0渗—韵单位功率肺需风量指宰标，取询用膀4.1m纠³/kw盆.mi曾n眼；出N诚—眨同时在洞并内工作的型柴油机械料的总额定梢功率束，稠k仗w支，。古Vg=义4.1衰×铃（恰3×24除.3+8疼6涨）授=651堤.49肠m³/m欣i俭n芽。妄施工通风御必须满足域施工人员笛的正常呼碑吸需要，块并能满足奖冲淡、排蚂除爆破及良施工机械泉所产生的讲有害气体形和粉尘。撒由此可知督，洞内所延需通风量弊是由柴油侵机械工作推时决定的严，闯即傻651.弃49m跌³/mi哄n务。由于引拌水洞处于茎高海拔地盒区（平均铸海拔挑为殖3100证m轰），所以折根据圈图阔1姐，确定高帝程修正系滑数谅为皱2.左3势。供风管敬漏风系炸数目P指取踢1.耗2快，百米漏逢风率：似按督η胡=0.1衬5痰%烧，最远供讯风距励离辆L=12痰00屿m眉计算，洞值内使用柴这油机械需偷要供风量沟为狐651.装49m³斜/mi坛n匠。缓鸟脊妨色按框构犬芬暖国书射图割1罚忙使用柴油依机通风量热高程修正让系她数泛V汁供划=P×V龟g窗×调（食1叉+岂η城）巷L/10关0仇×2.3糖=183户0.75辨m³/m刑in记3.进3拉、阻力计刚算悲3.3.受1栏摩擦阻力齐本工程采议用随PV颈C馋拉链式软倚风管，直接径渠D=1.拌3尘m匹，管节滤长塔100潜m摧。风流在挑管道中呈殊完全紊流轮，丙λ睁与谢R确e侦（雷诺数贷）无关。谱管道光滑土值皂K=0.柴00害1怨，狸则件α水=丘λ哄×毅ρ膊/或8则，式各中桶λ笨=1/[椒1.74巧+l补g吧（亲D/页k芬）装]男2抽；奏ρ武=0.1劲22kg涉.f.s卡2探/m包4衡。计得炭出液α帽=0.0兰0064镰7鉴，瓣L=12菜00践m纳。风管周迹长督U=4.脑084全m廊，掘S=1.饭32况7抢㎡。缸则，风管再中风流在达完全紊流顶状态下的很摩擦阻力这h亩摩墓=家（喇α陕×L×U舱×V缺g彻）着/S妄3壮=159粉.98m墙mH暮2池O辱3.3.吵2外局部阻力吐采用直贞径煎D=1.陪3六m角的风管，义管道内局元部阻力系饼数菠ξ睬取茂0.巷3杠，则：河h斯局弄=舅ξ尘×V妨g蚕2吨×D肺/陕（巴2g×S芝2枣）块=1.3停3mm吼H诱2防O漠3.3.祝3布总阻力够h端总拒=159残.98+会1.33年=161西.31赤mmH币2搞O气。纹4歪、通风设酒备功率的灶计算打风机功率亚：错N=B×戒V芒供途×慧h扎总危/研（辟10盟2绒η五）闹式什中犹:蜻B仗为通风机定安全系数嘉采之用领1.0央5会；浊B贡1充为电机安逝全系数采堵用浴1.冶2亮；巷η找为通风机套效率稻取宇0.他7律；违η萝1延为电机效围率较取释0.坐8亩。莫则鬼：敏N=1.棒05×1忆830.傲75/6俯0×16改1.31泄/(10著2×0.辟7)=7祥2.38端kw虫电机功率疯：独N1=N浮×B1庸/双η稠1=72孩.38×妇1.2/姨0.8=谦108.议57k科w程。爷5怪、校核结敞论及通风葱系统改进许5.磁1榴校核结论细根谦据喂V企供贱=183帖0.75翠m³/侄mi貌n约时所需的擦电机功率溪和风机功疮率，选择监型号艇为妖SFD吼-顺Ⅰ崭-NO.洞1服1框的蜓2×55敌k唐w无风机（技窝术参数：伟风量毁为刘1950吧m³/m豪i愚n哀，功率钥为左105k物w旷，电机功劲率房为欢110k曲w真）并且采荐用压入式惕通风，最任远通风距贩离瞒为征1200吵m逐，能够满乘足洞内施椅工需风量况的要求。缘5.2沫通风系统娘改进强在距隧洞舍进口和施冰工支洞峡口晒20凳m愤分别设死置蓄1朽台银2×55岂k影w剩轴流式通削风机能够浓满足洞内虾施工的需批要，但为贸加快开挖听掌子面附凶近空气置播换速度，薄加快洞段嚼开挖工序腰循环，当吹进口开挖书长度大警于鹅1200悬m谈及支洞单随侧开挖长露度大烛于轨600疤m枣时，在开加挖面增护设岩1怜台呼22kw丝通风机向伟外抽风。弱送风管口属距掌子宫面爪1缎0菠～择15氏m铸，抽风管桨口距掌子亿面缓5自0奉～慎80终m绣往外抽风室，以使掌顾子面形成率良好的空色气循环，通确保空气烫新鲜，风角机布置如笋图膜2娇。怎图立2夏引水洞开御挖工作面法及风机布浙置示意图6、结语翠通过在鸭候嘴河烟岗叉电站引水才洞中对通筐风方案进馅行科学合捏理的设计叶，即能满献足洞内人亭员、柴油苗机械施工使作业的要骗求，保障辱了作业人令员的职业弱健康，提脾高了工效踩