錦屏二級水電站進水口地下洞室群的施工通風

汪 斌

(葛洲壩集團第二工程有限公司,成都,610091)

在隧道掘進施工過程中,為了稀釋和排出爆破產生的炮煙、粉塵和有毒有害氣體,保持良好的工作條件,必須對隧道掘進掌子面或其它工作面實施通風。但在目前的隧道掘進施工中,對于通風機械設備的選擇、匹配、風量和風速的控制上,大多還是根據經驗選配。筆者以錦屏二級水電站進水口地下洞室群掘進施工為例,對如何確定通風風量及選擇設備做一簡單介紹。

1 地下洞室群通風設計措施

錦屏二級水電站進水口系統地下洞室群具有埋層深、直接對外的通道少、線路長、洞室群密集、通風散煙難度大等特點,在通風設計上采取了以下措施。

1.1 緊密結合洞室群布置結構及開挖方案,以引水洞及進水口事故閘門室、混凝土抗剪洞等通風難度最大的施工部位為通風散煙的重點,合理分期規劃布置通風散煙系統;盡早挖通事故閘門豎井,加快空氣流動,輔助通風,使洞室群內污濁空氣按預定的通道排出洞外,新鮮空氣不斷補充進入,消除污濁空氣在洞室群內滯留和相互竄通現象,確保地下洞室群良好的施工環境。

1.2 施工通風采取壓入式為主,并輔以抽排方式,擬以1300m3/min大風量、3800Pa全風壓強力式軸流風機進行壓入式通風為主。施工過程中優化開挖程序,及早打通事故閘門豎井輔助通風,以改善地下洞群通風條件。

1.3 在施工過程中,大量使用污染小的新設備及電動設備,盡可能少用油動設備,并為采用的油動設備配裝空氣濾化器,采取濕噴混凝土工藝、濕式鉆孔、爆破后噴霧降塵等措施來減少污染源。另外,采取配置有害氣體濃度監測儀等措施,加強施工環境的安全監測,注重施工人員勞動保護工作,配發必要的防護、勞保用品,保障施工人員的人身安全。

2 通風量的確定

根據洞室施工程序、方法、施工設備配置及通風方式、方法的安排,以滿足施工人員正常呼吸及沖淡、排除爆破、機械廢氣、有害氣體等的最大通風量,并滿足洞室最小風速不超過最大容許風速進行施工所需通風量和風機工作風量、風壓的計算,并依據計算成果選擇通風設施。以下分別以進水口引水洞第一層開挖及進水口事故閘門室開挖為例,進行通風量計算及通風機選擇。

2.1 進水口引水洞第一層開挖通風量計算

2.1.1 滿足最多施工人員所需風量

式中:q——洞內每人所需新鮮空氣量,一般按3.0m3/min計;

m ——洞內同時工作的最多人數,施工高峰期取50人;

k——風量備用系數,取用1.25。

2.1.2 爆破散煙所需風量

稀釋爆破有害氣體所用風量,爆破后通風時間30min,稀釋至允許范圍。

式中:A——每次爆破用藥量,取430kg;

L ——稀釋區長度,取100m;

S ——開挖斷面,取116m2;

t——通風時間,取30min;

由此計算:Q=1256m3/min

2.1.3 洞內最小風速所需風量

式中:V——開挖允許最小風速,0.15m/s;

S ——開挖斷面,取116m2。

2.1.4 使用柴油機械時的通風量

柴油機械排出有害氣體的數量與柴油機類型、保養狀況、作業點高程、燃油種類、柴油耗量、負荷狀況以及是否配有凈化裝置等因素有關,目前尚無準確計算方法。下面根據沖淡、排除柴油機械產生的有害氣體所需通風量公式進行計算。

式中:n1——挖、裝機械臺數,取2;

q1——每臺挖、裝機械每馬力排出廢氣量,一般為2.16m3/minHP;

n2——同時工作汽車臺數,取4臺;

q2——每臺汽車每馬力排出廢氣量,一般為0.84m3/minHP。

由此得:Q=1545m3/min

2.1.5 通風量的確定及風機選擇

施工通風必須滿足施工人員的正常呼吸需要,并能滿足沖淡、排除爆破及施工機械所產生的有害氣體和粉塵,按公式分別計算出各自需要的通風量后,選用其中的最大值。洞內使用柴油機械時,與同時工作的人員所需的通風量相加。

依據以上原則選定的施工通風量,除應滿足洞內容許最小風速外,還應注意不得超過洞內最大容許風速。由此,進水口引水洞第一層開挖,所需最大風量為1545m3/min。

引水洞上層開挖斷面較大,風阻小,宜采用大流量、中高風壓風機通風。在西引1#施工支洞洞口布置1臺92-1(2×75kW)軸流風機,每條引水洞洞內布置1臺88-1(2×55kW)軸流風機接力,接φ1200mm風筒,向每條引水洞洞內開挖部位壓入新鮮空氣,通風量 2800m3/min,風壓1830Pa。

2.2 進水口事故閘門井開挖通風量計算

2.2.1 滿足井挖中最多施工人員所需風量

式中:q——洞內每人所需新鮮空氣量,一般按3.0m3/min計;

m ——洞內同時工作的最多人數,施工高峰期取60人;

K ——風量備用系數,取1.25。

2.2.2 爆破散煙所需風量

稀釋爆破有害氣體所用風量,爆破后通風時間30min,稀釋至允許范圍。

式中:A——每次爆破用藥量,取200kg;

L ——稀釋區長度,取100m;

S ——開挖斷面,取162m2;

t——通風時間,取30min。

由此可以計算出Q=973m3/min

2.2.3 洞內最小風速所需風量

式中:V——開挖允許最小風速,0.15m/s;

S ——開挖斷面,取162m2;

Q=60×0.15×162=1458m3/min。

2.2.4 使用柴油機械時的通風量

柴油機械排出有害氣體的數量與柴油機類型、保養狀況、作業點高程、燃油種類、柴油耗量、負荷狀況以及是否配有凈化裝置等因素有關,目前尚無準確計算方法,下面根據沖淡、排除柴油機械產生的有害氣體所需通風量公式進行計算。

式中:n1——挖、裝機械臺數,取2;

q1——每臺挖、裝機械每馬力排出廢氣量,一般為2.16m3/minHP;

4.3.1 學生層面（1）激發學習數學的興趣。數學文化選修課的開設，不僅為學生提供了了解本民族數學傳統的機會，還有助于學生認識數學發生、發展的必然規律，了解人類從數學角度認識客觀世界的過程，培養求知、求實和勇于探索的精神，體會數學的系統性、嚴謹性、應用性和廣泛性。這樣，學生必然會對數學產生學習興趣，真正喜歡數學，并認真學習數學。

n2——同時工作汽車臺數,取6臺;

q2——每臺汽車每馬力排出廢氣量,一般為0.84m3/minHP。

由此得:Q=2091m3/min

2.2.5 通風量的確定

根據洞內通風原則,進水口事故閘門井開挖,所需最大風量為2091m3/min。

進水口事故閘門井開挖從1#施工支洞和2#施工支洞進入,線路長,通風散煙困難,但頂部事故閘門室交通洞已形成循環通風,進水口事故閘門井開挖仍借助引水洞上層開挖的通風系統。

3 各主要洞室通風布置及效果

各主要洞室通風系統布置見表1所示。

表1 各主要地下洞室施工通風系統布置特性

施工過程中,通風因施工情況、交通方式的改變,洞中的CO含量也有超標的情況出現。但多次測試結果表明,CO含量一直較穩定,在6ppm～25ppm之間。進入 TZb大理巖,樁號50m后出現了H2S氣體,濃度為1ppm,在爆破初期及鉆孔期間,瞬間濃度變化大,但因有較強的通風,保證了新鮮風量,沒有影響施工人員的正常呼吸。

4 通風系統運行與管理

錦屏二級水電站進水口地下洞室群的施工通風,采取了以下運行管理措施:

(1)采用強力軸流風機通風,設專人對洞室通風進行管理,從施工安排上盡量提前貫通事故閘門豎井和引水洞上半洞,以便形成良好的通風循環,改善洞室通風條件。

(2)配置對有害氣體的監測、報警裝置和噴霧降塵裝置,爆破通風散煙后,灑水將爆渣浸透。

(3)加強對相通洞室同時施工工作面爆破時間控制,保證同時散煙除塵,改善洞內煙霧和粉塵濃度,加快施工進度。

(4)加強對進洞機械的維修保養。建立專門的維修班,對洞內施工機械定期保養、檢查,提高內燃機柴油的燃燒率。

(5)慎重選擇油料及柴油添加劑。施工中使用含硫量低的柴油品牌,并選用適用的柴油添加劑,以降低CO的排放濃度。

(6)對部分機械進行機外凈化,配備有催化劑的附屬箱,將其連接在尾氣排放管,用催化劑和水洗的辦法來降低發動機排出廢氣中的有害氣體。

(7)洞內造孔設備采取濕式鑿巖,噴射混凝土采用濕噴法施工。

(8)根據洞室開挖實際需風量及時調節風機運行功率。在爆破后排煙及出渣期間通風機全功率開啟,其余工序作業期間相應減小通風機負荷,或根據實際情況間歇通風,在保證通風效果的情況下,節約能源及設備。

(9)洞室施工進風口與出風口在空間上完全避開,以免在壓風過程中排出的污濁空氣被重新壓入洞室。

(10)風筒均采用高強度的PVC柔性風筒,以減少通風風損。

5 結語

目前,錦屏水電樞紐工程在進水口引水洞及事故閘門室開挖的施工通風中,采用上述通風技術方案,使用強力射流風機,保證了工作面空氣清新。說明所設計的通風方案及所選用的通風設備配套,在階段性通風中已取得一定成果,對解決地下洞室群的施工通風具有一定的指導性。