自流排水洞及7#施工支洞通風(fēng)優(yōu)化方案

1、 TOC o 1-5 h z 1概述22編制依據(jù)23通風(fēng)量的計(jì)算及確定21計(jì)算參數(shù)的確定2施工人員所需風(fēng)量3爆破散煙所需風(fēng)量3使用柴油機(jī)械時(shí)的通風(fēng)量4通風(fēng)量的確定54通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量計(jì)算5采用吸出式或混合式通風(fēng)時(shí)的工作風(fēng)量5采用壓入式通風(fēng)時(shí)的工作風(fēng)量55通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓計(jì)算66通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算6采用吸出式或混合式通風(fēng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)容量6采用壓入式通風(fēng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)容量77通風(fēng)方案比較及選擇7自流排水洞及7#施工支洞通風(fēng)優(yōu)化方案1概述梅州抽水蓄能電站自流排水洞洞口位進(jìn)場(chǎng)公路K5+000K5+020之間底部 大梧溪河右岸的岸坡上，洞口高程為293. 500m；尾部（地下廠房端）接廠周底 層排水廊道右側(cè)，

2、控制高程298. 000m。自流排水洞全長(zhǎng)3593. 8861n，坡度為1. 25%。 自流排水洞斷面采用城門型斷面，斷面凈尺寸為3. 0mX2.9m （寬X高）。洞室圍 巖以II類III類為主。7#施工支洞與鄉(xiāng)道Y318相接，洞口位于上坪沖溝左岸岸坡上，洞口高程為 324. 000m：支洞尾部接自流排水洞（樁號(hào)Pl+755. 566m）,底板高程295. 698m。 7#施工支洞全長(zhǎng)600. 454m,坡度為4. 71%。支洞斷面采用城門洞型,斷面凈尺寸 為3.0mX3.0m （寬X高）。洞室圍巖以II類HI類為主。隧道開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔、2#巖石乳化炸藥爆破、扒渣機(jī)裝車、小型自卸汽 車運(yùn)輸

3、出渣的方式施工，循環(huán)進(jìn)尺按IHI類圍巖2. 0-2. 5m、IV類圍巖1. 8m、 V類圍巖1.4m進(jìn)行控制，最大裝藥量約為32kg。因原報(bào)審的施工組織設(shè)計(jì)中“3. 5. 2施工通風(fēng)”的部分計(jì)算參數(shù)取值與程 實(shí)際情況差異較大，致使原通風(fēng)設(shè)備的選型不太理想。為此，現(xiàn)對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì)。2編制依據(jù)（1）合同文件技術(shù)部分；（2）水工建筑物地下工程開挖施工技術(shù)規(guī)范（DL/T 5099-2011）；（3）水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)：（3）施工組織設(shè)計(jì)；（4）工程實(shí)際情況。3通風(fēng)量的計(jì)算及確定計(jì)算參數(shù)的確定隧洞斷面面積:S=ll m?同時(shí)爆破的炸藥量：Q二32kg通風(fēng)距離：Ll=1755. 6m （

4、7#施工支洞貫通前，樁號(hào)0000. 01+755. 6段）L2=2438. 3m （7井施工支洞貫通后，樁號(hào)1+755. 63+593. 8段）洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)：m=10人爆破后通風(fēng)排煙時(shí)間：tW30min塑料管道百米漏風(fēng)率：P=1.5%施工人員所需風(fēng)量Vp=qmk=3X10X1. 5=45 m3/min （ 1）式中Vp 一施工人員所需風(fēng)量，m5 /min；q -洞內(nèi)每人每分鐘所需新鮮空氣量，取3m3/min；m 一洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，取10人：k 風(fēng)量備用系數(shù)1. 31. 5,取1.5；3.3爆破散煙所需風(fēng)量按純稀釋炮煙的理論計(jì)兌風(fēng)量VL=5QB/t =5X32X0. 044-30=0

5、. 21 m3/min （2）式中VL爆破散煙計(jì)算風(fēng)量，mJ /min；Q 一同時(shí)爆破的炸藥量，取32kg；B 一炸藥爆破所構(gòu)成的折合一氧化碳體積，根據(jù)規(guī)范取40L/kg：t 一通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)，t=30min；3. 2按通風(fēng)方式計(jì)算風(fēng)量（1）從開挖面至稀釋炮煙到安全濃度的距離LL =400Q/S=400X324-11=1163. 6m（3）工程實(shí)際洞口至工作面最大的通風(fēng)距離：Ll=1755. 6m （7#施工支洞貫通前,樁號(hào)0+000. 01+755. 6段）L2=2438. 3m （7升施工支洞貫通后，樁號(hào)1+755. 63+593. 8段）因LI、L2均大于L,故式（4）中的安全距離L均取值11

6、63. 6nu （2）壓入式通風(fēng)Vy=21. 4yQSL/t =21. 4X32 X 11 X 1163.64-30=456mJ /min（4）式中 Vy 壓入式通風(fēng)計(jì)算風(fēng)量，m/min：S 隧洞斷面面積，取11 m1；L -開挖面至稀釋炮煙到安全濃度的安全距離，取1163. 6m；(3)吸出式通風(fēng)Vx=l5 J(15 4-1)QS/t=15X/(l5+ 32 + 5)x 32 X 11 + 30=43. 8m3 /min(5)式中Vx 吸出式通風(fēng)計(jì)算風(fēng)量，m3 /min：Q -同時(shí)爆破的炸藥量，取32kg；S 一隧洞斷面面積，取11后：布置時(shí)，風(fēng)管吸風(fēng)口距工作面的距離Lx宜小于風(fēng)流有效吸程L

7、x。LxWLx，= 1. 5百二 1.5X3. 3=4. 97m (6)若LxLx時(shí)，則按公式計(jì)算的吸出風(fēng)量需增加20%。此時(shí)，Vx=52. 6 nr/min。(4)混合式通風(fēng)混合式壓入時(shí)：Vhy=7. 8曬/. 8X 348480030=39. 4 mVmin(7)(式中,M=QS?Ly2=32 XIFX 3()2=3484800 )混合式吸出時(shí)：Vhx=l. 3Vhy=51.2 m3/min(8)上述兩式中，Vhy 一為混合式壓入通風(fēng)量，m /min：Vhx -為混合式吸出通風(fēng)量，m3 /min：Ly 壓風(fēng)管口至工作面距離，取30m。3.3.3洞內(nèi)最小風(fēng)速所需風(fēng)量Vd60V_S=60X0.

8、 25X 11=165 m3/min (9)式中，Vd 一保證洞內(nèi)最小風(fēng)速所需風(fēng)量:，m /min；Vmin洞內(nèi)允許最小風(fēng)速，取0. 25m/s：S 隧洞斷面面積，取11使用柴油機(jī)械時(shí)的通風(fēng)量洞內(nèi)使用柴油機(jī)械時(shí)，需考慮與同時(shí)施工的人員所需的通風(fēng)量神加。Vg=VoN+qmk=4X24+3X3X 1. 5=109. 5 m3/min (10)式中，Vg 使用柴油機(jī)械時(shí)的通風(fēng)量，m/min：Vo 一單位功率需風(fēng)量指標(biāo)，根據(jù)規(guī)范取4. 0mkw. min；N 一同時(shí)在洞內(nèi)工作的柴油機(jī)械的總額定功率，本工程出渣采用2 輛小型自卸汽車，取24kw：q 一洞內(nèi)每人每分鐘所需新鮮空氣量，取31n3/min；m

9、 一洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)，取3人：k 風(fēng)量備用系數(shù)1.31.5,取1.5；通風(fēng)量的確定根據(jù)規(guī)范及施工手冊(cè)，通風(fēng)量的確定一般取上述各式計(jì)算結(jié)果的最大值。而 從式(1)式(10)的計(jì)算結(jié)果可見，由于通風(fēng)方式的不同，其最大值有兩種 情況，分別如下：1)采用吸出式或混合式通風(fēng)時(shí)，V=165 m1 /min：2)采用壓入式通風(fēng)時(shí),V=456 m /min：4通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量計(jì)算采用吸出式或混合式通風(fēng)時(shí)的工作風(fēng)量自流排水洞及7#施工支洞均采用風(fēng)管式通風(fēng)，其風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量分別為：Vml- (l+PLi/100) V-(l+l. 5%X 1755. 6-r 100) X 165-208. 5 n? /niin(

10、11)Vm2= (l+PL/100) V= (1+1. 5% X 2438. 3 + 100) X 165=225. 3 m3/min(12)式中，Vm 一風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m3 /min：V 一洞內(nèi)施工需要的有效風(fēng)量，155m3/min：LI、L2 一分別為7#施工支洞貫通前后的風(fēng)管長(zhǎng)度；P 100m塑料風(fēng)管漏風(fēng)量，取1.5%。采用壓入式通風(fēng)時(shí)的工作風(fēng)量自流排水洞及74施匚支洞均采用風(fēng)管式通風(fēng)，其風(fēng)機(jī)工作風(fēng)景分別為：Vml=(l+PLi/100) V=(l+1. 5%X 1755. 64-100) X456=576. 2 m3/min(13)Vm2= (l+PL/lOO) V=(l+1. 5%X

11、2438. 3H-1OO) X 456=622. 6 m3/min(14)式中，Vm 一風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m/min：V 一洞內(nèi)施匚需要的有效風(fēng)量,456m5 /min；LI、L2 一分別為7#施工支洞貫通前后的風(fēng)管長(zhǎng)度； P 100m塑料風(fēng)管漏風(fēng)量，取1.5%。5通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓計(jì)算自流排水洞及7#施工支洞的通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓分別為：Hml=Hkyl+Hpl= (1+25%) Hkyl=l. 25X0. 05X1755. 6=109. 5 mmH20(15)Hm2=Hkyl+Hpl= (1+25%) Hkyl=l. 25X0. 05X2438. 3=152. 5 mmHzO(16)式中：Hm 一風(fēng)機(jī)工

12、作風(fēng)壓，inmHcO：Hky 一沿程風(fēng)壓損失，minHjO,計(jì)算式為Hky二(J L；Hp 局部風(fēng)壓損失，mrnHzO,此處按沿程風(fēng)壓損失的25%計(jì)；M 一每米風(fēng)管沿程損失，mmHzO/m,按“通風(fēng)計(jì)算諾模圖”查得，p =0. 05：LI、L2 一分別為7#施工支洞貫通前后的風(fēng)管長(zhǎng)度；6通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算6.1采用吸出式或混合式通風(fēng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)容量自流排水洞及泮施L支洞的通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量分別為：N1 = YJWB= (3 48X109.5X1.2X1,2) + (1O2X8O%X1) =6. 7KW 102771%(17)10切1%=(3. 76X152.5X1.2X1.2) + (102

13、X80%Xl) =10. 1KW(18)式中：Nl、N2 通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)容量，KW；V.、Vw一通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量,分別為3. 48m3/s、3.76 ms/s；H.ix L一 風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓,n i一靜壓效率，取80%；n 2-機(jī)械傳動(dòng)效率，直接傳動(dòng)，取1.0；B 一電動(dòng)機(jī)容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，取L2：Y 一空氣重率，取L2kg/mS。6.2采用壓入式通風(fēng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)容量自流排水洞及7#施工支洞的通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量分別為：N1 = YnJWB=(9.6X109.5X1.2X1.2) + (102X80%Xl) =18. 6KW 10才0(19)N2 = Vm2Hro2ZB= (10.4X152.5X1.2X1

14、.2) + (102X80%Xl) =28. 0KW 102771%(20)式中：Nl、N2 一通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)容量，KW；V.i、V&通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量,分別為9. Gm/s、10. 4m/s：FL一 風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓，minHzO；n i一靜壓效率，取80%：n 2機(jī)械傳動(dòng)效率，直接傳動(dòng)，取1.0；B 電動(dòng)機(jī)容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，取L2：Y -空氣重率，取1. 2kg/mSo7通風(fēng)方案比較及選擇根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，自流排水洞及7#施工支洞的通風(fēng)方式及通風(fēng)機(jī)的選擇 有以下幾種方案：方案一：采用吸出式通風(fēng)，宜在作業(yè)面附近分別布置一臺(tái)風(fēng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)容 量應(yīng)分別大于6. 7KW. 10. 1KW,且工作風(fēng)量分別不小于1

15、65mJ/min。方案二：采用混合式通風(fēng)，宜在兩個(gè)洞口及相應(yīng)的作業(yè)面附近分別布置一臺(tái) 風(fēng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)容量?jī)蓛莎B加后應(yīng)分別大于6. 7KW、10. 1KW,且I：作風(fēng)量?jī)蓛莎B 加后分別不小于165m3/min。方案三：采用壓入式通風(fēng)，宜在兩個(gè)洞口分別布置一臺(tái)通風(fēng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)容 量應(yīng)分別大于18. 6KW、28. 0KW,且工作風(fēng)量不小于4561n/min?，F(xiàn)將上述三種方案比較如下：表7.1方案對(duì)比表編號(hào)位置優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一吸出式通風(fēng)通風(fēng)設(shè)備可根據(jù)開挖進(jìn)尺及 時(shí)跟進(jìn)，作業(yè)面附近的廢氣排出 效率較高，不會(huì)對(duì)整個(gè)洞室的空 氣產(chǎn)生污染.作業(yè)面的新鮮空弋只能靠 自然對(duì)流獲得，廢氣置換效 率較低：對(duì)單臺(tái)設(shè)備依賴性 較