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那文隧洞工程通風(fēng)防塵實施方案

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那文隧洞工程通風(fēng)防塵實施方案

[摘要]介紹了海南大廣壩水利工程二期(灌區(qū))陀興系統(tǒng)那文隧洞鉆爆法施工中通風(fēng)防塵方案的設(shè)計、計算與實施情況,該方案有效解決了較長隧洞通風(fēng)排煙問題,創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]通風(fēng)防塵;風(fēng)量指標(biāo);水幕降塵;鉆爆法施工;那文隧洞

1工程概況

那文隧洞進(jìn)口位于海南省昌化江的大廣壩庫區(qū),出口位于感恩河的陀興水庫,那文隧洞洞長5207.14m,施工支洞長833.90m(1#支洞長402.25m,2#支洞長431.65m),那文隧洞設(shè)計進(jìn)口底板高程127.5m,縱坡1/800,設(shè)計引水流量7.7m3/s,隧洞采用城門洞型,斷面尺寸3m×3m。

2通風(fēng)防塵實施方案

本工程采用爆破法開挖,小型自卸汽車、裝載機(jī)等機(jī)械設(shè)備無軌出渣方式。隧洞爆破開挖、出渣產(chǎn)生大量煙塵等有害氣體,根據(jù)隧洞斷面尺寸、長度,經(jīng)計算,采取如下通風(fēng)防塵方案:主洞段向上(下)游洞方向1750m、1#支洞和2#支洞的中間主洞1700m均采用2×[SDF(B)-N010.5]22kW軸流式變速風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng);為改善通風(fēng)、加強(qiáng)排煙,在主支洞叉口部位布置吸出式輔助通風(fēng)(10kW軸流變速風(fēng)機(jī)),為了降低有害氣體濃度,降低粉塵含量,在掌子面間隔30m、距離地面3m處設(shè)兩個噴霧降塵器,進(jìn)行水幕降塵。

3通風(fēng)防塵設(shè)計

3.1通風(fēng)防塵標(biāo)準(zhǔn)

(1)隧洞內(nèi)氧氣含量按體積不小于20%。(2)有害氣體濃度容許值:一氧化碳最高容許濃度為30mg/m3,二氧化碳按體積不得大于0.5%,氮氧化物(NO2)濃度不超過5mg/m3。(3)每立方米空氣中的粉塵允許含量:含10%以上游離二氧化硅的粉塵不得超過2mg/m3,含10%以下游離二氧化硅的粉塵濃度不得超過4mg/m3。(4)排塵風(fēng)速不小于0.15m/s。(5)其他不利于施工的因素如噪聲、地?zé)岬纫矐?yīng)進(jìn)行控制,隧洞內(nèi)氣溫不高于30℃。

3.2通風(fēng)防塵設(shè)計原則

在滿足通風(fēng)效果、通風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓前提下,減少新購風(fēng)機(jī),合理調(diào)配使用現(xiàn)有設(shè)備,同時每個開挖面配備同步除塵的必要設(shè)施,保證粉塵含量達(dá)標(biāo)。為減少能耗損失和通風(fēng)系統(tǒng)的長期運行成本,適當(dāng)增加一次性投入并布置大直徑風(fēng)管。

3.3通風(fēng)參數(shù)計算

3.3.1基本參數(shù)。隧洞斷面面積S為7.7m2,洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)N按每個工作面平均10人,內(nèi)燃機(jī)單位功率所需風(fēng)量Q0按《隧道設(shè)計手冊》取4.0m3/(min·kW),管道百米漏風(fēng)率p100為1.2%,最大通風(fēng)長度L為2182m,一次爆破作業(yè)的炸藥最大用量A為50kg。3.3.2風(fēng)量計算。從4個方面考慮(每個工作面),具體為按洞內(nèi)允許最低風(fēng)速計算得Q1,按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計算得Q2,按洞內(nèi)機(jī)械計算得Q3,按洞中同一時間內(nèi)爆破作業(yè)的最多用藥量計算得Q4,比較Q1、Q2、Q3、Q4,取其中最大值為需要風(fēng)量Qmax。(1)按洞內(nèi)最小風(fēng)速計算風(fēng)量Q1,Q1=60Sv=60×7.7×0.21=97.02m3/min,式中v為洞內(nèi)最小風(fēng)速,取0.21m/s。(2)按洞內(nèi)最多作業(yè)人數(shù)計算風(fēng)量Q2,Q2=Nq=10×3=30m3/min,式中q為洞內(nèi)每人所需最低新鮮空氣量,取3m3/min。(3)按洞內(nèi)機(jī)械計算得Q3,Q3=Q0ΣP=4×213=852m3/min,式中ΣP為同時在洞內(nèi)作業(yè)的各種內(nèi)燃機(jī)的功率總和(按規(guī)范及綜合考慮各種因素后,功率總和按額定總功率的65%計算,上(中、下)游方向裝載機(jī)1臺,額定總功率135kW,小型自卸汽車3臺,每臺額定總功率64kW,總功率ΣP=(135+64×3)×65%=213kW。(4)按洞中同一時間內(nèi)爆破作業(yè)的最多用藥量計算Q4,Q4=7.8/t(AL2S2)1/3=7.8/60×(50×21822×7.72)1/3=314m3/min,式中t為通風(fēng)時間,隧洞長度超過2000m時,取60min。比較Q1、Q2、Q3、Q4可知,施工機(jī)械排煙是通風(fēng)最大制約因素,需要風(fēng)量Qmax為852m3/min。由隧洞通風(fēng)長度L和百米漏風(fēng)率p100,計算漏風(fēng)系數(shù)P=1/(1-L/100×p100)=1.35,根據(jù)洞內(nèi)需要風(fēng)量Qmax,求得隧洞所配風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q供=QmaxP=852×1.35=1150m3/min。

3.4設(shè)備選擇及布置

3.4.1設(shè)備、材料選擇。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)量Q機(jī)按不小于1.1Q供(1.1是風(fēng)量儲備系數(shù))進(jìn)行配置,根據(jù)以上計算可知:主洞段向上(下)游洞方向、1#支洞和2#支洞的中間主洞均采用2×[SDF(B)-N010.5]22kW軸流式變速壓入式風(fēng)機(jī),額定風(fēng)量為320~1902m3/mi,風(fēng)壓為353~2986Pa,轉(zhuǎn)速為1480r/min,4級變速。風(fēng)量Q機(jī)>1.1Q供,完全滿足要求。兩臺通風(fēng)機(jī)后接Ф1000mm玻璃鋼風(fēng)管,懸掛布置于隧洞拱頂,以確保出渣和機(jī)械設(shè)備進(jìn)場空間,風(fēng)管節(jié)長3m,管頭距工作面不大于30m;為改善通風(fēng)、加強(qiáng)排煙,在主支洞叉口部位布置吸出式輔助通風(fēng)(10kW軸流變速風(fēng)機(jī)),吸出式風(fēng)筒采用Ф800mm膠質(zhì)軟風(fēng)筒,節(jié)長50m,布置在隧洞一側(cè),離地1.0m左右。有力的通風(fēng)防塵措施,保證了作業(yè)現(xiàn)場空氣清新和洞內(nèi)施工人員安全。3.4.2通風(fēng)防塵、照明及管線系統(tǒng)布置。在隧洞施工期間,洞內(nèi)在滿足通風(fēng)效果的前提下必須提供全部照明,亮度符合規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),洞內(nèi)照明系統(tǒng)的電壓采用安全電壓(行燈變壓器降壓引入),采用36V安全電壓電源照明。通風(fēng)防塵、照明及管線系統(tǒng)布置見圖1。

3.5其他通風(fēng)措施及影響因素

3.5.1其他通風(fēng)措施。主洞施工長度5207.14m,單口掘進(jìn)長達(dá)1750m,解決長小隧洞施工通風(fēng)是項目成功的關(guān)鍵。通風(fēng)設(shè)計上雖然采用了壓入、吸出混合式通風(fēng),但工人洞內(nèi)佩戴氧氣面罩以防范缺氧,施工機(jī)械采用低標(biāo)號柴油及尾氣過濾等措施減少有害氣體數(shù)量,滿足長小隧洞無軌運輸通風(fēng)的要求,提高通風(fēng)效果。放炮后工人佩戴氧氣面罩出渣,利用汽車行駛帶動空氣流動,加快出渣時排煙效果。3.5.2綜合防塵措施。(1)水幕降塵。噴霧降塵器布置在距掌子面30m外邊墻兩側(cè),爆破前10min開閥門一直至放炮后30min進(jìn)行水幕降塵,有害氣體濃度和粉塵含量通過水幕降塵大大降低。水幕降塵示意圖見圖2。(2)風(fēng)機(jī)距洞口至少25m確保凈化風(fēng)源。支洞口處的吸出式風(fēng)筒布設(shè)90°彎角向上方排廢氣,避免混進(jìn)壓入式通風(fēng)機(jī)中,人員進(jìn)洞采取佩戴防塵的口罩和防塵安全帽等防護(hù)措施。(3)降低粉塵含量的一系列濕式技術(shù)措施。例如采用沖洗巖壁和濕式鑿巖、安設(shè)噴霧器的裝載機(jī)裝渣時灑水、濕噴混凝土的濕噴防塵技術(shù)、爆破時用水炮泥等降防塵措施。(4)減少風(fēng)筒漏風(fēng)和降低風(fēng)筒通風(fēng)阻力是提高通風(fēng)效率的主要措施。保證風(fēng)筒接頭質(zhì)量,連接時加襯墊,選用活三環(huán)多層反邊接頭。另外,合理變徑節(jié)、提高風(fēng)筒懸掛質(zhì)量、減緩轉(zhuǎn)角處風(fēng)筒彎度和排除風(fēng)筒內(nèi)的積水可以減少通風(fēng)阻力,發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)快速處理,靠近炮崩工作面使用鐵風(fēng)筒。3.5.3通風(fēng)效果其他影響因素。(1)漏風(fēng)率影響。風(fēng)管平均百米漏風(fēng)率的理論計算較低,再加上風(fēng)管性能參數(shù)因素和施工現(xiàn)場通風(fēng)管理影響,實際漏風(fēng)率大于設(shè)計值很多,直接造成通風(fēng)效果差。應(yīng)選用性能參數(shù)達(dá)標(biāo)而且漏風(fēng)率每100m低于1%的風(fēng)管,同時加強(qiáng)施工人員對施工通風(fēng)的重要性認(rèn)識和管理水平提高,保證良好通風(fēng)效果。(2)氣候影響。本工程地處海南地區(qū),常年溫度較高,都在10℃以上,施工中洞內(nèi)外溫差小無法形成氣壓差將洞內(nèi)氣體排出洞外,施工中應(yīng)采取有力措施加強(qiáng)排煙。

4總結(jié)經(jīng)

實踐,海南那文隧洞工程通風(fēng)防塵實施方案安全可靠,通風(fēng)防塵措施得當(dāng)、有力,有效解決了較長隧洞通風(fēng)排煙問題,保障了洞內(nèi)空氣清新并創(chuàng)造良好的施工環(huán)境,保證了洞內(nèi)施工人員的身體健康,提高了勞動效率,加快了施工速度,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者:陳敏柏 單位:安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司