汪 斌

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)

在隧道掘進(jìn)施工過(guò)程中,為了稀釋和排出爆破產(chǎn)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(duì)隧道掘進(jìn)掌子面或其它工作面實(shí)施通風(fēng)。但在目前的隧道掘進(jìn)施工中,對(duì)于通風(fēng)機(jī)械設(shè)備的選擇、匹配、風(fēng)量和風(fēng)速的控制上,大多還是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選配。筆者以錦屏二級(jí)水電站進(jìn)水口地下洞室群掘進(jìn)施工為例,對(duì)如何確定通風(fēng)風(fēng)量及選擇設(shè)備做一簡(jiǎn)單介紹。

1 地下洞室群通風(fēng)設(shè)計(jì)措施

錦屏二級(jí)水電站進(jìn)水口系統(tǒng)地下洞室群具有埋層深、直接對(duì)外的通道少、線路長(zhǎng)、洞室群密集、通風(fēng)散煙難度大等特點(diǎn),在通風(fēng)設(shè)計(jì)上采取了以下措施。

1.1 緊密結(jié)合洞室群布置結(jié)構(gòu)及開挖方案,以引水洞及進(jìn)水口事故閘門室、混凝土抗剪洞等通風(fēng)難度最大的施工部位為通風(fēng)散煙的重點(diǎn),合理分期規(guī)劃布置通風(fēng)散煙系統(tǒng);盡早挖通事故閘門豎井,加快空氣流動(dòng),輔助通風(fēng),使洞室群內(nèi)污濁空氣按預(yù)定的通道排出洞外,新鮮空氣不斷補(bǔ)充進(jìn)入,消除污濁空氣在洞室群內(nèi)滯留和相互竄通現(xiàn)象,確保地下洞室群良好的施工環(huán)境。

1.2 施工通風(fēng)采取壓入式為主,并輔以抽排方式,擬以1300m3/min大風(fēng)量、3800Pa全風(fēng)壓強(qiáng)力式軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓入式通風(fēng)為主。施工過(guò)程中優(yōu)化開挖程序,及早打通事故閘門豎井輔助通風(fēng),以改善地下洞群通風(fēng)條件。

1.3 在施工過(guò)程中,大量使用污染小的新設(shè)備及電動(dòng)設(shè)備,盡可能少用油動(dòng)設(shè)備,并為采用的油動(dòng)設(shè)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(lái)減少污染源。另外,采取配置有害氣體濃度監(jiān)測(cè)儀等措施,加強(qiáng)施工環(huán)境的安全監(jiān)測(cè),注重施工人員勞動(dòng)保護(hù)工作,配發(fā)必要的防護(hù)、勞保用品,保障施工人員的人身安全。

2 通風(fēng)量的確定

根據(jù)洞室施工程序、方法、施工設(shè)備配置及通風(fēng)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(jī)械廢氣、有害氣體等的最大通風(fēng)量,并滿足洞室最小風(fēng)速不超過(guò)最大容許風(fēng)速進(jìn)行施工所需通風(fēng)量和風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量、風(fēng)壓的計(jì)算,并依據(jù)計(jì)算成果選擇通風(fēng)設(shè)施。以下分別以進(jìn)水口引水洞第一層開挖及進(jìn)水口事故閘門室開挖為例,進(jìn)行通風(fēng)量計(jì)算及通風(fēng)機(jī)選擇。

2.1 進(jìn)水口引水洞第一層開挖通風(fēng)量計(jì)算

2.1.1 滿足最多施工人員所需風(fēng)量

式中:q——洞內(nèi)每人所需新鮮空氣量,一般按3.0m3/min計(jì);

m ——洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù),施工高峰期取50人;

k——風(fēng)量備用系數(shù),取用1.25。

2.1.2 爆破散煙所需風(fēng)量

稀釋爆破有害氣體所用風(fēng)量,爆破后通風(fēng)時(shí)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(qū)長(zhǎng)度,取100m;

S ——開挖斷面,取116m2;

t——通風(fēng)時(shí)間,取30min;

由此計(jì)算:Q=1256m3/min

2.1.3 洞內(nèi)最小風(fēng)速所需風(fēng)量

式中:V——開挖允許最小風(fēng)速,0.15m/s;

S ——開挖斷面,取116m2。

2.1.4 使用柴油機(jī)械時(shí)的通風(fēng)量

柴油機(jī)械排出有害氣體的數(shù)量與柴油機(jī)類型、保養(yǎng)狀況、作業(yè)點(diǎn)高程、燃油種類、柴油耗量、負(fù)荷狀況以及是否配有凈化裝置等因素有關(guān),目前尚無(wú)準(zhǔn)確計(jì)算方法。下面根據(jù)沖淡、排除柴油機(jī)械產(chǎn)生的有害氣體所需通風(fēng)量公式進(jìn)行計(jì)算。

式中:n1——挖、裝機(jī)械臺(tái)數(shù),取2;

q1——每臺(tái)挖、裝機(jī)械每馬力排出廢氣量,一般為2.16m3/minHP;

n2——同時(shí)工作汽車臺(tái)數(shù),取4臺(tái);

q2——每臺(tái)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(fēng)量的確定及風(fēng)機(jī)選擇

施工通風(fēng)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(jī)械所產(chǎn)生的有害氣體和粉塵,按公式分別計(jì)算出各自需要的通風(fēng)量后,選用其中的最大值。洞內(nèi)使用柴油機(jī)械時(shí),與同時(shí)工作的人員所需的通風(fēng)量相加。

依據(jù)以上原則選定的施工通風(fēng)量,除應(yīng)滿足洞內(nèi)容許最小風(fēng)速外,還應(yīng)注意不得超過(guò)洞內(nèi)最大容許風(fēng)速。由此,進(jìn)水口引水洞第一層開挖,所需最大風(fēng)量為1545m3/min。

引水洞上層開挖斷面較大,風(fēng)阻小,宜采用大流量、中高風(fēng)壓風(fēng)機(jī)通風(fēng)。在西引1#施工支洞洞口布置1臺(tái)92-1(2×75kW)軸流風(fēng)機(jī),每條引水洞洞內(nèi)布置1臺(tái)88-1(2×55kW)軸流風(fēng)機(jī)接力,接φ1200mm風(fēng)筒,向每條引水洞洞內(nèi)開挖部位壓入新鮮空氣,通風(fēng)量 2800m3/min,風(fēng)壓1830Pa。

2.2 進(jìn)水口事故閘門井開挖通風(fēng)量計(jì)算

2.2.1 滿足井挖中最多施工人員所需風(fēng)量

式中:q——洞內(nèi)每人所需新鮮空氣量,一般按3.0m3/min計(jì);

m ——洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù),施工高峰期取60人;

K ——風(fēng)量備用系數(shù),取1.25。

2.2.2 爆破散煙所需風(fēng)量

稀釋爆破有害氣體所用風(fēng)量,爆破后通風(fēng)時(shí)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(qū)長(zhǎng)度,取100m;

S ——開挖斷面,取162m2;

t——通風(fēng)時(shí)間,取30min。

由此可以計(jì)算出Q=973m3/min

2.2.3 洞內(nèi)最小風(fēng)速所需風(fēng)量

式中:V——開挖允許最小風(fēng)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(jī)械時(shí)的通風(fēng)量

柴油機(jī)械排出有害氣體的數(shù)量與柴油機(jī)類型、保養(yǎng)狀況、作業(yè)點(diǎn)高程、燃油種類、柴油耗量、負(fù)荷狀況以及是否配有凈化裝置等因素有關(guān),目前尚無(wú)準(zhǔn)確計(jì)算方法,下面根據(jù)沖淡、排除柴油機(jī)械產(chǎn)生的有害氣體所需通風(fēng)量公式進(jìn)行計(jì)算。

式中:n1——挖、裝機(jī)械臺(tái)數(shù),取2;

q1——每臺(tái)挖、裝機(jī)械每馬力排出廢氣量,一般為2.16m3/minHP;

4.3.1 學(xué)生層面（1）激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。數(shù)學(xué)文化選修課的開設(shè)，不僅為學(xué)生提供了了解本民族數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的機(jī)會(huì)，還有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)發(fā)生、發(fā)展的必然規(guī)律，了解人類從數(shù)學(xué)角度認(rèn)識(shí)客觀世界的過(guò)程，培養(yǎng)求知、求實(shí)和勇于探索的精神，體會(huì)數(shù)學(xué)的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性、應(yīng)用性和廣泛性。這樣，學(xué)生必然會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，真正喜歡數(shù)學(xué)，并認(rèn)真學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。

n2——同時(shí)工作汽車臺(tái)數(shù),取6臺(tái);

q2——每臺(tái)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(fēng)量的確定

根據(jù)洞內(nèi)通風(fēng)原則,進(jìn)水口事故閘門井開挖,所需最大風(fēng)量為2091m3/min。

進(jìn)水口事故閘門井開挖從1#施工支洞和2#施工支洞進(jìn)入,線路長(zhǎng),通風(fēng)散煙困難,但頂部事故閘門室交通洞已形成循環(huán)通風(fēng),進(jìn)水口事故閘門井開挖仍借助引水洞上層開挖的通風(fēng)系統(tǒng)。

3 各主要洞室通風(fēng)布置及效果

各主要洞室通風(fēng)系統(tǒng)布置見表1所示。

表1 各主要地下洞室施工通風(fēng)系統(tǒng)布置特性

施工過(guò)程中,通風(fēng)因施工情況、交通方式的改變,洞中的CO含量也有超標(biāo)的情況出現(xiàn)。但多次測(cè)試結(jié)果表明,CO含量一直較穩(wěn)定,在6ppm～25ppm之間。進(jìn)入 TZb大理巖,樁號(hào)50m后出現(xiàn)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(qiáng)的通風(fēng),保證了新鮮風(fēng)量,沒(méi)有影響施工人員的正常呼吸。

4 通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行與管理

錦屏二級(jí)水電站進(jìn)水口地下洞室群的施工通風(fēng),采取了以下運(yùn)行管理措施:

(1)采用強(qiáng)力軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng),設(shè)專人對(duì)洞室通風(fēng)進(jìn)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(fēng)循環(huán),改善洞室通風(fēng)條件。

(2)配置對(duì)有害氣體的監(jiān)測(cè)、報(bào)警裝置和噴霧降塵裝置,爆破通風(fēng)散煙后,灑水將爆渣浸透。

(3)加強(qiáng)對(duì)相通洞室同時(shí)施工工作面爆破時(shí)間控制,保證同時(shí)散煙除塵,改善洞內(nèi)煙霧和粉塵濃度,加快施工進(jìn)度。

(4)加強(qiáng)對(duì)進(jìn)洞機(jī)械的維修保養(yǎng)。建立專門的維修班,對(duì)洞內(nèi)施工機(jī)械定期保養(yǎng)、檢查,提高內(nèi)燃機(jī)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(duì)部分機(jī)械進(jìn)行機(jī)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(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的有害氣體。

(7)洞內(nèi)造孔設(shè)備采取濕式鑿巖,噴射混凝土采用濕噴法施工。

(8)根據(jù)洞室開挖實(shí)際需風(fēng)量及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率。在爆破后排煙及出渣期間通風(fēng)機(jī)全功率開啟,其余工序作業(yè)期間相應(yīng)減小通風(fēng)機(jī)負(fù)荷,或根據(jù)實(shí)際情況間歇通風(fēng),在保證通風(fēng)效果的情況下,節(jié)約能源及設(shè)備。

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

(10)風(fēng)筒均采用高強(qiáng)度的PVC柔性風(fēng)筒,以減少通風(fēng)風(fēng)損。

5 結(jié)語(yǔ)

目前,錦屏水電樞紐工程在進(jìn)水口引水洞及事故閘門室開挖的施工通風(fēng)中,采用上述通風(fēng)技術(shù)方案,使用強(qiáng)力射流風(fēng)機(jī),保證了工作面空氣清新。說(shuō)明所設(shè)計(jì)的通風(fēng)方案及所選用的通風(fēng)設(shè)備配套,在階段性通風(fēng)中已取得一定成果,對(duì)解決地下洞室群的施工通風(fēng)具有一定的指導(dǎo)性。