復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程

1、復(fù)雜特長地下洞室群通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程匯報(bào)內(nèi)容1. 錦屏二級(jí)水電站引水隧道項(xiàng)目簡(jiǎn)介2. 通風(fēng)環(huán)境簡(jiǎn)介3. 施工前期通風(fēng)方式4. 巷道式通風(fēng)5. 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程1.工程概述1.1 錦屏二級(jí)水電站簡(jiǎn)介 錦屏二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河彎上。電站利用雅礱江下游河段150km長大河彎的天然落差，全長約16.67km的引水隧洞，截彎取直獲得水頭。電站總裝機(jī)容量4800Mw，單機(jī)容量600Mw。工程樞紐主要由首部攔河閘、引水系統(tǒng)、尾部地下廠房三大部分組成，為一低閘、長隧洞、大容量引水式電站。 錦屏大河灣（三大

2、河灣之一）復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程1.工程概述 引水系統(tǒng)采用4洞8機(jī)布置形式，平均洞線長度約16.67km，中心距60m。4條引水洞與施工排水洞、錦屏山隧道A、B線組成了7條洞室群，總長累計(jì)118Km，平均單洞長 16.9km。480萬千瓦閘首進(jìn)水口廠房東西4條引水洞施工排水洞錦屏山隧道A線錦屏山隧道B線復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程1.工程概述 1.2 工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 西端引水隧洞及東端2#、4#引水隧洞采用鉆爆法施工，東端1#、3#引水隧洞采用TBM施工。鉆爆法施工洞段為近圓形斷面，開挖洞徑13.0m14.3m，混凝土襯砌段襯后洞徑11.8m，襯砌厚度4080cm。 西端4條引水洞分為

3、兩個(gè)標(biāo)段，其中由中鐵二局承建的C2標(biāo)負(fù)責(zé)1#、2#引水隧洞施工，由武警水電部隊(duì)承建的C3標(biāo)負(fù)責(zé)3#、4#引水隧洞及排水洞施工，與C2標(biāo)相鄰。C2標(biāo)施工期間每隔500m設(shè)置橫向通道一處，根據(jù)需要設(shè)置橫向輔助通道與排水洞相連。開挖后斷面襯砌后斷面復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程2.通風(fēng)環(huán)境簡(jiǎn)介 錦屏二級(jí)水電站西端四條引水洞、及排水洞的通風(fēng)，是錦屏電站西端引水洞隧道施工的技術(shù)難點(diǎn)，大斷面、長洞室、內(nèi)燃作業(yè)、無軌運(yùn)輸、污染量大。并且四條引水洞、及排水洞相互聯(lián)通，形成網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)流復(fù)雜。后部工序滯后，風(fēng)管架設(shè)困難。更不容易的是1條排水洞和4條引水洞洞口設(shè)在西引支洞內(nèi)，施工通風(fēng)難度之大，國內(nèi)罕見。 大斷面：洞室

4、全斷面開挖斷面約150m2，其中上部開挖斷面約100m2； 長洞室：按合同東西端分界樁號(hào)，西端最終將掘進(jìn)至K6+000里程； 污染量大：出于趕工需要，高峰時(shí)僅1#、2#引水隧洞內(nèi)將有6個(gè)開挖面(2個(gè)上部、4個(gè)下臥)，同時(shí)運(yùn)行的裝挖設(shè)備約10輛、25T出碴車約50輛； 洞室布置不利于通風(fēng)：1條排水洞和4條引水洞均與施工支洞垂直相交，洞口位于施工支洞內(nèi)，支洞口（進(jìn)出風(fēng)口）與引水洞洞口相距約1km。復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程2.通風(fēng)環(huán)境簡(jiǎn)介下游支洞上游支洞四條引水洞1#2#3#4#施工排水洞復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式 在引水洞施工前期(K3+000之前)，C2、C3標(biāo)均采

5、用傳統(tǒng)的風(fēng)管壓入式通風(fēng)方式供風(fēng)，C2標(biāo)由布置在下游施工支洞洞口的兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)分別向1#、2#洞掌子面供風(fēng)，風(fēng)機(jī)選用的是2*135kw軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)管受襯砌臺(tái)車所限，采用1.5m螺旋軟風(fēng)管，百米漏風(fēng)率小于1%。相鄰的C3標(biāo)由布置在上游施工支洞洞口的三臺(tái)大功率軸流風(fēng)機(jī)分別向3#、4#、排水洞掌子面供風(fēng)。從掌子面返回的污風(fēng)沿主洞和施工支洞排出洞外。 2*135kw軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)見下表：風(fēng)機(jī)型號(hào)速度風(fēng)量（m3/min）風(fēng)壓（Pa）功率（KW）效率%SDZ-12.5高速24005000135281%中速180047281%復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞軸流風(fēng)

6、機(jī)1.5m風(fēng)管污風(fēng)通道上游支洞下游支洞引水洞西端壓入式通風(fēng)示意圖復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式洞外軸流風(fēng)機(jī)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式施工支洞內(nèi)風(fēng)管復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式支洞與主洞交叉口風(fēng)管復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式掌子面附近風(fēng)管復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式 里程軸流風(fēng)機(jī)K1+000K1+500K2+000K2+500K3+000通風(fēng)距離（m）0m1500m2000m2500m3000m3500m管口風(fēng)速(m/s)25未測(cè)未測(cè)11.58.14.2管口風(fēng)量(m3/min)2400未

7、測(cè)未測(cè)約1200約850約450排污風(fēng)速（m/s）未測(cè)未測(cè)0.200.140.07出碴時(shí)能見度（m）200m200m150m100m50m壓入式通風(fēng)的效果： 在引水洞施工洞挖K2+000之前，通風(fēng)質(zhì)量較好，洞內(nèi)平均污風(fēng)排出速度大于0.2m/s，能見度大多也都在200m以上。但隨著洞挖的深入，通風(fēng)效果急劇下降，特別是在換成巷道式通風(fēng)之前(里程約K3+400左右)，最差時(shí)洞內(nèi)能見度不足10m。各里程段實(shí)測(cè)洞內(nèi)通風(fēng)參數(shù)見下表：復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程3.施工前期通風(fēng)方式引水洞西端采用壓入式通風(fēng)方式的評(píng)價(jià)： 1、在施工前期采用壓入式通風(fēng)取得了比較好的通風(fēng)效果，通風(fēng)的成本也比較低廉且方便管理，并且

8、不需要和相鄰標(biāo)段協(xié)調(diào)共用施工支洞的問題； 2、由于施工支洞與主洞垂直相交，決定了風(fēng)管在通過交叉口時(shí)必須轉(zhuǎn)90度角，造成風(fēng)損很大。同時(shí)受后部襯砌臺(tái)車所限，不能采用大直徑風(fēng)管（1.8m），對(duì)供風(fēng)量也是很大的限制；3、引水隧洞下臥滯后于上部開挖超過1km，在下臥開挖爆破時(shí)必定造成風(fēng)管損壞，解決的辦法是在前一個(gè)通道將風(fēng)管拐入另一洞，在下一個(gè)通道時(shí)又拐回來，這樣實(shí)施的結(jié)果是風(fēng)量損失更加大；4、由于壓入式通風(fēng)自身的缺陷（無法突破長度瓶頸），且受現(xiàn)場(chǎng)布置及施工方式（上述2、3條所述）所限，它在引水隧洞能夠滿足施工需要的通風(fēng)距離不能超過3km。因此必須改變通風(fēng)方式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況改壓入式通風(fēng)為巷道式通風(fēng)。復(fù)

9、雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.1 通風(fēng)方式選擇 引水洞西端C2、C3兩相鄰標(biāo)段在洞挖超過K3+000里程后都面臨了相同的通風(fēng)問題。但由于兩標(biāo)段4條主洞加1條排水洞的洞口都位于同一施工支洞內(nèi)，且在K3+000m之后每隔1km就有一條橫穿5條洞的橫向交通洞。由于上述兩個(gè)問題的存在，決定了C2、C3標(biāo)均不能獨(dú)自采用巷道式通風(fēng)解決自身的通風(fēng)問題。因此在我方的積極推動(dòng)下，業(yè)主協(xié)調(diào)西端5條洞采用聯(lián)合巷道式通風(fēng)。 由于4條引水洞后部存有襯砌施工工作面，而排水洞已開挖的洞段主要作用是解決交通和排水，因此西端聯(lián)合通風(fēng)方案定為4條引水洞進(jìn)新鮮風(fēng)，排水洞排污風(fēng)的聯(lián)合巷道式通風(fēng)方式。復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)

10、實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.2 通風(fēng)總體方案 總體方案是從下游施工支洞洞口處開始安設(shè)射流風(fēng)機(jī)，將洞外新鮮風(fēng)引入，使施工支洞內(nèi)形成由下游至上游的新鮮風(fēng)流，到四條引水洞與支洞交叉口，通過設(shè)在四條引水洞的射流風(fēng)機(jī)分別向四條引水洞的掌子面方向提供新風(fēng)，然后分別在橫向交通洞（對(duì)于通風(fēng)來說就是橫向排污風(fēng)通道）對(duì)應(yīng)的四條引水洞后方設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)，將新鮮風(fēng)通過風(fēng)管壓入到四條引水洞掌子面和排水洞掌子面，從四條引水洞掌子面返回的污風(fēng)通過設(shè)在橫向交通洞內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)引向排水洞，并同從排水洞掌子面返回的污風(fēng)一起通過設(shè)在排水洞和下游施工支洞內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)吹出洞外。（通風(fēng)布置詳見下頁圖） 復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷

11、道式通風(fēng)排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞軸流風(fēng)機(jī)1.5m風(fēng)管污風(fēng)新鮮風(fēng)射流風(fēng)機(jī)上游支洞下游支洞引水洞西端聯(lián)合巷道式通風(fēng)示意圖橫向交通洞復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.3 風(fēng)機(jī)的選型 (1)射流風(fēng)機(jī)的選型 射流風(fēng)機(jī)選型準(zhǔn)則為：當(dāng)隧道空間允許時(shí)，選擇所能安裝的最大尺寸的射流風(fēng)機(jī)。大尺寸射流風(fēng)機(jī)所能提供的推力比小尺寸射流風(fēng)機(jī)大。在總推力相同的條件下，選用大尺寸射流風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)的數(shù)量將比選小尺寸風(fēng)機(jī)少。因而可以降低射流風(fēng)機(jī)的總投資。通常每組射流風(fēng)機(jī)都設(shè)有就地控制箱。風(fēng)機(jī)數(shù)量減少后，就地控制箱的數(shù)量也相應(yīng)減少。射流風(fēng)機(jī)所用耐火電纜十分昂貴，風(fēng)機(jī)數(shù)量的減少可以大大降低耐火電纜的費(fèi)用。由于風(fēng)機(jī)

12、數(shù)量的減少，還將節(jié)省設(shè)備的安裝、運(yùn)行管理、維護(hù)等費(fèi)用。本隧道選用的是75kw“穿山甲”牌隧道專用射流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)參數(shù)如下： 復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)風(fēng)機(jī)直徑1250葉片功率72kw空氣流速41.6m/s風(fēng)量2880m3/min軸向力矩481Nm軸向力2250N軸向力/單位功率31.6N/kw功率/基本負(fù)載12.1kw/bl體積能量比38.3m3/min/kw噪聲指標(biāo)78Lp10mdB（A）電機(jī)功率75kw風(fēng)機(jī)參數(shù)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.3 風(fēng)機(jī)的選型 (2)軸流風(fēng)機(jī)的選型 單個(gè)引水隧洞風(fēng)流速度按0.3m/s來考慮，上部開挖斷面為100m2，則單個(gè)引水隧

13、洞需風(fēng)量為0.3*100*60=1800m3/min?？紤]一定富裕量和前期壓入式通風(fēng)拆除后已有的設(shè)備資源，配置2*135kw雙速高效隧道節(jié)能風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)參數(shù)如下：風(fēng)機(jī)型號(hào)速度風(fēng)量（m3/min）風(fēng)壓（Pa）高效風(fēng)量（m3/min）功率（KW）效率%絕緣等級(jí)防護(hù)等級(jí)SDZ-12.5高速240050002400135281%FIP54中速1800180047281%FIP54軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.4 風(fēng)機(jī)的布置 風(fēng)機(jī)的布置遵循如下原則：(1)按照進(jìn)風(fēng)洞少、污風(fēng)洞多的原則進(jìn)行布置射流風(fēng)機(jī)。 (2)按照有軸流風(fēng)機(jī)的洞多、無軸流風(fēng)機(jī)的洞少的原則進(jìn)行布置射流風(fēng)機(jī)。(3)

14、軸流風(fēng)機(jī)布置在橫向污風(fēng)通道后方處(距通道80100m)，并通過軟管分別將新鮮風(fēng)送到各洞的掌子面處。 (4)緊靠軸流風(fēng)機(jī)后方在200m范圍宜設(shè)置一臺(tái)射流風(fēng)機(jī)，以加速風(fēng)流速度 。復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)進(jìn)風(fēng)支洞內(nèi)射流風(fēng)機(jī)引入新鮮風(fēng)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)引水洞內(nèi)射流風(fēng)機(jī)將新鮮風(fēng)引向掌子面方向復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)橫向交通洞后方的軸流風(fēng)機(jī)將新鮮風(fēng)壓入掌子面復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)掌子面返回的污風(fēng)經(jīng)設(shè)橫向通道內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)壓入排水洞復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)污風(fēng)經(jīng)設(shè)在排水洞和上游支洞內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)排出洞外排

15、水洞射流風(fēng)機(jī)上游支洞射流風(fēng)機(jī)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)4.5 巷道式聯(lián)合通風(fēng)的效果： 引水隧洞開挖到K3+400左右時(shí)西端開始實(shí)行巷道式通風(fēng)，時(shí)間在2010年4月。目前1#、2#洞洞挖進(jìn)程已超過K4+500，聯(lián)合通風(fēng)方案已經(jīng)運(yùn)行8月有余，其中前3個(gè)月為通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試改造階段，之后正式運(yùn)行。目前通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行正常，洞內(nèi)空氣質(zhì)量良好，主洞內(nèi)平均風(fēng)速大于0.2m/s，施工支洞及排水洞內(nèi)平均風(fēng)速24m/s。開挖爆破后5min內(nèi)掌子面50m范圍內(nèi)即清晰可見，出碴時(shí)引水洞內(nèi)能見度大于150m。各里程段實(shí)測(cè)洞內(nèi)通風(fēng)參數(shù)見下表：復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)里程K3+500(調(diào)試階

16、段)K4+000K4+500通風(fēng)距離（m）4000m4500m5000m1#洞排污風(fēng)速(m/s)0.30.280.271#洞后部風(fēng)速(m/s)0.150.160.191#洞進(jìn)風(fēng)量(m3/min)90096011401#洞出碴時(shí)能見度（m）150m150m150m2#洞排污風(fēng)速(m/s)0.360.330.312#洞后部風(fēng)速(m/s)0.220.210.252#洞進(jìn)風(fēng)量(m3/min)1320126015002#洞出碴時(shí)能見度（m）150m150m150m進(jìn)風(fēng)支洞風(fēng)速(m/s)2.452.952.84出風(fēng)支洞風(fēng)速(m/s)2.682.812.66排水洞內(nèi)風(fēng)速(m/s)2.93.123.05實(shí)測(cè)巷道式聯(lián)合通風(fēng)運(yùn)行狀況表復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)2#引水隧洞K4+000里程開挖施工(能見度200m)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口對(duì)比下游支洞進(jìn)風(fēng)口上游支洞出風(fēng)口復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)2#引水隧洞K4+000里程出碴施工(能見度150m)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程4.巷道式通風(fēng)復(fù)雜地下洞室群通風(fēng)實(shí)際應(yīng)用工程5.經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 引水洞西端的聯(lián)合巷道式通風(fēng)是在輔助洞已經(jīng)取得的通風(fēng)成果基礎(chǔ)上結(jié)合引水洞的實(shí)際情況實(shí)施，通過半年多的調(diào)試與運(yùn)行總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下： 1、目前引水洞洞挖里程超過4500m，通風(fēng)距離約5000m，通風(fēng)