復雜地下洞室群通風實際應用工程

1、復雜特長地下洞室群通風技術應用復雜地下洞室群通風實際應用工程匯報內容1. 錦屏二級水電站引水隧道項目簡介2. 通風環(huán)境簡介3. 施工前期通風方式4. 巷道式通風5. 經(jīng)驗總結復雜地下洞室群通風實際應用工程1.工程概述1.1 錦屏二級水電站簡介 錦屏二級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。電站總裝機容量4800Mw，單機容量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）復雜地下洞室群通風實際應用工程1.工程概述 引水系統(tǒng)采用4洞8機布置形式，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118Km，平均單洞長 16.9km。480萬千瓦閘首進水口廠房東西4條引水洞施工排水洞錦屏山隧道A線錦屏山隧道B線復雜地下洞室群通風實際應用工程1.工程概述 1.2 工程設計簡介 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、兩個標段，其中由中鐵二局承建的C2標負責1#、2#引水隧洞施工，由武警水電部隊承建的C3標負責3#、4#引水隧洞及排水洞施工，與C2標相鄰。C2標施工期間每隔500m設置橫向通道一處，根據(jù)需要設置橫向輔助通道與排水洞相連。開挖后斷面襯砌后斷面復雜地下洞室群通風實際應用工程2.通風環(huán)境簡介 錦屏二級水電站西端四條引水洞、及排水洞的通風，是錦屏電站西端引水洞隧道施工的技術難點，大斷面、長洞室、內燃作業(yè)、無軌運輸、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，風流復雜。后部工序滯后，風管架設困難。更不容易的是1條排水洞和4條引水洞洞口設在西引支洞內，施工通風難度之大，國內罕見。 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，西端最終將掘進至K6+000里程； 污染量大：出于趕工需要，高峰時僅1#、2#引水隧洞內將有6個開挖面(2個上部、4個下臥)，同時運行的裝挖設備約10輛、25T出碴車約50輛； 洞室布置不利于通風：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，支洞口（進出風口）與引水洞洞口相距約1km。復雜地下洞室群通風實際應用工程2.通風環(huán)境簡介下游支洞上游支洞四條引水洞1#2#3#4#施工排水洞復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式 在引水洞施工前期(K3+000之前)，C2、C3標均采

5、用傳統(tǒng)的風管壓入式通風方式供風，C2標由布置在下游施工支洞洞口的兩臺軸流風機分別向1#、2#洞掌子面供風，風機選用的是2*135kw軸流風機，風管受襯砌臺車所限，采用1.5m螺旋軟風管，百米漏風率小于1%。相鄰的C3標由布置在上游施工支洞洞口的三臺大功率軸流風機分別向3#、4#、排水洞掌子面供風。從掌子面返回的污風沿主洞和施工支洞排出洞外。 2*135kw軸流風機參數(shù)見下表：風機型號速度風量（m3/min）風壓（Pa）功率（KW）效率%SDZ-12.5高速24005000135281%中速180047281%復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞軸流風

6、機1.5m風管污風通道上游支洞下游支洞引水洞西端壓入式通風示意圖復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式洞外軸流風機復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式施工支洞內風管復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式支洞與主洞交叉口風管復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式掌子面附近風管復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式 里程軸流風機K1+000K1+500K2+000K2+500K3+000通風距離（m）0m1500m2000m2500m3000m3500m管口風速(m/s)25未測未測11.58.14.2管口風量(m3/min)2400未

7、測未測約1200約850約450排污風速（m/s）未測未測0.200.140.07出碴時能見度（m）200m200m150m100m50m壓入式通風的效果： 在引水洞施工洞挖K2+000之前，通風質量較好，洞內平均污風排出速度大于0.2m/s，能見度大多也都在200m以上。但隨著洞挖的深入，通風效果急劇下降，特別是在換成巷道式通風之前(里程約K3+400左右)，最差時洞內能見度不足10m。各里程段實測洞內通風參數(shù)見下表：復雜地下洞室群通風實際應用工程3.施工前期通風方式引水洞西端采用壓入式通風方式的評價： 1、在施工前期采用壓入式通風取得了比較好的通風效果，通風的成本也比較低廉且方便管理，并且

8、不需要和相鄰標段協(xié)調共用施工支洞的問題； 2、由于施工支洞與主洞垂直相交，決定了風管在通過交叉口時必須轉90度角，造成風損很大。同時受后部襯砌臺車所限，不能采用大直徑風管（1.8m），對供風量也是很大的限制；3、引水隧洞下臥滯后于上部開挖超過1km，在下臥開挖爆破時必定造成風管損壞，解決的辦法是在前一個通道將風管拐入另一洞，在下一個通道時又拐回來，這樣實施的結果是風量損失更加大；4、由于壓入式通風自身的缺陷（無法突破長度瓶頸），且受現(xiàn)場布置及施工方式（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距離不能超過3km。因此必須改變通風方式，結合現(xiàn)場實際情況改壓入式通風為巷道式通風。復

9、雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風4.1 通風方式選擇 引水洞西端C2、C3兩相鄰標段在洞挖超過K3+000里程后都面臨了相同的通風問題。但由于兩標段4條主洞加1條排水洞的洞口都位于同一施工支洞內，且在K3+000m之后每隔1km就有一條橫穿5條洞的橫向交通洞。由于上述兩個問題的存在，決定了C2、C3標均不能獨自采用巷道式通風解決自身的通風問題。因此在我方的積極推動下，業(yè)主協(xié)調西端5條洞采用聯(lián)合巷道式通風。 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)合通風方案定為4條引水洞進新鮮風，排水洞排污風的聯(lián)合巷道式通風方式。復雜地下洞室群通風

10、實際應用工程4.巷道式通風4.2 通風總體方案 總體方案是從下游施工支洞洞口處開始安設射流風機，將洞外新鮮風引入，使施工支洞內形成由下游至上游的新鮮風流，到四條引水洞與支洞交叉口，通過設在四條引水洞的射流風機分別向四條引水洞的掌子面方向提供新風，然后分別在橫向交通洞（對于通風來說就是橫向排污風通道）對應的四條引水洞后方設置軸流風機，將新鮮風通過風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通過設在橫向交通洞內的射流風機引向排水洞，并同從排水洞掌子面返回的污風一起通過設在排水洞和下游施工支洞內的射流風機吹出洞外。（通風布置詳見下頁圖） 復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷

11、道式通風排水洞4#洞3#洞2#洞1#洞軸流風機1.5m風管污風新鮮風射流風機上游支洞下游支洞引水洞西端聯(lián)合巷道式通風示意圖橫向交通洞復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風4.3 風機的選型 (1)射流風機的選型 射流風機選型準則為：當隧道空間允許時，選擇所能安裝的最大尺寸的射流風機。大尺寸射流風機所能提供的推力比小尺寸射流風機大。在總推力相同的條件下，選用大尺寸射流風機時，風機的數(shù)量將比選小尺寸風機少。因而可以降低射流風機的總投資。通常每組射流風機都設有就地控制箱。風機數(shù)量減少后，就地控制箱的數(shù)量也相應減少。射流風機所用耐火電纜十分昂貴，風機數(shù)量的減少可以大大降低耐火電纜的費用。由于風機

12、數(shù)量的減少，還將節(jié)省設備的安裝、運行管理、維護等費用。本隧道選用的是75kw“穿山甲”牌隧道專用射流風機，風機參數(shù)如下： 復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風風機直徑1250葉片功率72kw空氣流速41.6m/s風量2880m3/min軸向力矩481Nm軸向力2250N軸向力/單位功率31.6N/kw功率/基本負載12.1kw/bl體積能量比38.3m3/min/kw噪聲指標78Lp10mdB（A）電機功率75kw風機參數(shù)復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風4.3 風機的選型 (2)軸流風機的選型 單個引水隧洞風流速度按0.3m/s來考慮，上部開挖斷面為100m2，則單個引水隧

13、洞需風量為0.3*100*60=1800m3/min?？紤]一定富裕量和前期壓入式通風拆除后已有的設備資源，配置2*135kw雙速高效隧道節(jié)能風機。風機參數(shù)如下：風機型號速度風量（m3/min）風壓（Pa）高效風量（m3/min）功率（KW）效率%絕緣等級防護等級SDZ-12.5高速240050002400135281%FIP54中速1800180047281%FIP54軸流風機參數(shù)復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風4.4 風機的布置 風機的布置遵循如下原則：(1)按照進風洞少、污風洞多的原則進行布置射流風機。 (2)按照有軸流風機的洞多、無軸流風機的洞少的原則進行布置射流風機。(3)

14、軸流風機布置在橫向污風通道后方處(距通道80100m)，并通過軟管分別將新鮮風送到各洞的掌子面處。 (4)緊靠軸流風機后方在200m范圍宜設置一臺射流風機，以加速風流速度 。復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風進風支洞內射流風機引入新鮮風復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風引水洞內射流風機將新鮮風引向掌子面方向復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風橫向交通洞后方的軸流風機將新鮮風壓入掌子面復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風掌子面返回的污風經(jīng)設橫向通道內的射流風機壓入排水洞復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風污風經(jīng)設在排水洞和上游支洞內的射流風機排出洞外排

15、水洞射流風機上游支洞射流風機復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風4.5 巷道式聯(lián)合通風的效果： 引水隧洞開挖到K3+400左右時西端開始實行巷道式通風，時間在2010年4月。目前1#、2#洞洞挖進程已超過K4+500，聯(lián)合通風方案已經(jīng)運行8月有余，其中前3個月為通風系統(tǒng)調試改造階段，之后正式運行。目前通風系統(tǒng)運行正常，洞內空氣質量良好，主洞內平均風速大于0.2m/s，施工支洞及排水洞內平均風速24m/s。開挖爆破后5min內掌子面50m范圍內即清晰可見，出碴時引水洞內能見度大于150m。各里程段實測洞內通風參數(shù)見下表：復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風里程K3+500(調試階

16、段)K4+000K4+500通風距離（m）4000m4500m5000m1#洞排污風速(m/s)0.30.280.271#洞后部風速(m/s)0.150.160.191#洞進風量(m3/min)90096011401#洞出碴時能見度（m）150m150m150m2#洞排污風速(m/s)0.360.330.312#洞后部風速(m/s)0.220.210.252#洞進風量(m3/min)1320126015002#洞出碴時能見度（m）150m150m150m進風支洞風速(m/s)2.452.952.84出風支洞風速(m/s)2.682.812.66排水洞內風速(m/s)2.93.123.05實測巷道式聯(lián)合通風運行狀況表復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風2#引水隧洞K4+000里程開挖施工(能見度200m)復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風進風口和出風口對比下游支洞進風口上游支洞出風口復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風2#引水隧洞K4+000里程出碴施工(能見度150m)復雜地下洞室群通風實際應用工程4.巷道式通風復雜地下洞室群通風實際應用工程5.經(jīng)驗總結 引水洞西端的聯(lián)合巷道式通風是在輔助洞已經(jīng)取得的通風成果基礎上結合引水洞的實際情況實施，通過半年多的調試與運行總結經(jīng)驗如下： 1、目前引水洞洞挖里程超過4500m，通風距離約5000m，通風