巴基斯坦阿萊瓦電站壓力洞風(fēng)機(jī)選擇和布置

摘要：巴基斯坦阿萊瓦電站壓力引水隧洞坡度38.27%，壓力引水隧洞包括上平段，上平段與斜井段的連接段，斜井，下平段，下平段與廠房的連接段，全長2366m。通過科學(xué)計算、合理選擇通風(fēng)設(shè)備，保證施工中施工人員和爆破散煙所需風(fēng)量。

關(guān)鍵詞：水電站；引水隧洞；風(fēng)機(jī)選擇；風(fēng)機(jī)布置；通風(fēng)設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV542 文章編號：1009-2374（2015）03-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0255

1 概述

阿萊瓦水電站工程位于印度河左岸支流——阿萊瓦河的邊上，河水通過一條長2366m，洞徑2.8m（馬蹄型），設(shè)計開挖面積約7m2，坡度38.27%的壓力引水隧洞引入位于印度河左岸的發(fā)電廠房發(fā)電，發(fā)電廠房裝機(jī)容量為2×60.5MW，水輪機(jī)組為2臺立軸沖擊式水輪機(jī)，引水流量21m3/s，壓力引水隧洞進(jìn)口中心高程1222.8m，水輪機(jī)機(jī)組中心高程為554.0m，隧洞凈高差為668.8m。

壓力引水隧洞包括上平段，上平段與斜井段的連接段，斜井，下平段，下平段與廠房的連接段，全長2366m。

整個隧洞開挖只有兩個工作面，即上游隧洞進(jìn)口工作面（0+000m）和下游側(cè)工作面。下游側(cè)工作面為：在下游側(cè)布置一條施工支洞（W/H=3.80/3.85m，L=104.87m），支洞與壓力洞的平洞段相交，交叉點(diǎn)位置為2+303m處（從上往下計算距離或樁號，下同）。

2 通風(fēng)量計算

2.1 計算依據(jù)

（1）根據(jù)施工規(guī)范要求，平洞、豎井、斜井工作面，最大風(fēng)速≤4m/s；（2）在洞、井內(nèi)每人每分鐘應(yīng)供應(yīng)新鮮空氣3m3。

2.2 計算過程中的原則

（1）在基本確定洞、井的施工方法和施工使用的設(shè)備類型以及通風(fēng)方式方法等的基礎(chǔ)上進(jìn)行通風(fēng)計算；（2）在工作人員的呼吸得到滿足的情況下，同時使施工中產(chǎn)生的粉塵和有害氣體得到排除的基礎(chǔ)上，分別算出它們的通風(fēng)量，最后在所算出的數(shù)值中，選取最大值來使用；（3）按照算出的施工通風(fēng)量原則，不僅要使洞、井容許量的最小風(fēng)速得到滿足，而且通風(fēng)量不能超過洞、井的最大容許風(fēng)速。

2.3 工人用風(fēng)量的計算公式

公式為：

Vp=υp×m×K

式中：Vp、υp、m和K分別代表的是工人施工中需要的風(fēng)量，單位：m3/min；每個人在洞、井中所需的空氣量，單位：3m3/min；最多數(shù)量的工人，選用10人；風(fēng)量的備用系數(shù)，通常情況選用1.10～1.15，這里用1.15。

Vp=υp×m×K=3×10×1.15=34.5m3/min

2.4 爆破散煙所需風(fēng)量

壓入式通風(fēng)按如下計算：

Vy=21.4/t×

式中：Vy代表壓入式通風(fēng)計算風(fēng)量，m3/min；t代表通風(fēng)時間，min，依據(jù)斷面大小按15～30min計，在此取30min；Q代表同時爆破時藥量，kg，在此，取32kg；S代表隧洞斷面積，m2，取7.3m2；L代表隧洞長度，m，按下游端施工到樁號1+100（2303-1100=1200m），加上交通洞100m，為1300m。

Vy=21.4/t×=21.4/30×=393.10m3/min

2.5 施工處需要的最小風(fēng)速量

計算公式為：

Vd≥60×μmin×Smax

式中：Vd、μmin和Smax分別是確保施工處所需要的最小風(fēng)速量，單位：m3/min；施工洞內(nèi)的最小風(fēng)速和隧洞最大斷面積，單位：取8.0m2。其中選取施工洞內(nèi)的最小風(fēng)速的原則是大斷面隧洞在掘進(jìn)過程中用不能小于0.15m/s風(fēng)速，小斷面的施工處用不能小于0.25m/s的風(fēng)速，目前的施工地選擇的風(fēng)速取0.25m/s。

Vd≥60×μmin×Smax=60×0.25×8=120m3/min

2.6 對爆破散煙量高程的修正

在高海拔地區(qū)，需要對散煙風(fēng)量作修正。

式中：Vo、Vh分別為海平面及海拔h米處的通風(fēng)量，m3/min；K代表高程系數(shù)，本處取海拔為1000m，由表1可知K為0.8983。

Vh=Vo/K=393.10/0.8983=437.60m3/min

2.7 通風(fēng)量的確定

根據(jù)以上計算，在2.3、2.5、2.6項中選最大值，為437.60m3/min。

2.8 風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量確定

風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量為洞內(nèi)通風(fēng)量和漏風(fēng)量之和，按下式計算：

Vm=（1+P×L/100）×V

式中：Vm代表風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m3/min；P代表100m風(fēng)管漏風(fēng)量，在此按橡膠風(fēng)管計算，為5%；

L：風(fēng)管長度，m，1300m；V代表施工需要的有效風(fēng)量，取第6項值。

Vm=（1+P×L/100）×V=（1+5%×1300/100）×437.60=722.04m3/min=43322.4m3/H

3 風(fēng)機(jī)選擇

根據(jù)前面用風(fēng)量的計算，需選擇風(fēng)量為722.04m3/min的風(fēng)機(jī)，根據(jù)已有資料，可選擇KJ66-11、BKJ66-11型礦井軸流風(fēng)機(jī)，機(jī)號6.3。該風(fēng)機(jī)的特性如下：轉(zhuǎn)速：2900r/min；全風(fēng)壓：250～361mmH2O；風(fēng)量：43361～28104m3/H；軸功率：36～33.69kW；電動機(jī)功率：45kW；外形尺寸：1400×800×800mm。

4 風(fēng)機(jī)布置

由于前期其他項目完工，轉(zhuǎn)運(yùn)有3臺2*11kW的軸流式風(fēng)機(jī)到本項目，準(zhǔn)備利用該風(fēng)機(jī)，減少風(fēng)機(jī)的購買數(shù)量，節(jié)約成本，所以采用2*11kW風(fēng)機(jī)配合45kW的風(fēng)機(jī)進(jìn)行混合式通風(fēng)。

4.1 隧洞下游側(cè)風(fēng)機(jī)布置

擬在下游側(cè)施工支洞洞口布置一臺45kW的軸流式風(fēng)機(jī)，通過前面的計算，通風(fēng)距離為700m左右，也就是壓力洞樁號1+700左右，結(jié)合已有的2*11kW風(fēng)機(jī)，在樁號1+700處進(jìn)行風(fēng)機(jī)接力。根據(jù)前期項目的實際使用經(jīng)驗，2*11kW風(fēng)機(jī)的送風(fēng)距離可達(dá)300m，至1+400左右。

由于下游側(cè)要開挖到1+100樁號，采用壓入式供風(fēng)已經(jīng)不能滿足通風(fēng)散煙的要求，考慮在1+450樁號布置一臺2*11kW風(fēng)機(jī)，從掌子面處進(jìn)行吸出式通風(fēng)方式，完成剩余300m隧洞的開挖。

4.2 隧洞進(jìn)口工作面風(fēng)機(jī)布置

擬在進(jìn)口工作面洞口布置一臺45kW的軸流式風(fēng)機(jī)，通風(fēng)距離為700m左右，也就是壓力洞樁號0+700左右，結(jié)合已有的2*11kW風(fēng)機(jī)，在樁號0+700處進(jìn)行風(fēng)機(jī)接力，2*11kW風(fēng)機(jī)的送風(fēng)距離至1+000左右。

由于要開挖到1+100樁號，采用壓入式供風(fēng)已經(jīng)不能滿足通風(fēng)散煙的要求，考慮在0+950樁號布置一臺2*11kW風(fēng)機(jī)，從掌子面處進(jìn)行吸出式通風(fēng)方式，完成剩余100m隧洞的開挖。

4.3 風(fēng)管布置要求

（1）當(dāng)外徑不同的風(fēng)機(jī)與風(fēng)管連接時，應(yīng)以小大頭漸變過渡；（2）吊掛風(fēng)管應(yīng)做到平、直、緊、穩(wěn)，風(fēng)管轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)不小于風(fēng)管直徑的3倍；（3）盡量增大每節(jié)風(fēng)管長度以減少風(fēng)管接頭；（4）當(dāng)噴砼和開挖作業(yè)過程中為平行，噴砼位置的通風(fēng)管用臨時風(fēng)管代替，確保把風(fēng)順利送到開挖面和噴砼工作面。

5 結(jié)語

通過在實際施工中的檢驗，按照上述計算選擇和布置的風(fēng)機(jī)，完全滿足施工中通風(fēng)、散煙的要求，達(dá)到較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

作者簡介：任偉（1973-），男，四川新津人，東方電氣集團(tuán)國際工程分公司工程師，研究方向：水利水電工程施工技術(shù)與管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）