蘇先鋒

摘 要：大型水電站施工通風系統(tǒng)設計的完善與否關系到隧道、地下施工等能否得順利進行的重要因素，如何對大型水電站通風系統(tǒng)進行設計顯得十分重要。卡魯瑪水電站通風系統(tǒng)設計之初調研了國內成熟的水電站項目的通風系統(tǒng)的設計，進行分析后完成了對卡魯瑪水電站項目的通風設計，經論證，卡魯瑪水電站項目通風系統(tǒng)設計合理，并已實現(xiàn)初步運營，本文細致的分析了卡魯瑪水電站通風系統(tǒng)設計，希望對解決大型水電站通風系統(tǒng)設計問題有所幫助。

關鍵詞：水電站；通風系統(tǒng)；設計研究

水電站工程施工以地下工程為主，施工中施工器械和施工車輛排放出的尾氣、爆破施工中產生的氮氧化物、硫化物、粉塵等污染物都會對施工者傷害。因此，保證施工現(xiàn)場通風環(huán)境尤其重要。由于水電站地下硐室，分布為上下分層、縱橫交錯，布置復雜，所以在水電站施工中應相保證各個硐室相互協(xié)調，所以水電站工程中各個施工段的施工進度彼此制約，進而相比較其他施工項目，水電站施工增加了通風的難度。所以，水電站施工必須落實對通風系統(tǒng)的設計、通風系統(tǒng)的布局和運行控制，以保證施工安全。本文主要以卡魯瑪水電站項目為例，對通風系統(tǒng)設計進行相關研究。

1 卡魯瑪水電站項目介紹

卡魯瑪水電站項目位于烏干達西北部，是烏干達重要水利樞紐工程，總裝機容量600MW。卡魯瑪水電樞紐設計為攔河大壩，在河道中進行攔河建壩，同時在河壩旁建立引水發(fā)電系統(tǒng)以及配套電力輸出工程，在實現(xiàn)截流控水解決當?shù)赜盟?，調節(jié)氣候的同時實現(xiàn)水力資源的利用。其中引水發(fā)電系統(tǒng)工程包括大規(guī)模的地下廠房建設、尾調室、長尾水洞、主變洞等各大硐室的施工。整個工程需進行開挖的石方量近500萬立方米，其中地下硐室的鑿挖達到了80%以上，因此鑿巖工作量超大。

2 卡魯瑪水電站通風布置的設計分析

2.1 國內水電站通風系統(tǒng)設計布局調研

為完成卡魯瑪水電站通風系統(tǒng)的合理設計，對國內成熟的水電站的各個施工階段的通風系統(tǒng)的設計進行了調研。結果如下：猴子巖水電站在早期階段（主廠房與主變室爆破施工階段），主廠房選取抽出式通風方式，主變室選取壓入式通風方式，通風系統(tǒng)設計在洞口外，通過送風管將洞外空氣送至主變室，實現(xiàn)了在主廠房中廢氣的排除的同時，也可避免主變室廢氣進入主廠房；白鶴灘水電站在中期階段（導流洞開挖階段），選用混合式通風方式，通風系統(tǒng)設計在交通洞中，工作斷面處的空氣由風管送至；溪洛渡水電站的后期階段（引水洞及排風豎井已挖通），廠房頂部每8米布置一排風口，將廠房內廢氣排出洞外，交通洞中排風機設計了兩臺，兩臺排風機將主廠房中廢氣排出洞外，因引水洞與外界連接，所以主廠房內空氣壓力低，實現(xiàn)了引水洞的自然進風。通過以上調研，對卡魯瑪水電站通風系統(tǒng)的設計提供依據(jù)。

2.2 卡魯瑪水電站通風方式

卡魯瑪水電站項目的通風方式為主風機壓入式通風，輔助風機進行局部調節(jié)，局部通風機進行現(xiàn)場控制。分別在MATAT、EVT洞口和新增4.5米直徑3#地面通風豎井口設置主扇風機，在地下各通風節(jié)點部位布置風機、風門等通風設備設施，通過運轉風機，為施工現(xiàn)場壓入新鮮風流，同時為井下提供風壓，促進有毒有害氣體及粉塵的分散和排出。同時由于水電站地下分層較多，硐室布置復雜，從各風扇壓入的風流在自由流動的情況下，會造成部分硐室風質和風速達不到要求，需要通過輔助風機的運轉和調節(jié)，實現(xiàn)風流的調節(jié)。

2.3 卡魯瑪水電站通風的細節(jié)設計

硐室群風流控制復雜，按照三期壓入、吸出兩種方式布置，根據(jù)工作面現(xiàn)場的實際情況進行轉換和調整，保證風流，實現(xiàn)個工作面工作的穩(wěn)步開展。由于通風系統(tǒng)主風機采用壓入式，但局部采用抽出式，因此在風筒選擇上，輔助風機前應選用硬質風筒，如壓入式通風800～1000米處布置輔助風機前應使用硬質風筒。在項目電力系統(tǒng)形成后，應首先在MAT、EVT、1#支洞、2#支洞、7#支洞、尾水洞隨工作面硐室定按工程進度布置射流風機，保障工作面有毒有害氣體和粉塵的排除。在進行上下層硐室施工時，應從主風管介入，并用抽出式風機調節(jié)風流，引流至下層平臺。

根據(jù)各支洞硐室開挖進展情況布置相應的局部通風機，通過在硐室內布置風機吸風級，將內部氣體通過吸風風機抽出至風流下風向，造成硐室內部欠風壓，實現(xiàn)上風向新鮮空氣進入的導流作用，以此來完成個工作面的供風排風任務。如1#支洞開挖到引水支洞、2#支洞開挖到尾水支洞或是7#支洞開挖到尾水洞時，必須根據(jù)實際情況，選擇合理位置對吸出風機進行布置，通過局部風機將污濁氣體抽出，并排風到通風豎井底部，進而排出地表，避免各支洞硐室間污風串聯(lián)，造成設備和人員的隱患和事故。

各層間在進行作業(yè)室，設計初應考慮對風門等通風設施的設置，通過調節(jié)風門，實現(xiàn)部分支洞硐室的關閉，避免風力浪費和部分支洞硐室供風不足造成事故。當廠房第二層開挖工程已結束時，地面豎井也得以貫通，自此地表與地下已經實現(xiàn)基本貫通。此時，EVT出渣通道任務已結束應進行封閉或設立風門，控制風流的進入。當支洞硐室內形成負壓時，調節(jié)風門進行部分排風；當出現(xiàn)正壓時，因自然風從各地表入風口壓入，將需排出的廢氣壓在洞室群內，此時關閉EVT出渣通道上的風門，啟用局部風機抽出排風。

3 基于三階段的卡魯瑪水電站通風設計

每個水電站項目皆有不同，地理環(huán)境，氣候均有差異，本文題目已經指出，以卡魯瑪為例，并非普適方法，卡魯瑪?shù)母艣r已在標題1中介紹，這個需要作者自己去審度，如每個水電站設計均有普適性，那么是否一個方案可以設計多個水電站？][這部分的邏輯是，將設計分為三個階段，就如調研的三個階段，分為一、二、三共三個階段。]

3.1 第一期通風設計

2015年4月30日系統(tǒng)供電形成前地下洞室群通風布置。目前正使用的2*55KW通風機供風給EVT及其延伸段，在EVT0+800處布置1臺15KW接力風機。風筒布置在EVT邊墻左側。75KW通風機2014年12月下旬安裝，提供尾調通風洞通風。風筒布置在EVT邊墻右側。2015年上旬在EVT洞口布置1臺160KW通風機，提供主變洞第一、二層通風。風筒在EVT0+628、EVT0+657兩排水廊道開口，2015年1月底，各安裝1臺15KW通風機，提供排水廊道通風。風筒布置在EVT頂拱左側。2015年1月10日在EVT洞口布置200KW通風機，提供主廠房第一、二層通風。風筒布置在EVT頂拱右側。MAT洞口使用目前已安裝的2*55通風機，在MAT0+1000處右側安裝一臺15KW接力風機。2015年2月底在1#、3#通風豎井洞口各布置一臺75kw負壓風機。

3.2 第二期通風設計

2015年4月30日系統(tǒng)供電形成后地下洞室群通風布置。此階段為主廠房第二層開挖結束前通風，截止時間為2016年1月15日。[這部分恰恰是介紹最多了，分別羅列了3.2.1 3..2.2 兩個標題]

3.2.1 EVT入口設計

2*55KW通風機改成吸出風機，將風機轉移在EVT0+620處，該樁號往外風筒不變，往里風筒也不拆除，用以第三期排水廊道排水孔、帷幕灌漿施工供風備用。2015年5月上旬布置7.5KW射流風機，間距100米，其中在主廠房、主變洞與EVT接口處各安裝一臺。160KW、200KW通風機布置不變。75KW風機在進入尾調室口子安裝1條“丁”字形風筒，往尾調室左右半室第一、二層供風。2015年7月底在EVT0+519處，聯(lián)通豎井頂部布置2臺75吸出風機。風筒布置在EVT頂拱。

3.2.2 MAT入口設計

2015年4月底在洞口安裝1臺200KW通風機，提供7#支洞通風，同時在MAT0+800米處右側安裝1臺75接力風機（后轉尾水吸出）。隨工作面延伸間隔100米布置1臺7.5KW射流風機。風筒布置在MAT右邊墻下部。2015年5月上旬在洞口安裝1臺160KW通風機往1#支洞供風，在MAT0+850處右側安裝1臺75KW接力風機。隨工作面延伸間隔100米布置1臺7.5KW射流風機。160KW通風機布置在MAT洞口鋼架頂部左側，風筒布置在MAT0+800開始逐漸轉向左邊墻上部。1#支洞風筒相應布置在左邊墻。2015年5月底在洞口安裝1臺160KW通風機往2#支洞供風，在MAT0+950處左側安裝1臺75KW接力風機。隨工作面延伸間隔100米布置1臺7.5KW射流風機。160KW通風機布置在MAT洞口鋼架頂部右側，風筒布置在MAT0+900開始逐漸轉向左邊墻下部，1#支洞風筒以部。2#支洞風筒布置在左邊墻。2015年6月15日將MAT0+1000處的15KW接力風機改成2*37KW接力風機，往主變洞第三層開挖供風。2015年5月中旬在MAT內安裝7.5KW射流風機，間距100米。

3.3 第三期通風設計

2015年4月30日系統(tǒng)供電形成后地下洞室群通風布置。2015年12月底廠房第二層開挖支護結束，第三、第四層供風從EVT洞口200KW 通風機接入，風筒從EVT與MAT聯(lián)通豎井引入到安裝間。風筒到MAT時布置在頂拱左側。2015年10月底完成主變洞第三層開挖后，第四層供風從EVT洞口160KW風機接入，風筒從EVT與MAT聯(lián)通豎井引入。風筒到MAT時布置在頂拱右側。2015年10月底將MAT洞口2*55KW風機改成尾調室右半室開挖供風。2015年8月底7#支洞開挖可到尾水洞口，2015年6月中旬新增的排風豎井開挖已完成。2015年6月底安裝1臺200KW（新購）風機在豎井地面往7#支洞供風，MAT洞口200KW風機和MAT0+800處75KW接力風機可拆除。2015年7月中旬，拆除的200KW風機從通風豎井接入，供應尾水隧洞通風。2015年11月中旬在EVT0+100處安裝關啟大門，半扇固定（安裝1人行小門），另半扇可關啟。2015年7月底在聯(lián)通豎井與2#支洞間的聯(lián)通段洞口布置關啟大門。

3.4 卡魯瑪水電站尾水洞、引水下平洞、尾水下平洞的通風設計的配置及要求

根據(jù)各支洞硐室需求，選型配對適應的風機。進行壓入作業(yè)時，通為保證風機正常運轉，保持風速均勻，在風管選型時，根據(jù)風機型號，場所風壓要求進行選型，必須是硬質風管。同時根據(jù)巷道、隧道情況進行懸掛固定，保證風量和風速。進行排除作業(yè)時，選用適當?shù)奈L機，如射流風機，風管可以使用軟質的，注意保證風管沒有死彎等，時根據(jù)現(xiàn)場利用效果對風筒進行連接、固定和懸掛。這部分內容，描述的內容為在三個階段中，分級的選型，風管的要求，風速的選擇。標題，已經改為：卡魯瑪水電站尾水洞、引水下平洞、尾水下平洞的通風設計的配置及要求

4 卡魯瑪水電站地面豎井通風設計

經過合理設計，卡魯瑪水電站保證了地下供風順暢，供氧重組，在豎井設置壓入式通風機，通過新建通風豎井，并布置1臺15KW通風機；建立壓力豎井，并布置布置3臺15KW通風機；在母線出線豎井布置1臺15KW通風機等壓入新鮮空氣，實現(xiàn)井底足量供氧的目的。

5 結語

供風是地下工程得以開展的重要因素，合理高效的供風系統(tǒng)是水電站運行的前提?？敩斔娬卷椖客ㄟ^對其通風系統(tǒng)進行合理的設計，實現(xiàn)了水電站的各硐室順利供風和充足的供氧，并實現(xiàn)初步運營。這部分，是對整個文章的一個總結，結論已經很明顯，既——卡魯瑪水電站項目通過對其通風系統(tǒng)進行合理的設計，實現(xiàn)了水電站的各硐室順利供風和充足的供氧，并實現(xiàn)初步運營。證明卡魯瑪?shù)脑O計師合理的，是有借鑒價值的。不論結語還是結論，這部分都是為對讀者的一個結果，既——合理高效的供風系統(tǒng)是水電站運行的前提，卡魯瑪有借鑒價值。

參考文獻：

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