5 通风规划和风机、风管的选择
5.1 通风规划
地下洞室和隧道构成水电工程复杂的地下网络,随着地下工程的深入、不同工作面的开启和关闭以及各工作面在测量、钻孔、爆破、排烟、出渣各环节中,风量均是变化的,风量需求是动态的,因此合理地规划通风措施、选择合适的通风设备及风道是地下洞室群经济、快速施工的重要因素之一。
要进行通风规划,首先要根据地下网络结构将复杂的地下洞室群分解成独立的不同单元,根据可能的进风口位置、排风路径计算需风量和需风时间,绘制进度垂直图,汇总分析设备情况,再进行调整,最后分独立巷道掘进阶段、循环通风阶段分区规划通风布置。
5.2 风机选择
地下洞室在钻孔、装药、排烟和出渣过程中,需风量都不一样,因此,在施工过程中应根据工艺要求,合理调整供风量,以减少不必要的能耗,降低施工成本。
目前,国内应用较多的是多档位风机,在不同的工序情况下选择不同的风机档位改变送风量。近期国内还出现了可逆风机,在排烟阶段采取抽出式排风措施通风,而在其他工艺阶段采取压入式通风措施供风,这样要求风管是能够承受负压的。
在国外,由于受制于当地的加工水平和运输成本,硬风管的制作、运输、安装成本较高,不适应境外项目,但风机多选择变频风机。变频风机可以根据风量需要变换频率以最小的功率确保所需的风量。
5.3 风管选择
风管的选择与风量、风压、送风距离和风管质量有关,境外项目宜优选柔性大直径风管。风管的理论送风距离可按下式计算:
L=H(D5)/(6.5αQ2)
式中 L——风管的理论送风距离,m;
H——风机的风压,Pa,由选择的风机性能决定;
D——风管的直径,m;
Q——设计供风量,m3/s;
α——风管的摩擦阻力系数,需由专业书籍查找,对柔性风筒可按D≥1.2,α=0.002;1.0≤D<1.2,α=0.0026;0.8≤D<1.0,α=0.00272;D<0.8,α=0.00284选用。
风管的摩擦阻力系数是影响风管送风能力的重要因素,根据有关研究,风筒表面光滑并不能降低风管摩擦阻力系数,反而凹凸的表面有良好的低摩擦阻力系数。
当采用单级风机的风压计算时,风管不能输送额定的风量时,可布置串联风机送风或者布置2条或多条风管并联供风,还可以研究缩短风管距离的措施,如增加辅助通风洞或者竖井。