NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN SỰ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌNỨNG DỤNG CHO THỦY ĐIỆN ĐĂKĐRING

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ------ NGUYỄN THỊ ĐỨC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN SỰ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

- -

NGUYỄN THỊ ĐỨC

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN

SỰ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN-ỨNG DỤNG CHO THỦY ĐIỆN ĐĂKĐRING

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS VŨ TRỌNG HỒNG

Hà Nội – 2011

LỜI CẢM ƠN

thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống

thông gió có xét đến sự cân bằng nhiệt trong quá trình đào hầm bằng phương pháp nổ mìn, ứng dụng cho thủy điện Đăkđring” Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu

học thủy lợi đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa

học cần thiết cho luận văn này

trường Đại học thủy lợi, cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này

suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: ĐÀO HẦM NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN 3

1.1 Đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện 3

1.1.1 Các phương pháp đào đường hầm 5

1.1.2 Quá trình thi công hầm bằng phương pháp nổ mìn 8

1.1.2.1 Công tác khoan đào 8

1.1.2.2 Công tác nổ mìn 9

1.1.3 Dọn và vận chuyển đất đá trong đường hầm 11

1.1.4 Thi công vỏ đường hầm 11

1.1.5 Công tác gia cố khối đào 12

1.1.6 Một số công tác khác 12

1.1.3 Những yêu cầu về thi công đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện.13 1.1.3.1 Yêu cầu về an toàn lao động khi thi công đường hầm 13

1.1.3.2 Yêu cầu về không gian thi công 13

1.1.4 Yêu cầu về thông gió khi đào đường hầm bằng phương pháp nổ mìn 14

1.1.5 Các sơ đồ thông gió được áp dụng trên thế giới và Việt Nam 15

1.1.5.1 Sơ đồ thông gió kiểu thổi 16

1.1.5.2 Sơ đồ thông gió kiểu hút 16

1.1.5.3 Sơ đồ thông gió kiểu kết hợp 17

1.2 Kết luận chương1 18

CHƯƠNG 2: NHỮNG YÊU CẦU VỀ THÔNG GIÓ TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN 19

2.1 Những lượng khí độc phát sinh trong đường hầm 19

2.1.1 Khí độc do nổ mìn 19

2.1.2 Khí độc do động cơ Diesel 22

2.2.3 Khí độc trong các đoạn nằm sâu trong lòng đất 24

2.2 Nhu cầu vệ sinh cho người trong đường hầm 26

2.2.1 Nhu cầu khí O2 cho con người 26

2.2.2 Lượng nhiệt dư thừa trong đường hầm sâu dưới lòng đất 26

2.3.1 Pha loãng khí độc 40

2.3.2 Pha loãng bụi 41

2.3.3 Cấp oxy cần dùng 42

2.3.3 Giải nhiệt 43

2.4 Kết luận chương 2: 45

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN SỰ CÂN BẰNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN 46

3.1 Các công thức tính toán 46

3.1.1 Lượng khí sạch pha loãng khí độc 46

3.1.2 Xác định lượng khí sạch cho công nhân 50

3.1.3 Xác định lưu lượng khí cần để giảm nhiệt hầm 50

3.2 Lựa chọn máy quạt và các thiết bị 51

3.3 Bố trí hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm 60

3.4 Kết luận chương 3 61

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN CHO ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC VÀO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐAKDRING 63

4.1 Giới thiệu tổng quan về nhà máy thủy điện Đakdring 63

4.2 Trình tự thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Đakđring 68

4.3 Thiết kế hệ thống thông gió 70

4.3.1 Bố trí hệ thống thông gió 70

4.3.2 Chọn ống thông gió 70

4.3.3 Bố trí hệ thống thông gió theo các gương 71

4.3.4 Chọn quạt thông gió cho các gương đào 72

4.4 Kết luận chương 4 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

1 Các kết quả đạt được 82

2 Vấn đề tồn tại và phương hướng nghiên cứu tiếp theo 82

3 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đường hầm dẫn nước thủy điện Hòa Bình 3

Hình 1.2 Bên trong hầm cửa nhận nước nhà máy thủy điện Nho Quế 3 -Hà Giang4 Hình 1.3 Hầm phụ nhà máy thủy điện Nho Quế 3 – Hà Giang 4

Hình 1.4 Tác dụng của nổ mìn 5

Hình 1.5 Vùng ảnh hưởng của nổ mìn 6

Hình 1.6 Định vị phục vụ cho công tác khoan đào 8

Hình1.7 Lắp đặt dây nổ 9

Hình1.8 Nổ mìn và vận chuyển đá thải 10

Hình 1.9 Dây cháy chậm 10

Hình 1.10 Kíp điện 11

Hình 1.11 Thi công đào hầm dẫn nước thủy điện Ngòi Phát 14

Hình 1.12 Hình ảnh thông gió đường hầm Buôn Kop 15

Hình 1.13 Thông gió đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện La Hiêng2 15

Hình 1.14 Sơ đồ thông gió kiểu thổi 16

Hình 1.15 Sơ đồ thông gió kiểu hút 17

Hình 1.16 Sơ đồ thông gió kiểu kết hợp 17

Hình 2.1 Động cơ làm việc trong hầm 22

Hình 2.2 Quan hệ giữa nhiệt hiện qh và nhiệt ẩn qâ theo nhiệt độ 32

Hình 2.3 Biểu đồ nhiệt hiệu quả tương đương 36

Hình 2.4 Đồ thị vùng tiện nghi theo tiêu chuẩn ASHRAE (Mỹ) 43

Hình 2.5 Đồ thị vùng tiện nghi theo nhiệt độ tk và tư 44

Hình 3.1 Biểu đồ tra tổn thất ma sát 55

Hình 3.2 Hình ảnh minh họa bố trí ống gió 61

Hình 4.1 Hình phối cảnh công trình thủy điện Đakdring 63

Hình 4.2 Hình ảnh minh họa bố trí tuyến hầm 68

Hình 4.3 Các hướng đào hầm 69

Hình 4.4 Bố trí hệ thống thông gió 70

Hình 4.5 Vị trí gương đào Q4, Q5 72

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Lượng khí độc do nổ mìn thải ra 21

Bảng 2.2 Nồng độ cho phép của khí độc do nổ mìn 21

Bảng 2.3 Lượng khí độc do động cơ 23

Bảng 2.4 Nồng độ cho phép của khí độc do động cơ 23

Bảng 2.5 Nồng độ cho phép của một số khí dưới hầm 25

Bảng 2.6 Thành phần không khí sạch 26

Bảng 2.7 Nhiệt sinh lý cơ thể người theo trạng thái lao động 27

Bảng 2.8 Hệ số kể đến tốc độ không khí trong phòng (kv) 29

Bảng 2.9 lượng nhiệt tỏa ra do con người 33

Bảng 2.10 Nhiệt độ hiệu quả tương đương 34

Bảng 2.11 Chỉ số đánh giá cảm giác nhiệt theo Zôilen - Kôrencôp 37

Bảng 2.12 Chỉ số đánh giá cảm giác nhiệt theo Bendinh - Hats 37

Bảng 2.13 Nhiệt do máy móc tỏa ra dưới dạng nhiệt hiện 38

Bảng 2.14 Nồng độ khí độc cho phép 41

Bảng 2.15 Mối quan hệ giữa nồng độ khí và sức khỏe con người 41

Bảng 2.16 Nồng độ bụi cho phép 42

Bảng 2.17 Tiêu chuẩn vệ sinh không khí trong hầm 43

Bảng 3.1 Hệ số lọt gió của cao su 53

Bảng 3.2 Hệ số lọt gió của ống kim loại 53

Bảng 3.3 Hệ số lọt gió của ống chất dẻo PVC 54

Bảng 3.4 Bảng hệ số lực cản ma sát ống α 54

Bảng 3.5 Hệ số hiệu chỉnh η 56

Bảng 3.6 Hệ số dự trữ công suất của động cơ 57

Bảng 3.7 Đặc tính máy thông gió 58

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Công trình ngầm nói chung và công trình hầm nói riêng đã được sử dụng từ rất lâu trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân và đặc biệt trong các nước phát triển Công trình hầm được sử dụng trong các lĩnh vực giao thông, thuỷ lợi, quốc phòng và trong khai thác khoáng sản… Ở Việt Nam đào đường hầm bằng phương pháp nổ mìn đã được nghiên cứu và áp dụng hiệu quả cao như đường hầm dẫn nước nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, đường hầm cho nhà máy thuỷ điện Yaly, đường hầm qua đèo Hải Vân… Đây là phương pháp truyền thống, thi công trong mọi điều kiện địa chất, phù hợp với hình dáng của mặt cắt hầm… Tuy nhiên khi thi công nổ mìn đào hầm, ngoài lượng lớn khí độc do nổ mìn tạo ra còn vấn đề nhiệt độ trong lòng đất tăng lên theo chiều sâu đặt hầm và chiều dài của đường hầm

Để đảm bảo sức khoẻ và tính mạng của công nhân khi xây dựng cần đảm bảo không khí trong hầm luôn có nồng độ khí độc ở mức cho phép và tạo điều kiện lao động được thoáng mát thì biện pháp thông gió tỏ ra thích hợp và trở thành biện pháp truyền thống không thể thiếu được trong xây dựng công trình ngầm Hiện nay

ở các công trình ngầm việc tính toán thông gió chưa bao gồm việc tính toán cân bằng nhiệt độ trong hầm điều đó đòi hỏi có sự nghiên cứu về vấn đề này… Đề tài

“Nghiên cứu hệ thống thông gió có xét đến sự cân bằng nhiệt trong quá trình đào hầm bằng phương pháp nổ mìn, ứng dụng cho thủy điện Đăkđring” là hết

sức cần thiết và có ứng dụng vào thực tiễn cao

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu và thiết kế được hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn có xét đến cân bằng nhiệt Ứng dụng cụ thể vào công trình thủy điện Đakdring, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho các đường hầm khác

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn

Từ các yêu cầu về giảm nồng độ khí độc hại do nổ mìn, do động cơ, do người , yêu

cầu giảm nhiệt dư thừa trong hầm, yêu cầu đủ lượng khí sạch cho người lao động trong hầm, tình hình cụ thể công trình tiến hành tính toán, lựa chọn hệ thống thông gió đảm bảo điều kiện an toàn lao động sức khỏe cho người lao động đồng thời bố trí hợp lý để ít ảnh hưởng đến không gian đào hầm

4 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Điều tra, thống kê và tổng hợp các tài liệu đã nghiên cứu liên quan đến đề tài gồm:

+ Lượng khí độc hại do nổ mìn, do động cơ nồng độ cho phép tương ứng + Nhiệt lượng dư thừa trong hầm

- Phân tích, tính toán lưu lượng gió cần thổi vào hầm

+ Lượng khí sạch pha loãng khí độc

+ Lượng khí sạch cho người

+ Lượng khí sạch cần để giảm nhiệt hầm

- Dựa trên các tiêu chuẩn về thông gió, đặc thù của công trình tính chọn quạt gió, đường ống thông gió và bố trí hệ thống thông gió

CHƯƠNG 1: ĐÀO HẦM NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN BẰNG

PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN

1.1 Đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện

Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện là những đường hầm được sử dụng để đưa nước nguồn tự nhiên (như hồ hoặc sông) hoặc nguồn nước do con người làm ra (như đập và hồ chứa ngăn sông) đến nhà máy, ở đó năng lượng nước nhờ máy tuốc bin chuyển thành năng lượng điện, và sau đó những đường hầm lại đưa nước đã bị lấy chuyển thành năng lượng điện Sau đó những đường hầm lại đưa nước đã bị lấy năng lượng để chảy vào những điểm mà chúng có thể là những hồ hoặc sông khác hoặc về lại sông cũ ở nơi thấp hơn

Khi đường hầm đó vận hành trong điều kiện hoàn toàn có áp lực nước thì được gọi là “đường hầm có áp”, còn khi mực nước không phủ kín mặt cắt hầm thì đươc gọi là “đường hầm chảy tự do”

Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện có đặc điểm chạy qua địa chất tương đối phức tạp và yêu cầu đảm bảo chính xác về mặt cắt, độ bền cao đảm bảo chế độ làm việc cung cấp nước cho nhà máy thủy điện trong suốt thời gian vận

hành

Hình 1.1 Đường hầm dẫn nước thủy điện Hòa Bình

Hình 1.2 Bên trong hầm cửa nhận nước nhà máy thủy điện Nho Quế 3 – Hà

Giang ( địa chất tốt - đá cứng)

Hình 1.3 Hầm phụ nhà máy thủy điện Nho Quế 3 – Hà Giang

(địa chất rất yếu – toàn đất sét)

Ngày nay có nhiều phương pháp đào hầm sử dụng máy móc và kỹ thuật hiện đại, tuy nhiên phương pháp truyền thống đào hầm bằng phương pháp nổ mìn vẫn được sử dụng rộng rãi với ưu điểm có thể tạo được biên hầm có các hình dạng phức tạp, giá thành thi công thấp và có thể sử dụng linh hoạt ở các điều kiện địa

chất khác nhau

1 1.1 Các phương pháp đào đường hầm

1.1.1.1 Phương pháp đào hầm bằng phương pháp khoan nổ

Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ là phương pháp sử dụng thuốc nổ để phá vỡ đất đá Thuốc nổ khi bị kích thích (bị đập, gặp tia lửa điện, nhiệt độ cao …) gây nên sự chuyển hóa học cực nhanh Biến đổi từ trạng thái hóa học này sang trạng thái hóa học khác Tạo nên thể tích lớn khi sinh áp lực lớn (6000 ~8000 at) đồng thời sinh ra nhiệt độ rất cao (1500~4000oC) Do áp lực và nhiệt độ lớn nên sinh ra

Hình 1.4 Tác dụng của nổ mìn

Xét một mặt cắt qua trung tâm bao thuốc người ta chia phạm vi môi trường chịu tác động của nổ phá làm 4 vùng được giới hạn bởi 4 mặt cầu có tâm là tâm nổ Đất đá ở mỗi vùng chịu tác dụng ở mức độ khác nhau:

Hình 1.5 Vùng ảnh hưởng của nổ mìn

Nếu là đất thì bị nén chặt lại, nếu là đá hay bê tông thì vỡ vụn ra

một khoảng cách nhất định

mảng lớn không văng được

chấn động

tiêu chuẩn để kiểm tra tình hình địa chấn, tình hình chấn động các công trình xung quanh

1.1.1.2 Phương pháp đào hầm mới của Áo (NATM)

Phương pháp đào hầm mới của Áo (New Austrian Tunneling Method -

40 của thế kỷ trước Ý tưởng chính của công nghệ này là tận dụng tối đa khả năng chịu lực của môi trường đất đá xung quanh vào mục đích chống đỡ hầm Đề đạt

được điều này thì phải tìm cách khống chế biến dạng của vách hầm bằng các neo chống đỡ và công nghệ phun bê tông để gia cố vách hầm.

1.1.1.3 Phương pháp đào hầm bằng TBM

Là phương pháp sử dụng máy TBM để đào hầm TBM có thân là một ống hình trụ, đường kính bằng đường kính hầm, đủ chiều dài để bố trí các thiết bị bên trong như: người lái, băng chuyền, hệ thống thông gió, hệ thống điện, các kích thủy lực… Ở đầu (đầu cắt) TBM có một khay thép có thể điều khiển quay Trên khay được bố trí nhiều mũi (núm) thép hoặc đĩa thép răng cưa hoặc kết hợp.Đầu cắt gồm nhiều núm thép có hình dạng khác nhau: Vừa ấn vào, vừa ép để vỡ đá

1.1.1.4 Phương pháp đánh chìm đốt hầm

Phương pháp đánh chìm đốt hầm sử dụng khi loại hầm được xây dựng dưới đường nước chảy Dưới đáy sông hoặc đáy biển đào sẵn một hào, những đốt hầm dạng bê tông cốt thép hoặc dạng ống thép được chế tạo sẵn trong ụ tàu của nhà máy chế tạo tàu hoặc trong một bãi đúc rồi cho nước vào và dùng tàu kéo đến tuyến hầm, tiến hành đánh chìm vào hào Sau đó bơm nước ra khỏi các đốt hầm và lắp các đệm cao su ở đốt hầm nối tiếp với nhau đảm bảo kín nước

1.1.1.5 Phương pháp đào hở và lấp lại

Phương pháp đào hở, hay đào lộ thiên, hay phương pháp đào-và-lấp (Cut and

hầm hay đoạn đường ống được thi công, sau đó đắp bằng vật liệu vùi lấp Phương pháp làm hầm đào và lấp thường có tính kinh tế đối với chiều sâu hầm tới 20 mét Hầm được thiết kế như một kết cấu hộp khung cứng

Cho đến nay, dạng thi công phổ biến nhất đối với các hầm đặt nông, mà thường xảy ra trong các vùng đô thị, là phương pháp đào-và-lấp Một hào (rãnh cắt hở) được đào ra, rồi vỏ hầm được xây dựng trong đó Sau đó rãnh được lấp lại

1.1.1.6 Phương pháp kích ép

Là phương pháp kích các ống bê tông cốt thép để tạo ra đường ống dẫn mà không làm xáo trộn các công trình hoặc các hoạt động sẵn có trên mặt đất Ống bê

tông cốt thép được kích từ một hố kích tới hố tiếp nhận thường bố trí ở những khoang tiếp cận đường ống Những thiết bị kích thích bố trí trong hố kích thường dùng để ấn những ống bê tông cốt thép vào lỗ đã được bộ phận phía trước đào trong quá trình tiến lên của hệ đường ống Năng lực của kích chính là lực đẩy phụ thuộc vào kích thước của ống, chiều dài của đường ống và loại đất mà ống sẽ chui vào

1.1.2 Quá trình thi công hầm bằng phương pháp nổ mìn

1.1.2.1 Công tác khoan đào

1 Khái niệm

Là công tác sử dụng biện pháp khoan xung quanh chu vi và trên toàn bộ mặt cắt khoang đào nhằm thiết lập được một hộ chiếu khoan nổ phù hợp với điều kiện địa chất hiện trường (theo đặc trưng cơ lý đá, thế nằm, sự phân lớp ) để gương hầm đạt được hình dạng đúng thiết kế, phần đào lẹm không quá lớn (<10%), sau khi nổ phá nhỏ đều không văng xa, thuận lợi cho công tác bốc xúc, biên phẳng cả trên chu

cho công tác khoan được thuận lợi và đơn giản nhất

Hình 1.6 Định vị phục vụ cho công tác khoan đào

2 Chỉ tiêu chất lượng của nổ biên tạo phẳng như sau:

cứng vừa không được nhỏ hơn 50%

- Ít nứt nẻ do tác động nổ phá

các mảnh vụn đá vượt quá đường kính thiết kế trung bình nhỏ hơn 150 mm

3 Bố trí lỗ khoan

lượng nổ tập trung và mạnh Lỗ khoan này được tạo ra nhằm mục đích phá vỡ đất

đá tạo mặt thoáng đầu tiên cho hầm

phạm vi bên trong của mặt cắt gương Mục đích của loại lỗ khoan này là để phá vỡ

đất đá với các kích thước phù hợp cho công tác bốc xúc

hầm theo thiết kế Đây là lỗ khoan quyết định đến chất lượng của việc tạo biên

Hình1.8 Nổ mìn và vận chuyển đá thải

1 Gây nổ bằng kíp lửa và dây cháy chậm:

Đốt dây cháy chậm → nổ kíp → khối thuốc nổ sẽ nổ

- Chiều dài dây cháy chậm phụ thuộc độ sâu đặt mìn, thời gian đốt ẩn nấp, loại

dây… không nên < 1m

Hình 1.9 Dây cháy chậm

Phương pháp này ít được sử dụng vì khó kiểm tra chất lượng gây nổ và khả năng an toàn không cao

2 Gây nổ bằng dây nổ:

Dây nổ được nối với 1 kíp lửa và dây cháy chậm Khi kíp nổ sẽ đốt dây nổ

→ dây nổ sẽ truyền vào khối thuốc

Phương pháp này gây nổ an toàn, kỹ thuật đơn giản nhưng giá thành đắt

1.1.3 Dọn và vận chuyển đất đá trong đường hầm

Đất đá sau khi nổ mìn cần các được vận chuyển ra khỏi đường hầm bằng các

các công tác tiếp theo

1.1.4 Thi công vỏ đường hầm

Vỏ đường hầm không áp thường làm bằng bê tông nguyên khối, còn khi áp lực đá quá lớn thì làm bằng bê tông cốt thép

Vỏ đường hầm có áp thường làm bằng bê tông cốt thép nguyên khối, tổ hợp (mặt ngoài là bê tông, mặt trong phun vữa có lưới thép), bê tông nguyên khối kết hợp phụt vữa xi măng với áp lực cao vào sâu trong đá (độ sâu tới 0,7 D) Khi áp lực của

dòng chảy trong đường hầm rất lớn thì thường sử dụng vỏ liên hợp với mặt ngoài là

bê tông, bên trong, nơi tiếp xúc với dòng chảy là các tấm thép

1.1.5 Công tác gia cố khối đào

Công tác phụt vữa gia cố xung quanh hố đào thường được tiến hành ở các đoạn nằm gần cửa ra, cửa vào các hầm với tư thế nằm của các hầm không sâu

Để phụt xi măng gia cố, phải xác định chiều sâu lỗ khoan, vị trí và hướng của chúng, tuỳ thuộc vào tiết diện hầm, kết cấu vỏ, áp lực nước ngầm và các đặc trưng của đá cần phun xi măng (hướng của vỉa, hướng phát triển các khe nứt, mức độ nứt

nẻ, độ thấm của đá, tính chất cơ lý của chúng)

1.1.6 Một số công tác khác

1.1.6.1 Công tác trắc địa:

Nhiệm vụ chủ yếu của trắc địa trong xây dựng đường hầm là đảm bảo đào thông hầm đối hướng với độ chính xác theo yêu cầu Ngoài ra còn phải đảm bảo xây dựng đường hầm, các công trình kiến trúc trong hầm đúng với hình dạng, kích thước thiết kế, và còn phải quan trắc biến dạng công trình trong lúc thi công cũng như khi sử dụng đường hầm

1.1.6.2 Công tác tiêu nước

khoang đào Kích thước chiều rộng 0,4 – 0,7 và chiều sâu tới 0,7 m Nếu độ dốc rãnh tiêu nước ngược với dốc đường hầm, thì tại vị trí rãnh sâu tới 0,7-0,8 m đặt hố tập trung nước, dung bơm qua ống để đưa nước lên rãnh trên Máy bơm thường dự trữ 100% Trường hợp gặp khó khăn nước ngầm khi đổ bê tông phải dùng giếng khoan sâu để hạ thấp mực nước ngầm hoặc chuyển sang chỗ khác

1.1.6.3 Chiếu sáng

điện thế an toàn cho người (36 v trong hầm khô và 12 v trong hầm ướt) Đoạn hầm

để đi hoặc tránh nhau cần độ chiếu sáng không nhỏ hơn 15 lk, khoang đào đang thi

công – không nhỏ hơn 30 lk (hoặc công suất 15w cho 1m2 -diện tích thiết diện

1.1.6.4 Kiểm tra hình dạng khoang đào

quan trọng, bởi vì nó giúp điều chỉnh quá trình đào và kịp thời khắc phục đào lẹm hoặc đào sót so với thiết kế

1.1.6.5 Tính chu kỳ đào trong đường hầm

được lặp lại trong một trật tự không đổi, hình thành những chu kỳ có độ dài như nhau Thời gian của một chu kỳ gồm tổng những độ dài thời gian của tất cả các công đoạn cần thiết, được xác định bằng tính toán hoặc thí nghiệm

1.1.3 Những yêu cầu về thi công đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện

1.1.3.1 Yêu cầu về an toàn lao động khi thi công đường hầm

Vấn đề an toàn lao động được đặt lên hàng đầu khi thi công nói chung và thi công hầm nói riêng Việc đảm bảo an toàn về tính mạng cũng như về sức khỏe cần được nghiên cứu kỹ lưỡng Trong quá trình thi công đường hầm bằng phương pháp

nổ mìn lượng khói độc hại rất lớn vượt quá nồng độ cho phép Việc bố trí hệ thống thông gió hút lượng khí độc hại do nổ mìn, do động cơ do con người thải ra sau đó thổi vào hầm luồng không khí sạch nhằm giảm nồng độ khí độc cũng như giảm nhiệt độ trong hầm đảm bảo môi trường làm việc an toàn và thoải mái cho người lao động

1.1.3.2 Yêu cầu về không gian thi công

Hiện trường thi công đường hầm tương đối chật hẹp, nhưng thiết bị máy móc

và nguyên vật liệu thi công hầm lại rất nhiều, vì vậy nếu không có quy hoạch trước thật tốt thì rất dễ tạo thành hiện tượng cản trở lẫn nhau, sử dụng bất tiện, hiệu suất không cao và một số hiện tượng bất hợp lý khác, thậm chí phát sinh sự cố không an toàn Vì vậy cần tiến hành toàn diện, một cách hợp lý, làm cho công trình ngăn nắp

trật tự và không rối loạn, tạo điều kiện phát huy đầy đủ hiệu năng tối đa của nhân vật lực, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công với tốc độ nhanh

1.1.4 Yêu cầu về thông gió khi đào đường hầm bằng phương pháp nổ mìn

Khi đào hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn, lượng khí độc hại carbon monoxide do nổ mìn, Nitrogen oxide do các động cơ Diesel thải ra, các loại khí độc

có sẵn trong lòng đất khi đào hầm gặp phải như H2S, SO2, NO Và các loại bụi đá

do nổ mìn tạo ra gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người lao động nếu không được xử lý bằng hệ thống thông gió nhằm hạ thấp nồng độ các khí độc hại và các loại bụi trên về nồng độ tiêu chuẩn

Hình 1.11 Thi công đào hầm dẫn nước thủy điện Ngòi Phát

Mặt khác lượng nhiệt trong hầm tương đối lớn, bao gồm lượng nhiệt do nổ mìn, lượng nhiệt do các loại động cơ, nhiệt thải do cơ thể người lao động cần phải khử bằng hệ thống thông gió

Như vậy phải tiến hành thông gió ở khoang đào thường xuyên và định kỳ (sau khi

nổ mìn) và thường xuyên kiểm tra thành phần không khí, nồng độ khí độc và bụi đảm bảo điều kiện an toàn sức khỏe cho người lao động

1.1.5 Các sơ đồ thông gió được áp dụng trên thế giới và Việt Nam

Từ xa xưa con người đã biết tận dụng các yếu tố tự nhiên để thông gió chống nóng, tránh lạnh trong các nơi ẩn náu, cư trú của mình Ngày nay, sự góp mặt của các hệ thống thông gió là hết sức cần thiết khi thi công hầm, ngoài việc pha loãng

hầm, bảo vệ sức khỏe cho người lao động

Hình 1.12 Hình ảnh thông gió đường hầm Buôn Kop

Hình 1.13 T hông gió đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện La Hiêng2

Tùy vào thời đoạn thi công hầm và yêu cầu thông gió của hầm mà người ta bố trí các sơ đồ thông gió khác nhau Hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới có ba sơ đồ thông gió như sau:

1.1.5.1 Sơ đồ thông gió kiểu thổi

Theo sơ đồ thổi, khí sạch được trực tiếp thổi vào khu vực đang thi công

Hình 1.14 Sơ đồ thông gió kiểu thổi

Nhược điểm của phương pháp này là khí bẩn và khói lan truyền trên toàn bộ cắt đường hầm với tốc độ chậm hơn Khói và bụi bẩn tràn đầy cửa vào và được làm sạch tương đối chậm Khí độc do nổ mìn thải ra, được đẩy ngược lại qua toàn bộ đoạn đường hầm, đột ngột làm tăng tỷ lệ ô nhiễm và chỉ dần dần được đẩy ra xa để tăng dần lượng khí sạch vào hầm Kết quả là công tác lắp dàn giáo và thi công vỏ hầm bị cản trở do khí bẩn nóng Tuy nhiên khu vực thi công được hưởng sự cung cấp khí mát giúp cho môi trường không khí của tất cả khu vực xung quanh được cải thiện Về mùa lạnh cần thổi thêm khí nóng vào hầm

Giúp cho cân bằng nhiệt và độ ẩm

1.1.5.2 Sơ đồ thông gió kiểu hút

Theo sơ đồ hút, những hiện tượng trên lại xảy ra ngược lại Nhờ máy hút đặt ở cửa hầm khí bẩn được chuyển vào toàn bộ chiều dài cửa hầm Nhìn chung, bụi và khói do nổ mìn được hút ra ngoài đường hầm, nhưng sự thay đổi khí không xảy ra nhanh và không phân bố đều trên khu vực thi công như phương pháp thổi Với sơ

Đường ống thông gió Quạt gió

thổi

đồ này có nhược điểm là tập trung khí thải ở trần khoang đào và gây bẩn, làm ướt, đốt nóng không khí sạch theo chiều dài hầm từ cửa hầm đến khoang đào

thổi khí sạch vào

Hình 1.15 Sơ đồ thông gió kiểu hút

1.1.5.3 Sơ đồ thông gió kiểu kết hợp

Theo sơ đồ hỗn hợp, sử dụng kết hợp cả thổi và hút Cụ thể, máy hút đặt cách khoang đào 30 – 40 m, thêm một tường ngăn và một máy thổi Lượng không khí cung cấp vào gương đào không cố định Phương pháp này đầu tiên được áp dụng cho khoang đào, sau này dùng cho cả khu vực thi công đặc biệt thích hợp cho đường hầm dài

Hình 1.16 Sơ đồ thông gió kiểu kết hợp

Quạt

gió hút

Quạt gió thổi

Tường ngăn

Đường ống thông gió Quạt gió

hút

1.2 Kết luận chương 1

Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam có nhiều biện pháp thi công hầm sử dụng máy móc và phương tiện hiện đại, cho phép đào hầm nhanh, an toàn thi công, mặt cắt gương hầm đẹp tuy nhiên phương pháp đào hầm truyền thống – khoan nổ

điện có hình dạng mặt cắt cũng như điều kiện địa chất tương đối phức tạp Mặt khác đào hầm bằng khoan nổ mìn có giá thành rẻ, thi công đơn giản nên vẫn là phương pháp thông dụng nhất

Khi đào đường hầm bằng phương pháp khoan nổ mìn ngoài các khí độc hại được sinh ra sau phản ứng nổ, của các động cơ Diesel, và các khí độc trong lòng đất khi đào hầm gặp phải còn có các loại bụi, nhiệt lượng thừa do nổ mìn, lượng khí độc hại

và nhiệt độ do con người thải ra Yêu cầu hệ thống thông gió đảm hạ thấp nồng độ

toàn và môi trường làm việc thoải mái cho người lao động

CHƯƠNG 2: NHỮNG YÊU CẦU VỀ THÔNG GIÓ TRONG QUÁ TRÌNH

ĐÀO HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN NỔ MÌN

Khi đào hầm bằng phương pháp nổ mìn, lượng khí độc phát sinh trong đường hầm rất lớn, bao gồm khí độc do nổ mìn, khí độc do động cơ Diesel và khí độc trong các đoạn nằm sâu trong lòng đất Để đảm bảo sức khoẻ công nhân ta cần tính toán những yêu cầu cần thiết nhằm bố trí hệ thống thông gió để pha loãng lượng khí

máy móc thải ra đảm bảo điều kiện làm việc tốt cho người lao động

2.1 Những lượng khí độc phát sinh trong đường hầm

2.1.1 Khí độc do nổ mìn

2.1.1.1 Khái niệm nổ mìn

Nổ mìn là sự biến đổi hóa học cực kỳ nhanh chóng của bản thân chất nổ đồng thời sinh nhiệt, khí và có khả năng phá vỡ và dịch chuyển môi trường bao

cacbon bằng oxy có ngay trong thành phần của bản thân chất nổ

Ở thời điểm nổ, chất nổ tạo ra số lượng rất lớn khí, 600 -1000 lít/Kg sinh nhiệt năng

Sau phản ứng hóa học lượng khí độc Carbon monoxide được sinh ra, tùy theo từng loại thuốc nổ

2.1.1.2 Các loại thuốc nổ mìn thường được sử dụng trong đào hầm

Tùy vào đặc điểm của khối đất đá, điều kiện thi công … mà lựa chọn các loại thuốc nổ khác nhau Thuốc nổ dùng trong xây dựng công trình thủy lợi cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đủ mạnh để phá đất, đá

- Tính ổn định tốt, khó biến chất, có thể bảo quản lâu trong điều kiện khó khăn

- Giá thành rẻ, sẵn có

Dựa trên những yêu cầu đó mà trong các công trình thường sử dụng các loại thuốc

- Có mật độ khối thuốc lớn (62% (C3H5(ONO2)∆=14 g/cm3(thuốc nổ tiêu chuẩn)

- Sức công phá lớn có thể nổ phá đá rắn

Nhược điểm: Có tính đổ mồ hôi tức là những giọt Nitrôglyxerin tách bám mặt ngoài

khối thuốc Khi to

< 8oC cần lưu ý khi đó dễ nổ do va chạm hay cọ sát nhẹ nên dễ xảy ra tai tạn vận chuyển và sử dụng

c Trôtin: (Trinitrô toluyen C6H2(NO2)3CH3 hay TNT Tolít)

Cấu tạo có dạng bột rời hoặc nén thành thỏi màu vàng, vị đắng, không hút ẩm,

nước

Tính năng Trotin:

- Tính ổn định về lý hóa cao

cần lưu ý khi nạp thuốc

- Có thể nổ trong nước

- Khi nổ sinh ra CO rất độc

Ngoài những loại thuốc nổ trên người ta còn chế tạo được nhiều loại thuốc nổ

Pb(N3)2 , Tetrin C6H2(NO2)3NCH3NO2 … Dùng làm kíp và dây nổ

( Bài giảng “Thi công đường hầm thủy công -2010” – GS.TS Vũ Trọng Hồng)

2.1.1.4 Nồng độ cho phép của khí nổ trong hầm

Theo tiêu chuẩn đào hầm (hầm qua núi) của Hội kỹ sư dân dụng Nhật Bản

Do đó sau khi nổ mìn cần hệ thống thông gió để hút lượng khí độc sản sinh ra do nổ mìn, đồng thời giảm lượng nhiệt để quá trình thi công xảy ra bình thường

Trong thi công đào đường hầm cần rất nhiều các loại động cơ như các loại

xe gòng, các loại băng tải, ô tô vận chuyển, các loại máy đào… sản sinh ra lượng khí độc Nitrogen oxide gây ảnh hưởng tới sức khỏe, môi trường làm việc của người thi công

Hình 2.1 Động cơ làm việc trong hầm

2.1.2.1 Khí độc do động cơ Diesel thải ra

Nitrogen oxide (NOx) là thuật ngữ chuyên môn được dùng để gọi chung tất cả các loại ô xít ni tơ có trong khí thải động cơ NOx là các hợp chất do N2 kết hợp với

O2 ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 1100 0C) tạo thành Về nguyên tắc, NOx hình thành trong tất cả các quá trình cháy có không khí Trong buồng cháy của động cơ, NOx hình thành ở những vùng nghèo nhiên liệu và có nhiệt độ cao Nhóm NOx bao gồm 3 thành phần chính: Monoxít nitơ (NO), Dioxít Nitơ (NO2) và Protoxít Nitơ (N2O) Là những hợp chất gây hại nghiêm trọng tới sức khỏe người lao động nếu nồng độ lớn hơn cho phép

2.1.2.2 Lượng khí độc do động cơ

Theo tiêu chuẩn đào hầm (hầm qua núi) của Hội kỹ sư dân dụng Nhật Bản

Bảng 2.3 Lượng khí độc do động cơ

3 /kg – cho CO, (m 3 / phút/1mg cho NO x ))

Theo tiêu chuẩn đào hầm (hầm qua núi) của Hội kỹ sư dân dụng Nhật Bản

Bảng 2.4 Nồng độ cho phép của khí độc do động cơ

( Bài giảng “Thi công đường hầm thủy công -2010” – GS.TS Vũ Trọng Hồng)

Do đó cần hệ thống thông gió để giảm nồng độ khí độc trên

2.1.2.4 Cách xác định lưu lượng khí độc do động cơ Diesel

Lưu lượng khí độc do động cơ Diesel có thể được xác định theo công thức

Q4d= H.β (2.2)

β: Tỷ lệ vận hành trong hầm

2.2.3 Khí độc trong các đoạn nằm sâu trong lòng đất

2.2.3.1 Các loại khí độc trong lòng đất có thể gặp khi đào hầm và tác hại

Khi đào hầm có thể gặp các loại khí độc hại, gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người thi công Cụ thể như sau:

a Khí dioxit lưu huỳnh SO 2

Nguyên nhân chủ yếu tạo ra chúng là quá trình đốt cháy các nguyên liệu hoá thạch, sự phân huỷ và đốt cháy chất hữu cơ chứa lưu huỳnh

mạc, gây khó thở, ho ảnh hưởng đến sức khoẻ của người thi công Do vậy cần

sinh khi đốt cháy hoàn toàn nguyên liệu chứa cácbon

Khí CO2 ở nồng độ thấp không gây nguy hiểm cho người nhưng ở nồng độ

e Khí NO

cơ thể có thể làm giảm khả năng vận chuyển oxy trong máu gây nên mệt mọi Cần khống chế NO ở dưới nồng độ cho phép

g Khí metan CH 4

người Tuy nhiên khí metan rất dễ xảy ra cháy nổ khi thi công Do đó cần hạ nồng

Ghi chú: Nếu nồng độ metan vượt quá 1% thì mọi người buộc phải ra khỏi đường hầm và để tránh gây nổ cần nhanh chóng áp dụng các biện pháp hạ thấp nồng độ đó

2.2.3.2 Nồng độ cho phép của các khí độc nằm sâu trong lòng đất

Có thể tham khảo giá trị nồng độ cho phép của một số khí dưới hầm như sau:

Bảng 2.5 Nồng độ cho phép của một số khí dưới hầm Hỗn hợp khí độc hại % khối lượng

(trích Bài giảng cao học - Thi công hầm - GSTS Vũ Trọng Hồng)

Với các khí độc hại được sinh ra, kết hợp với việc thiếu ôxy cần thiết phục vụ sự sống giảm sẽ làm cho con người sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lâu dài đến vấn đề

sức khỏe của các công nhân khi thi công, của người dân khi lưu thông trong đường hầm, do đó vấn đề thông gió được đặt ra là hết sức cần thiết

2.2 Nhu cầu vệ sinh cho người trong đường hầm

2.2.1 Nhu cầu khí O 2 cho con người

Nhu cầu khí sạch cho công nhân làm việc trong đường hầm thay đổi tùy thuộc vào không gian và số lượng người thi công Khí sạch chất lượng tốt phải được cung cấp đủ cho khu vực thi công và đặc biệt ở những chỗ gương đào không được ngừng thi công hoặc tạm thời gián đoạn nhằm nâng cao sức khỏe, cải thiện thi công, tăng năng suất và cũng nhằm tăng hiệu quả

Bảng 2.6 Thành phần không khí sạch

choáng váng sẽ phát triển khi lượng oxy giảm dưới 20%

2.2.2 Lượng nhiệt dư thừa trong đường hầm sâu dưới lòng đất

Bằng tổng lượng nhiệt dư thừa do con người thải ra, máy móc thải ra và nhiệt

dư thừa do các địa tầng phát sinh

Q = Q1 + Q2 + Q3 (2.3) Q: Lượng nhiệt dư thừa

Q1: Lượng nhiệt dư thừa do con người thải ra

Q3: Lượng nhiệt dư thừa do các địa tầng phát sinh

2.2.2.1 Lượng nhiệt dư thừa do con người thải ra

1 Tác dụng của nhiệt môi trường không khí đến con người

Cơ thể con người có bộ phận chức năng điều hòa nhiệt làm việc dưới sự chi phối của hệ thần kinh, nhiệt năng không ngừng sản sinh ra và không ngừng thải ra bên ngoài tạo ra một trị số tương đối ổn định từ 36,5oC đến 37,5oC Trị số nhiệt sinh

lý của con người (M) sẽ khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm sinh lý, lứa tuổi, trạng thái làm việc Trị số đó cho theo bảng sau

Nhiệt sinh lý cơ thể người theo trạng thái lao động – Trích giáo trình “thông gió

Bảng 2.7 Nhiệt sinh lý cơ thể người theo trạng thái lao động

150 -250 250-420

100

115

170 -270

2 Phương trình cân bằng nhiệt giữa cơ thể và môi trường:

Các phương thức trao đổi nhiệt giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh được thể hiện phương trình sau - Trích giáo trình “thông gió -2005” –

Nguyễn Đình Huấn

∆q = M ± qbx ± qdl –qmh ± qhh +qld (2.4) Trong đó:

∆q: Lượng nhiệt thừa hoặc thiếu của cơ thể con người

M :Nhiệt sinh lý cơ thể người theo trạng thái lao động

qbx : Lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ

qdl : Nhiệt lượng trao đổi bằng đối lưu

qmh : Lượng nhiệt tỏa đi bằng mồ hôi

qhh: Lượng nhiệt trao đổi bằng đường hô hấp

qld: Lượng nhiệt trao đổi do lao động cơ học

a Lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ:

Qbx =2,16.(35 –tR ) , [Kcal/h] (2.5)

tR: Nhiệt độ trung bình của các bề mặt

Nếu qbx >0 thì lượng nhiệt tỏa ra, ngược lại lượng nhiệt sẽ đi từ bề mặt kết cấu vào người

F

F

, [0C] (2.6) Nhiệt độ tRcòn có thể xác định từ nhiệt độ bằng nhiệt kế cầu đen như sau:

t R =t cd +2,8 v(t cd −t k) (2.7)

Fi và τi : diện tích và nhiệt độ bề mặt thứ i của hầm [0

C]

tcd: Nhiệt độ cầu đen [0C]

tk: Nhiệt độ không khí trong phòng, [0C]

để đo nhiệt độ không khí trong quả câu đen, nhiệt độ này gọi là nhiệt độ cầu đen

b Nhiệt lượng trao đổi bằng đối lưu

Lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu được xác định theo định luật Niuton:

Qdl = αd(t d −t k).F d , [Kcal/h] (2.8)

d

vào tốc độ gió và hiệu số (t d −t k)

Tk: Nhiệt độ không khí trong phòng [0

C]

Nếu qdl > 0 →Có tác dụng giúp cơ thể tỏa nhiệt

Nếu qdl < 0 →Làm tăng nhiệt đối lưu truyền vào người

lượng nhiệt trao đổi giữa người và môi trường xung quanh dưới dạng bức xạ và đối lưu được xác định như sau:

- Khi mặc quần áo mỏng: β =1 2

- Khi mặc quần áo ấm bình thường : β =0.655 2

- Khi mặc quần áo dày, nặng: β =0.488 2

Bình thường tf được xác định như sau:

c Lượng nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu vào người

Nếu có tia bức xạ mặt trời chiếu vào người thì cơ thể người hấp thụ một lượng nhiệt là :

Qmt =(1-a) FmtI , [Kcal/h] (2.12) a: Hệ số phản bức xạ của mặt da hay quần áo:

- da mầu trắng: a = 0.45

- da mầu vàng: a = 0.4

- da mầu đen (Ấn Độ) : a= 0.22

- da mầu đen (Châu Phi) a = 0.16

- quần áo mầu trắng: a = 0.75

- quần áo mầu hồng: a = 0.33

- quần áo mầu đen: a =0.07 -0.14

Fmt: Diện tích bề mặt cơ thể chịu bức xạ mặt trời:

- Khi ngồi: Fmt = 0.25 m2

- Khi đứng: Fmt = 0.6 m2

I: Cường độ bức xạ chiếu vào người [Kcal/m2.h]

d Lượng nhiệt tỏa đi bằng bốc hơi mồ hôi:

Lượng bốc hơi mồ hôi phụ thuộc áp lực giữa bề mặt da và không khí và tốc

độ gió trong phòng, được xác định theo định luật Dalton, có công thức tính như sau:

q mhmax =29,1.v0.8.(42−e) , [Kcal/h] (2.13)

e: Áp lực riêng của hơi nước chưa trong không khí, [mmHg]

v: Vận tốc chuyển động của không khí trong nhà, [m/s]

g Lượng nhiệt trao đổi bằng đường hô hấp:

Ứng với thân nhiệt t = 360C và tỷ nhiệt của không khí C =0.24 kcal/kg. 0C Lượng nhiệt trao đổi bằng hô hấp là:

q hh =0,24.G.(36,5−t k)

G: Lượng không khí hô hấp trong 1 giờ của con người [kg]

Tk: Nhiệt độ không khí [0

C]

Thông thường qhhrất nhỏ →ít đưa vào tính toán

h Lượng nhiệt trao đổi do lao động cơ học

người do lao động chân tay và trí óc gây ra

Thí dụ đối với lao động nặng trung bình ở tư thế đứng có M = 150 kcal/h, lấy tỉ lệ

đó bằng 20% nên lượng nhiệt tổn hao cho lao động sẽ bằng :

qld = 0 , 2 ( 150 − 85 ) = 13 kcal / h (2.15)

Nếu qmh = 0 và ∆q =0 thì con người có cảm giác dễ chịu, thoải mái

Nếu qmh = 0 và ∆q <0 thì con người có cảm giác lạnh

Nếu qmh ≠ 0 và ∆q >0 thì con người có cảm giác nóng

Do đó phương trình trên là cơ sở vật lý của cảm giác nóng lạnh của con người và cũng là cơ sở vật lý để định ra các chỉ tiêu đánh giá vi khí hậu trong phòng

3 Cách tính nhiệt tỏa ra của cơ thể người

Để đơn giản trong tính toán nhiệt do cơ thể người Tác giả cuốn Thông gió

và kỹ thuật xử lý khí thải – Nguyễn Duy Động đã đưa ra công thức tính lượng nhiệt này (đơn vị W hay là kcal/h) theo công thức 2.17

Qh =βC.βA(2,5+10,3 v k).(35−t P) (2.17) Trong đó:

việc trung bình và bằng 1,15 với công việc nặng;

với quần áo bình thường và 0,4 đối với quần áo ấm;

Tp : Nhiệt độ không khí trong phòng oC

Cũng theo tác giả, lượng nhiệt tỏa của con người vào trong phòng gồm hai thành phần là nhiệt hiện Qh và nhiệt kín bay hơi ẩm từ bề mặt cơ thể Qk

Lượng nhiệt toàn phần tỏa ra của con người phụ thuộc cơ bản vào mức độ nặng nhọc của công việc hoàn thành Ngoài ra, nhiệt lượng này còn phụ thuộc của phòng

và tính chất quẩn áo mặc nhưng ít hơn Phần tỏa nhiệt hiện của con người phụ thuộc vào nhiệt độ của phòng, tốc độ chuyển động của không khí, tính chất của quần áo mặc và cường độ làm việc Người mặc quần áo mà làm những công việc nặng nhọc thì sự tỏa ẩm tăng bởi vì quần áo ngăn cản sự tỏa nhiệt hiện Nếu cởi bỏ bớt quần áo khi làm việc đó thì sự tỏa nhiệt hiện sẽ rất lớn Trong cả hai trường hợp vừa nêu lượng nhiệt toàn phần tỏa ra do người đều xấp xỉ như nhau

Khi nhiệt độ môi trường xung quanh thấp thì người tỏa nhiệt lớn và nhiệt kín nhỏ Còn khi nhiệt độ xung quanh cao lượng nhiệt hiện tỏa ra sẽ giảm đi, người sẽ

đổ nhiều mồ hôi và nhiệt cung cấp cho sự bay hơi nước một phần nhận từ cơ thể của người, phần khác từ môi trường xung quanh

Hình 2.2 Quan hệ giữa nhiệt hiện q h và nhiệt ẩn q â theo nhiệt độ

Từ đó tác giả Nguyễn Duy Động đưa ra bảng lượng nhiệt tỏa ra do con người

Bảng 2.9 lượng nhiệt tỏa ra do con người

Đai lượng Số lượng nhiệt (kcal/h), ẩm (g/h) khi nhiệt độ KK trong phòng o C

Trong bảng 2.1 số liệu trung bình cho nam giới lớn tuổi Người ta tiếp nhận cho nữ giới chiếm 85% và cho trẻ em 75% lượng nhiệt, ẩm tỏa ra trong bảng

Trong tính toán cân bằng nhiệt để thiết kế hệ thống thông gió, ta chỉ cần tính cho lượng nhiệt hiện tỏa ra do cơ thể con người

nhân trong hầm thì nhiệt tỏa ra của người là q1= 38kcal/giờ (159,6KJ/giờ)

4 Các phương pháp đánh giá cảm giác nhiệt

nóng, lạnh… từ môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến cơ thể được nghiên cứu và ứng dụng nhằm tạo một môi trường lao động thoải mái cho người lao động

Theo Nguyễn Đình Huấn – Thông gió – Đà nẵng 2005, Ở nước ta có thể dùng 3 chỉ tiêu sau để đánh giá cảm giác nhiệt:

a Sử dụng biểu đồ nhiệt độ hiệu quả tương đương:

Sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể con người với môi trường không khí xung quanh phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động của không khí Các yếu tố này được phân phối lại để đánh giá tác dụng ảnh hưởng của vi khí hậu đến cơ thể con người và được đặc trưng bằng “nhiệt độ hiệu quả tương đương” được ký hiệu là thq

chuyển động (v = 0) có tác dụng gây cảm giác (nóng, lạnh, dễ chịu ) giống hệt như tác dụng của môi trường không khí đang xét

Xét 3 môi trường vi khí hậu sau trong bảng 2.10

Bảng 2.10 Nhiệt độ hiệu quả tương đương