Phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trong quá trình thi công đường hầm thủy điện ứng dụng cho nhà máy thủy điện sông côn 2 tỉnh quảng nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ĐỖ XUÂN NINH PHƯƠNG PHÁP THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG Q TRÌNH THI CƠNG ĐƯỜNG HẦM THỦY ĐIỆN ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG CÔN TỈNH QUẢNG NAM Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Mã số: 60 - 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: Gs.Ts Vũ Trọng Hồng Hà Nội - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Đỗ Xuân Ninh PHƯƠNG PHÁP THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG Q TRÌNH THI CƠNG ĐƯỜNG HẦM THỦY ĐIỆN ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG CÔN TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Ni - 2010 -1- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Lời cảm ơn Trong khuôn khổ hạn chế luận văn, với kết khiêm tốn việc nghiên cứu tính toán phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trình thi công đường hầm thủy điện, tác giả luận văn hy vọng đóng góp phần nhỏ bé phục vụ thực tế cho lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế xây dựng công trình Thủy lợi - Thủy điện phát triển mạnh mẽ nước ta Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới Thầy giáo - GS TS Vũ Trọng Hồng đà tận tình hướng dẫn bảo tác giả trình học tập hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bộ môn công nghệ quản lý xây dựng, thủy công, Khoa Công trình - Trường Đại học Thủy lợi, Viện thuỷ điện Năng lượng tái tạo - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đà tạo điều kiện giúp đỡ tác giả tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đà động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Do trình độ thời gian có hạn nên luận văn tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành Tác giả mong muốn vấn đề tồn tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Tác giả Đỗ Xuân Ninh Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -2- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục Mở đầu T T Chương 1: Thi công đường hầm nhà máy thủy điện phương pháp T khoan - nổ 1.1 Tổng quan đường hầm đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà T máy thủy điện T 1.1.1 Tæng quan đường hầm T T 1.1.1 Đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện 10 T T 1.2 C¸c công đoạn thi công hầm phương pháp khoan - nỉ 20 T T 1.3 Nh÷ng vấn đề an toàn sức khỏe trình thi công hầm 20 T T 1.4 KÕt luËn 23 T T Ch­¬ng 2: Những yêu cầu thông gió trình thi công đường T hầm 24 2.1 Những tác động xấu đến môi trường ng­êi lao ®éng 24 T T 2.2 Phương pháp xác định lượng khí cần thổi vào hầm 26 T T 2.2.1 Lượng khí pha loÃng khí ®éc 26 T T 2.2.2 Lượng khí cho công nhân 27 T T 2.2.3 Những nhu cầu khác 28 T T 2.3 Lượng trao đổi nhiệt thể người trình thi công đường T hầm 38 T 2.3.1 L­ỵng nhiƯt táa cđa ng­êi .38 T T 2.3.2 L­ỵng nhiƯt táa tõ động điện, máy tiêu thụ điện 38 T T 2.3.3 Tỉng l­ỵng nhiƯt thõa hÇm 38 T T 2.3.4 Lượng khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa 38 T T 2.4 KÕt luËn 39 T T Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ hƯ thống thông gió trình đào hầm 40 T 3.1 Xác định lượng khí để hòa tan khí độc 40 T T 3.1.1 Lượng gió cần để làm tan khói nổ mìn 40 T T Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -3- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.1.1 Lượng thông gió sử dụng máy chạy Diesel .45 T T 3.2 Xác định lượng nhiệt trao đổi người máy móc thi công hÇm T T 46 3.2.1 L­ỵng nhiƯt táa cđa ng­êi .46 T T 3.2.2 Lượng nhiệt tỏa từ động điện, máy tiêu thụ điện 47 T T 3.2.3 Tổng lượng nhiệt thừa hầm 47 T T 3.2.4 Lượng khí cần thổi vào hầm để khư nhiƯt thõa 47 T T 3.3 Lựa chọn máy quạt ống dẫn khí vào đường hầm 47 T T 3.3.1 Tính toán chọn máy quạt, công suất máy quạt 47 T T 3.3.2 TÝnh to¸n lùa chän èng dÉn khÝ 50 T T 3.4 Bè trÝ hƯ thèng th«ng giã trình đào hầm 51 T T 3.4.1 Bè trÝ èng th«ng giã 51 T T 3.4.2 Lắp đặt ống thông gió 52 T T 3.4.3 Bè trÝ qu¹t giã 52 T T 3.5 KÕt luËn 53 T T Chương 4: áp dụng phương pháp thông gió cho đường hầm dẫn nước vào T nhà máy thuỷ điện Sông Côn 54 4.1 Giíi thiƯu công trình thuỷ điện Sông Côn 54 T T 4.1.1 VÞ trí công trình 54 T T 4.1.2 NhiÖm vụ công trình 54 T T 4.1.3 Th«ng sè công trình 55 T T 4.1.4 Bè trÝ tuyÕn lượng bậc công trình thuỷ điện Sông Côn 58 T T 4.2 Tr×nh tự thi công đường hầm 59 T T 4.3 Tính toán hệ thống thông gió 62 T T 4.3.1 Mở đầu 62 T T 4.3.2 TÝnh chän qu¹t giã 65 T T 4.4 Bè trÝ hƯ thèng th«ng giã 74 T T 4.4.1 Một số yêu cầu bố trí hệ thống thông giã 74 T T Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -4- Luận văn thạc sĩ kü tht 4.4.2 Bè trÝ hƯ thèng th«ng giã cho hầm ngách gương đào Đ-04, Đ-05 T T 75 4.5 KÕt LuËn 78 T T KÕt luận Kiến Nghị 79 T T Tài liệu tham khảo 81 T T Danh mục bảng biểu Bảng 1-1 Nồng độ bụi đào hầm sinh 21 T T Bảng 1-2 Khối lượng khí độc sinh đào hầm 21 T T B¶ng 1-3 Nồng độ cho phép hàm lượng bụi không khí hầm 22 T T Bảng 1-4 Tiêu chuẩn vệ sinh không khí hầm (an toàn cho người LĐ) 22 T T Bảng 1-5 Mối quan hệ nồng độ khí søc kháe ng­êi 23 T T Bảng -1 Nồng độ bụi đào hầm sinh 24 T T Bảng - Khối lượng khí độc sinh đào hầm 24 T T B¶ng - Tiêu chuẩn vệ sinh không khí hầm (an toàn cho người LĐ) 25 T T Bảng 2.4 HƯ sè lät giã cđa cao su 29 T T B¶ng 2.5 HƯ sè lät giã cđa èng kim lo¹i 29 T T B¶ng 2.6 HƯ sè lät giã cđa èng chÊt dỴo PVC 30 T T B¶ng 2.7 HƯ sè sức cản không khí ống thông gió 31 T T B¶ng 2.8 Quan hệ độ cao nước biển áp suất khÝ quyÓn (P cao ) 32 T R R T B¶ng 2.9 B¶ng hƯ sè lùc cản ma sát ống 34 T T B¶ng 2.10 B¶ng hƯ số lực cản ma sát hào dẫn 35 T T B¶ng 2.11 B¶ng hƯ sè lùc c¶n cơc bé 36 T T Bảng 3.1 Hệ số dự trữ công suất động c¬ 49 T T Bảng 3.2 Đặc tính máy thông gió 50 T T Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật công trình 55 T T Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -5- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Đường hầm thuỷ điện Buôn Kuốp tỉnh Đăk L¾c 16 T T Hình 1.2: Đường hầm thuỷ điện Đại Ninh tỉnh Lâm Đồng 16 T T Hình 1.3: Đường hầm giao thông qua đèo Hải Vân - tỉnh Thừa Thiên Huế 17 T T Hình 1.4: Đường hầm thuỷ điện A Vương - tØnh Qu¶ng Nam 17 T T Hình 1.5: Đường hầm thuỷ điện Bản VÏ - tØnh NghÖ An 18 T T Hình 1.6: Đường hầm thuỷ ®iƯn A L­íi - tØnh Thõa Thiªn H 18 T T Hình 1.7: Đường hầm thuỷ điện Mường Hum - tỉnh Lào Cai 19 T T Hình 1.8: Đường hầm thuỷ điện Minh Lương - tỉnh Lào Cai 19 T T Hình 3-1 Sơ đồ thông gió kiểu thổi vào 43 T T H×nh 3-2 Sơ đồ thông gió kiểu hút 43 T T Hình 3-3 Sơ đồ thông gió kiểu hỗ hợp 43 T T Hình 3-4 Sơ đồ thông gió dạng thoát däc theo hÇm 44 T T Hình Sơ họa mặt tuyến lượng 63 T T Hình 4-2 Sơ họa đoạn hầm tính toán thông gió 64 T T Hình 4-3 Sơ đồ thông gió giai đoạn 76 T T H×nh 4-4 Sơ đồ thông gió giai đoạn 77 T T Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -6- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mở đầu Tính cấp thiết đề tài: Trong năm gần phát triển nhà máy thủy điện Việt Nam với tốc độ cao đà đòi hỏi phải xây dựng nhiều đường hầm dẫn nước với phương pháp đào phổ biến phương pháp khoan nổ Những vấn đề liên quan đến an toàn sức khỏe người lao động đường hầm trở nên nghiêm trọng hệ thống thông gió thích hợp Vì đề tài Phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trình thi công đường hầm thủy điện ứng dụng cho thủy điện Sông Côn tỉnh Quảng Nam cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu luận văn Đề tµi cã ý nghÜa thiÕt thùc cho viƯc thiÕt kÕ thi công đường hầm nhà máy thủy điện Sông Côn 2, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho đường hầm khác Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Dựa tiêu chuẩn thông gió cho đường hầm đặc thù công trình để xây dựng phương pháp tính toán lượng khí vận tốc gió cần đưa vào gương hầm Kết đạt được: - Xây dựng phương pháp thiết kế thông gió cho đường hầm vừa đảm bảo an toàn, vừa tạo điều kiện nâng cao cường độ lao động trình thi công đường hầm - áp dụng cụ thể vào công trình thủy điện Sông Côn Nội dung luận văn Ngoài phần mở đầu, luận văn gồm chương cụ thể sau : Mở đầu Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -7- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương I: Thi công đường hầm nhà máy thủy điện phương pháp U U khoan nổ mìn 1.1 Tổng quan đường hầm đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện 1.2 Các công đoạn thi công phương pháp khoan nổ mìn 1.3 Những vấn đề an toàn sức khỏe trình thi công đường hầm 1.4 Kết luận Chương II: Những yêu cầu thông gió trình thi công đường U U hầm 2.1 Những tác động xấu đến môi trường người lao động thi công đường hầm 2.2 Phương pháp xác định lượng khí cần thổi vào hầm 2.3 Lượng trao đổi nhiệt thể người trình thi công đường hầm 2.4 Kết luận Chương III: Thiết kế hệ thống thông gió nhằm bảo đảm an toàn vỊ søc U U kháe ng­êi m«i tr­êng đào hầm 3.1 Xác định lượng khí để hòa tan khí độc 3.2 Xác định lượng nhiệt trao đổi người thi công hầm 3.3 Lựa chọn máy quạt ống dẫn khí vào đường hầm 3.4 Bố trí hệ thống thông gió trình đào hầm 3.5 Kết luận Chương IV: áp dụng phương pháp thông gió cho đường hầm dẫn nước U U vào nhà máy thủy điện Sông Côn 4.1 Giới thiệu công trình 4.2 Trình tự thi công đường hầm 4.3 Tính toán hệ thống thông gió Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ -8- Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.4 Bố trí hệ thống thông gió 5.5 Kết luận Kết luận kiến nghị Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 67 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật q = 38 Kcal/giờ = 44,194 W lµ nhiƯt táa cđa mét ng­êi thi công R R hầm điều kiện nhiệt độ hầm 280C P P + lượng nhiệt tỏa từ máy móc thi công Q = N c ϕ ϕ ϕ (1 - η + ϕ η); (W) R R R R R R R R R R R R N c : Công xuất động máy mãc, N c = 243000 W R R R R ϕ : HƯ sè sư dơng c«ng st chän 0,8 R R ϕ : HƯ sè t¶i träng chän 0,7 R R ϕ : HƯ sè lµm viƯc ®ång thêi chän 0,75 R R ϕ : Hệ số chuyển thành nhiệt năng, 0,5 R R : Hiệu suất động 0,85 Q = 243000.0,8.0,7.0,75.(1 - 0,85 + 0,5.0,85) = 58684,5 W R R + Tổng lượng nhiệt thừa hầm Q = Q + Q = 441,94 + 58684,5 = 59126,44 W R R R R + L­ỵng khÝ cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa G= ∆Q 59126,44 = = 21268,5 (kg/giê) C p (t R − tV ) 0,278.(35 − 25) Qh = G ρ = 21268,5 = 18024,16 (m3/giê) 1,18 P P Q h6 = 300,4 m3/phót R R P P C p : Nhiệt dung riêng khối lượng không khí (KJ/giờ.0C), R R P P C p =1 KJ/giê.0C = 0,278W/giê.0C R R P P P P t R : NhiÖt ®é kh«ng khÝ thỉi chän t R = 350C , t­¬ng øng khèi ρ cđa R R R R P P kh«ng khÝ ρ R =1,15 kg/m3 R R P P t V : Nhiệt độ không khí thổi vào, chọn t V = 250C, tương ứng khối cđa R R R R P P kh«ng khÝ ρ V = 1,18 kg/m3 R R P P - HÖ số xét tới tổn thất khí đường ống Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 68 - Luận văn thạc sĩ kü thuËt  6.5 ⋅ α ⋅ Lh1 k ⋅ D1 ⋅ Lh1 ⋅  D1  η := +  ⋅ m0       η = 1,10 R R c Chọn máy quạt - Lưu lượng gió cần thổi vào hầm (m/phút) Q h7 = Q h1 + Q h6 + max(Q h2 , Qh3 , Q h4 , Q h5 ) R R R R R R R R R R R R R R Q h7 = 34,5 + 300,4 + 729 = 1064 m3/phót R R P P - Lưu lượng máy quạt gió: Q q1 = η Q h6 = 1064.1,1 = 1170,3 m3/phót R R R R R R P P Q q1 = 19,5 m3/s R R P P - Công suất máy quạt (KW) + Tổn thất ma sát qua ống thông gió (mmHg) hma1 = 0,01. 1.2 Lh1 U D1 Qq21 S D3 = 0,01.0,0051.550.2,199 19,5 = 411 0,3853 + Tỉn thÊt cơc bé (mmHg) hcuc1 = 0,01.(0,612.ξ1 Qq21 S D2 ) = 0,01.(0,612.1 19,5 ) = 15,7 0,385 + Tæng tæn thÊt (mmHg) h tt =h ma1 + h cuc1 = 411 + 15,7 = 426,7 R R R R R R + Công suất quạt (KW) N quat = Qq1 htt1 426,7 = 19,5 = 95,97 KW 102.0,85 102.0,85 - Công suất động điện để kéo quạt (KW) + Hệ số truyền động: td = 0,95 R R + Hệ số dự trữ động cơ: Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 69 - Luận văn thạc sÜ kü thuËt K dc = 1,05 R R + Công suất động (KW): N dc = N quat k dc = η td 95,97.1,05 = 106,07 0,95 - ¸p lùc cđa qu¹t m¸y + HƯ sè lät giã: ρ = 1,22 R R + ¸p lùc cđa máy quạt: H = h tt1 = 1,22.426,7 = 520,57 R R R R R R - Lựa chọn máy quạt Từ kết tính toán tra bảng 3.2 chọn quạt có ký hiệu BM-12 có thông số sau: + Lưu lượng quạt gió: 10 ữ 32 (m/s) + áp lực: 650 ữ 3600 (mmHg ) + Công suất động cơ: 20 ữ 110 (KW) Thông gió cho gương đào Đ-05 U a Các số liệu đầu vào - Đường kính đào hầm D=4m - Chiều dài tính toán cho gương hầm: L h1 = 660 m - Chiều dài chu kì đào: L CK = m - Tiết diƯn ngang hÇm: S = 14.3 m2 - VËn tèc tối thiểu dòng không khí hầm: = 0.3 m/s - Số người làm việc tối đa hÇm: N = 10 ng­êi R R R R P R P R - Lượng khí cần thiết cấp cho người làm việc hầm: q n = (m/phút) R R - Khoảng cách từ điểm cuối ống gió đến gương đào (m): L Z = S R R L Z = 15.13 m R R Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 70 - Luận văn thạc sÜ kü thuËt - Thêi gian th«ng giã sau nổ mìn: t = 30 phút - Đường kính ống giã: D = 0.7 m - Chu vi èng giã: U D1 = 2.199 m - DiÖn tÝch èng giã: S D1 = 0.385 m2 - Chi phÝ thuèc nổ cho 1m đá m = 1.6 kg/m R R R R R R P - Lượng Ôxit cacbon tạo nỉ 1kg thc nỉ, bao gåm c¶ khÝ Nitơ: B = 100 lít - Số máy móc làm việc đồng thời hầm: n = - Lượng gió cần cho đơn vị công suất: υ o = m3/(kW.phót) R R P P - Tổng công suất định mức máy diesel làm việc lúc hầm, ô tô tấn, xúc lật cào vơ (kW) : P = 243 kW - Chiều dài đốt ống gió: m = 20 m - Hệ số sức cản không khÝ víi èng cã D=0.7m: α = 3.2x10-4 - HƯ số nối ống đơn vị: k = 0.005 - Hệ số lực cản ma sát ống gió với D=0.7m: 1.2 = 0.0051 - HƯ sè lùc c¶n cơc bé: ξ1 = R R P R R P R R b Tính toán lưu lượng gió cần thiết cho gương đào - Theo số người làm việc tối đa hầm: Lưu lượng gió cần thiết (m/phút): Q h1 = k.N.q n = 1,15.10.3 = 34,5 m3/phót R R R R P P - Theo tốc độ dịch chuyển tối thiểu dòng không khí: Lưu lượng gió cÇn thiÕt (m³/phót): Q h2 = 60.υ.S max = 60.0,3.14,3 = 257,4 m3/phót R R R R P P - Theo điều kiện hoà tan khí độc sau nổ mìn Giai đoạn chọn thông gió theo kiểu ép vào, lượng gió cần thiết tính sau: + Lượng tiêu hao thuốc nổ cho chu kỳ đào lớn (kg) Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 71 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật A = S.L CK m = 14,3.4.1,6 = 91,52 kg R R + L­u lượng gió cần thiết (m/s): 21,4 21,4 A.S Lh1 = 91,52.14,3.660 = 662,96 m3/phót t 30 Q h3 = R R P P + Tính lưu lượng gió theo công thøc kinh nghiƯm cđa Romanov: (m³/p) S t Q h4 = 100 = 100 R R 14.3 = 47,67 m3/phót 30 P P - Theo lượng khí thải động đốt làm việc hầm + Lưu lượng giã cÇn thiÕt (m³/phót): Q h5 = υ o P = 3.243 = 729 m3/phót R R R R P P - Lượng không khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa người máy móc tạo Q h6 R R + L­ỵng nhiƯt táa cña ng­êi W Q = N.q = 10.44,194 = 441,94 W R R R R N =10 số người lớn thi công hầm q = 38 Kcal/giê = 44,194 W lµ nhiƯt táa người thi công R R hầm điều kiện nhiệt độ hầm 280C P P + lượng nhiệt tỏa từ máy móc thi c«ng Q = N c ϕ ϕ ϕ (1 - η + ϕ η); (W) R R R R R R R R R R R R N c : C«ng xt cđa động máy móc, N c = 243000 W R R R R ϕ : HƯ sè sư dơng c«ng st chän 0,8 R R ϕ : HƯ sè t¶i träng chän 0,7 R R ϕ : Hệ số làm việc đồng thời chọn 0,75 R R : Hệ số chuyển thành nhiệt năng, 0,5 R R : Hiệu suất ®éng c¬ 0,85 Q = 243000.0,8.0,7.0,75.(1 - 0,85 + 0,5.0,85) = 58684,5 W R R + Tỉng l­ỵng nhiƯt thõa hÇm ∆Q = Q + Q = 441,94 + 58684,5 = 59126,44 W R R R R Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 72 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật + Lượng khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa Q 59126,44 = = 21268,5 (kg/giê) C p (t R − tV ) 0,278.(35 − 25) G= Qh = G 21268,5 = 18024,16 (m3/giê) 1,18 = ρ P P Q h6 = 300,4 m3/phót R R P P C p : NhiƯt dung riêng khối lượng không khí (KJ/giờ.0C), R R P P C p =1 KJ/giê.0C = 0,278W/giê.0C R R P P P P t R : Nhiệt độ không khí thỉi chän t R = 350C , t­¬ng øng khèi ρ cđa R R R R P P kh«ng khÝ ρ R =1,15 kg/m3 R R P P t V : Nhiệt độ không khí thổi vào, chọn t V = 250C, t­¬ng øng khèi ρ cđa R R R R P P kh«ng khÝ ρ V = 1,18 kg/m3 R R P P - HƯ sè xÐt tíi tổn thất khí đường ống 6.5 ⋅ Lh1 k ⋅ D1 ⋅ Lh1 ⋅  D  η := +  ⋅ m0       = 1,10 R R c Chọn máy quạt - Lưu lượng gió cần thổi vào hầm (m/phút) Q h7 = Q h1 + Q h6 + max(Q h2 , Qh3 , Q h4 , Q h5 ) R R R R R R R R R R R R R R Q h7 = 34,5 + 300,4 + 729 = 1064 m3/phót R R P P - L­u lượng máy quạt gió: Q q1 = Q h6 = 1064.1,1 = 1170,3 m3/phót R R R R R R P P Q q1 = 19,5 m3/s R R P P - Công suất máy quạt (KW) + Tổn thất ma sát qua ống thông gió (mmHg) Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 73 Qq21 hma1 = 0,01. 1.2 Lh1 U D1 Luận văn thạc sĩ kü thuËt = 0,01.0,0051.660.2,199 S D3 19,5 = 493,2 0,3853 + Tỉn thÊt cơc bé (mmHg) Qq21 19,5 ) = 15,7 hcuc1 = 0,01.(0,612.ξ1 ) = 0,01.(0,612.1 0,385 S D1 + Tæng tæn thÊt (mmHg) h tt =h ma1 + h cuc1 = 493,2 + 15,7 = 508,9 R R R R R R + Công suất quạt (KW) N quat = Qq1 htt1 508,9 = 19,5 = 114,4 102.0,85 102.0,85 - C«ng suất động điện để kéo quạt (KW) + Hệ sè trun ®éng: η td = 0,95 R R + Hệ số dự trữ động cơ: K dc = 1,05 R R + Công suất động (KW): N quat k dc N dc = = η td 114,4.1,05 = 126,5 0,95 - áp lực quạt máy + Hệ sè lät giã: ρ = 1,22 R R + ¸p lùc cđa m¸y qu¹t: H = ρ h tt1 = 1,22.508,9 = 620,86 R R R R R R - Lựa chọn máy quạt Từ kết tính toán tra bảng 3.2 chọn quạt có ký hiệu BM-16 có thông số sau: + Lưu lượng quạt gió: 18 ữ 70 (m/s) + áp lực: 350 ữ 2000 (mmHg ) Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 74 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật + Công suất động cơ: 15 ữ 130 (KW) - Kết luận: + Trong giai đoạn 1, bố trí 02 quạt đẩy đặt cửa hầm phụ số + ống gió cứng đường kính d=0.7m nối dài theo tiến độ gương đào 4.3.2.2 Thông gió giai đoạn Thông gió cho gương đào Đ-04 U Từ Km 2+250 đến Km 1+597.5 chiều dài 550m áp dụng sơ đồ thông gió đẩy, bố trí thêm quạt đẩy BM-12 nối tiếp với quạt đẩy BM-12 đặt từ cửa hầm phụ số vào Thông gió cho gương đào Đ-05 U Từ Km 2+650 đến Km 3+526 áp dụng sơ đồ thông gió đẩy, bố trí thêm quạt đẩy BM-16 nối tiếp với quạt đẩy BM-16 đặt từ cửa hầm phụ số vào 4.4 Bố trí hệ thống thông gió 4.4.1 Một số yêu cầu bố trí hệ thống thông gió Sau tính toán công suất quạt máy, tùy vào giá trị công suất quạt, chiều dài , diện tích số lượng gương đào thi công mà ta bố trí số lượng quạt máy khác Khi bố trí quạt thông gió cho nhiều gương đào cần đặt cho gương đào riêng biệt thông gió độc lập Trong trường hợp riêng, cho phép thông gió nối tiếp gương với với điều kiện bảo đảm chất lượng thành phần không khí gương sau: - Không thông gió theo sơ đồ thổi cho hầm cụt có khí độc thoát Cho phép thông gió hầm cụt khí độc thoát sơ đồ thổi chiều dài hầm không 70m - Không thông gió luồng không khí nén mà không dùng máy phun Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 75 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khi bố trí quạt thông gió cục việc công suất quạt đảm bảo nhu cầu thông gió theo tính toán công suất quạt không vượt 70% lượng không khí cấp đến ống hút quạt Quạt thông gió cục cần đặt hầm có luồng không khí cách luồng không khí 10m để không khí từ luồng không bị hút trở lại vào gương đào Các trạm máy quạt đặt mặt đất gần miệng giếng dùng để thông gió cần bố trí nơi không bị bụi, khói khí bẩn Các trạm quạt máy để thông gió hầm cần phải có động điện dự phòng Khi truyền động dây cua roa nhà trạm phải có dây cua roa dự phòng Nếu thiết kế có tính đến việc đổi hướng không khí trạm quạt để thông gió hầm cần trang bị thiết bị đảo chiều, cho phép đổi hướng luồng gió quạt thời gian không 10 phút vào hầm với lượng không khí sau đổi hướng không 60% lượng không khí luồng có hướng bình thường Khi bố trí máy quạt thông gió, móng máy phải chịu đầy đủ trọng lượng máy chấn động sản sinh vận hành, máy phải ổn định giá máy Miệng hút vào ý không cho hút dịch thể thể rắn vào phải có miệng loe để nâng cao hiệu suất hút đẩy 4.4.2 Bố trí hệ thống thông gió cho hầm ngách gương đào Đ-04, Đ-05 Thông gió giai đoạn cho hầm ngách gương đào Đ-04 Đ-05 U Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 76 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 4-3 Sơ đồ thông gió giai đoạn Giai đoạn đào ngách hầm đoạn gương đào Đ-04 Đ-05 - Thông gió cho ngách hầm có chiều dài L=245m bố trí máy thông gió BM-12 đặt cửa ngách hầm, động quạt đảo chiều hút đẩy, ống thông gió loại ống cứng có đường kính D=70cm - Thông gió cho gương đào Đ-04 đoạn có chiều dài L=550m bố trí máy thông gió BM-12 đặt cửa ngách hầm động quạt đảo chiều hút đẩy, ống thông gió loại ống cứng có đường kính D=70cm - Thông gió cho gương đào Đ-05 đoạn có chiều dài L=660m bố trí máy thông gió BM-16 đặt cửa ngách hầm động quạt đảo chiều hút đẩy, ống thông gió loại ống cứng có ®­êng kÝnh D=70cm * Giai ®o¹n bè trÝ máy thông gió BM-12 BM-16 đặt cửa ngách hầm cho gương đào Đ-04 Đ-05 Thông gió giai đoạn gương đào Đ-04 Đ-05 U Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 77 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hình 4-4 Sơ đồ thông gió giai đoạn - Thông gió cho gương đào Đ-04 đoạn có chiều dài L=548m bố trí máy thông gió BM-12 đặt nối tiếp với máy thông gió BM-12 cửa ngách hầm giai đoạn 1, động quạt đảo chiều hút đẩy, ống thông gió loại ống cứng có đường kính D=70cm - Thông gió cho gương đào Đ-05 đoạn có chiều dài L=660m bố trí máy thông gió BM-16 đặt nối tiếp với máy thông gió BM-16 cửa ngách hầm giai đoạn 1, động quạt đảo chiều hút đẩy, ống thông gió loại ống cứng có đường kính D=70cm * Giai đoạn bố trí máy thông gió + Hai máy BM-12 cho gương đào Đ-04 đặt nối tiếp nhau, máy đặt cửa ngách hầm máy đặt hầm gương đào Đ-04, khoảng cách máy 550m + Hai máy BM-16 cho gương đào Đ-05 đặt nối tiếp nhau, máy đặt cửa ngách hầm máy đặt hầm gương đào Đ-05, khoảng cách máy 660m Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 78 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4.5 Kết Luận Để đảm bảo sức khỏe an toàn cho người lao động thi công gương đào Đ-04 Đ-05 đường hầm thủy điện Sông Côn cần bố trí quạt thông gió, quạt BM-12 cho gương đào Đ-04 quạt BM-16 cho gương đào Đ-05 Các gương đào Đ-03 bố trí tương tự gương đào Đ-04, gương đào Đ-06 bố trí tương tự gương đào Đ-05, gương đào Đ-01, Đ-02, Đ-07 Đ-08 có chiều dài nhỏ áp dụng công thức tương tự để chọn quạt gió Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 79 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Kết luận Kiến Nghị Kết luận Trong nội dung luận văn tác giả đà tập trung nghiên cứu, tính toán phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trình thi công đường hầm Bằng nghiên cứu lý thuyết áp dụng tính toán thông gió cho đường hầm dẫn nước công trình thuỷ điện Sông Côn 2, rút kết luận kiến nghị sau: 1- Đối với sơ đồ thông gió giai đoạn thi công tính toán lượng khí cần thổi vào hầm để hòa tan khí độc lượng khí cần cho người thi công phải tính thêm lượng khí để khử lượng nhiệt người máy móc thi công hầm tạo Sơ đồ thông gió thích hợp giai đoạn thi công thổi hút sử dụng quạt đảo chiều để sử dụng chung ống thông gió 2- Việc tính toán lưu thông khí hầm tính toán dựa nguyên lý bảo toàn khối lượng vật chất Đối với giai đoạn thi công đẳng thức cân khí hầm với khí độc hại CO Trên sở lý thuyết cân khí đưa đẳng thức để xác định lưu lượng không khí cần bơm vào đường hầm 3- Nội dung thiết kế thông gió việc xác định tổng lượng không khí cần đưa vào hầm, phải thiết kế để chọn loại quạt, công suất ®éng c¬ ®iƯn ®Ĩ phơc vơ cho s¬ ®å thi công thông gió gương hầm 4- Việc thi công lắp đặt hệ thống thông gió đường hầm thi công khác với giai đoạn vận hành Ngoài yêu cầu thiết kế hệ thống, phải bố trí vị trí đặt máy quạt miệng ống phục vụ cho gương hầm đồng thời thi công 5- Kết tính toán áp dụng cho đường hầm dẫn nước thuỷ điện Sông Côn 2, so sánh với bố trí thực tế công trường phù hợp Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 80 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Kiến nghị Bổ sung vào quy phạm hướng dẫn thiết kế đường hầm thuỷ lợi Bộ thuỷ lợi ban hành phương pháp thiết kế thông gió cho đường hầm xét đến trao đổi nhiệt trình thi công Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ - 81 - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TàI LIệU THAM KHảO Nguyễn Văn Bảo NNK (1996) Sổ tay xây dựng thủy điện, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội Phan Đình Đại (2004) Thi công công trình ngầm thủy điện Hòa Bình Nhà xuất xây dựng Nguyễn Duy Động (2005) Thông gió kỹ thuật sử lý khí thải Nhà xuất giáo dục Trần Thanh Giám (2002) Tính toán thiết kế công trình ngầm, Nhà xuất Xây Dựng Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt Tính toán thiết kế công trình ngầm Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 2002 Vũ Trọng Hồng (2004) Bài giảng cao học thi công đường hầm thủy công Đại học Thủy lợi Vũ Trọng Hồng (2010) giảng cao học 16C, 17C Thi công công trình ngầm Đại học thủy lợi Vũ Trọng Hồng (2007) giảng cao học Thông gió đường hầm Đại học Thủy Lợi Hồ sơ thiết kế kỹ thuật, vẽ thi công công trình thủy điện Sông Côn Do Viện Thủy điện lượng tái tạo liên danh với Viện thiết kế Quảng Tây Trung Quốc lập 10.Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tuấn (2001) Thi công hầm Nhà xuất khoa học kỹ thuật 11.Sổ tay thi công công trình thủy lợi thủy điện Cộng hòa nhân dân Trung Hoa, tiếng việt Viện Thủy điện Năng lượng tái tạo dịch 12.Mooxxtkôp V.M nnk Công trình thủy lợi ngầm tiếng việt Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ ... đường hầm trở nên nghiêm trọng hệ thống thông gió thích hợp Vì đề tài Phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trình thi công đường hầm thủy điện ứng dụng cho thủy điện Sông Côn tỉnh Quảng. .. Ninh PHƯƠNG PHÁP THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG Q TRÌNH THI CƠNG ĐƯỜNG HẦM THỦY ĐIỆN ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG CÔN TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 20 10... vào nhà máy thủy điện 1 .2 Các công đoạn thi công phương pháp khoan nổ mìn 1.3 Những vấn đề an toàn sức khỏe trình thi công đường hầm 1.4 Kết luận Chương II: Những yêu cầu thông gió trình thi công