Bộ giáo dục và đào tạo Bộ nông nghiệp và ptnt Trờng đại học thuỷ lợi Nguyễn ngọc cơng NGHIÊN CứU Sự HìNH THàNH BụI TRONG QUá TRìNH Đào hầm bằng phơng pháp khoan nổ mìn và biện pháp làm sạch không khí trong hầm Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ Mã số: 60.58.40 luận văn thạc sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: GS.TS Vũ Trọng Hồng Hà nội - 2012 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian dài tập trung nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, tác giả đã hoàn thành luận văn đúng thời hạn theo quy định nhà trường đã giao. Có được kết quả trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo GS.TS. Vũ Trọng Hồng đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa sau Đại học, trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức tới tác giả trong suốt quá trình học tập ở Đại học cũng như trong quá trình học Cao học. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Gia đình đã nuôi dưỡng, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, những người đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả để hoàn thành tốt luận văn này. Hà Nội, ngày 28 tháng 8 năm 2012 Nguyễn Ngọc Cương BẢN CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn và biện pháp làm sạch không khí trong hầm” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Vũ Trọng Hồng. Các số liệu sử dụng để tính toán là trung thực, những kết quả nghiên cứu trong đề tài luận văn chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về đề tài luận văn của mình./. Học viên Nguyễn Ngọc Cương MỤC LỤC 38TI. Tính cấp thiết của đề tài:38T 1 38TII. Mục đích của đề tài:38T 1 38TIII. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:38T 1 38TIV. Kết quả dự kiến đạt được:38T 1 38TV. Nội dung của luận văn:38T 2 38TCHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG. 38T 4 38T1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.38T 4 38T1.1.1. Các phương pháp xây dựng đường hầm38T 4 38T1.1.1.1. Định nghĩa đường hầm:38T 4 38T1.1.1.2. Phân loại đường hầm:38T 4 38T1.1.2. Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ38T 5 38T1.1.2.1. Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm:38T 5 38T1.1.2.2. Tác dụng các loại lỗ mìn và mạng gây nổ trong đào hầm:38T 7 38T1.1.2.3. Nổ mìn vi sai trong đào hầm:38T 8 38T1.1.2.4. Công tác xúc, chuyển:38T 9 38T1.1.2.5. Công tác gia cố đất đá trong quá trình đào hầm:38T 15 38T1.2. Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi công đường hầm. 38T 23 38T1.3. Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm.38T 24 38T1.3.1. Sơ lược về bụi38T 24 38T1.3.2. Các phương pháp xử lý38T 26 38T1.3.2.1. Phương pháp lọc bụi khô38T 26 38T1.3.2.2. Phương pháp lọc tĩnh điện:38T 28 38T1.3.2.3. Phương pháp lọc bụi ướt:38T 29 38T1.4. Kết luận chương 1.38T 30 38TCHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM BẰNG HỆ THỐNG THÔNG GIÓ. 38T 32 38T2.1. Nguyên lý về thông gió trong đường hầm.38T 32 38T2.1.1. Khái niệm và phân loại38T 32 38T2.1.1.1. Khái niệm:38T 32 38T2.1.1.2. Phân loại:38T 32 38T2.1.2. Nguyên lý thông gió38T 33 38T2.2. Xác định lượng không khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm sạch bụi. 38T 33 38T2.2.1. Các loại khí sinh ra trong quá trình thi công đường hầm38T 33 38T2.2.2. Công thức tính toán lượng khí sạch cần thổi vào để hòa loãng khí độc. 38T 35 38T2.2.2.1. Xác định lượng khí sạch cung cấp cho công nhân làm việc trong hầm. 38T 35 38T2.2.2.2. Xác định lượng khí sạch pha loãng khí độc dựa vào lượng thuốc nổ. 38T 36 38T2.2.2.3. Xác định lượng khí sạch pha loãng khí độc dựa vào yêu cầu làm loãng khí thải máy diesel tính toán. 38T 37 38T2.2.3. Công thức tính toán lượng khí cần hút ra khỏi đường hầm.38T 38 38T2.2.3.1. Xác định lượng khí cần hút.38T 38 38T2.2.3.2. Phương pháp chọn Q để thiết kế hệ thống thông gió:38T 38 38T2.3. Kết luận chương 2.38T 39 38TCHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ. 38T 40 38T3.1. Thiết kế hệ thống thông gió để làm sạch bụi trong hầm.38T 40 38T3.1.1. Xác định tổng lượng không khí cần thổi vào hầm38T 40 38T3.1.2. Xác định kích thước ống thông gió38T 40 38T3.1.3. Tính tổn thất áp lực trong ống38T 41 38T3.1.4. Tổn thất áp lực cửa ra và cửa vào38T 42 38T3.1.5. Tỷ lệ rò rỉ không khí38T 42 38T3.1.6. Tính khối lượng không khí và áp lực mà quạt cung cấp.38T 42 38T3.1.6.1. Xác định công suất của máy thông gió.38T 42 38T3.1.6.2. Xác định áp lực của máy thông gió.38T 43 38T3.1.6.3. Xác định công suất động cơ điện để kéo quạt.38T 44 38T3.1.6.4. Chọn quạt máy thông gió.38T 44 38T3.2. Bố trí hệ thống thông gió theo các gương hầm trong quá trình đào hầm. 38T 46 38T3.2.1. Đặc thù phương pháp đào hầm và yêu cầu thông gió38T 46 38T3.2.2. Sơ đồ hệ thống quạt theo các gương hầm, bố trí số lượng quạt máy.38T 50 38T3.2.3. Bố trí đường ống và các phụ kiện khác.38T 51 38T3.2.3.1. Xác định kích thước ống thông gió.38T 51 38T3.2.3.2. Bố trí ống thông gió.38T 52 38T3.2.3.3. Lắp đặt ống thông gió.38T 53 38T3.3. Kết luận chương 3.38T 53 38TCHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ BỤI KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM CỦN 38T 55 38T4.1. Giới thiệu về công trình thủy điện Nậm Củn.38T 55 38T4.1.1. Vị trí công trình.38T 55 38T4.1.2. Nhiệm vụ công trình.38T 55 38T4.1.3. Cấp và quy mô công trình.38T 56 38Ta) Cấp công trình:38T 56 38Tb) Quy mô công trình:38T 56 38T4.1.4. Các hạng mục công trình.38T 56 38Ta) Đập dâng:38T 56 38Tb) Đập tràn:38T 57 38Tc) Tuyến năng lượng:38T 57 38T4.2. Đặc điểm thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Nậm Củn. 38T 59 38T4.3. Tính toán và bố trí hệ thống thông gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp với công trình. 38T 61 38T4.3.1. Mở đầu:38T 61 38T4.3.2. Tính toán chọn quạt gió38T 61 38T4.3.2.1. Các số liệu đầu vào:38T 61 38T4.3.2.2. Tính toán lưu lượng gió cần thiết cho một gương đào:38T 63 38T4.3.2.3. Kiểm tra kích thước ống thông gió:38T 64 38T4.3.2.4. Tổn thất áp lực trong ống:38T 64 38T4.3.2.5. Tổn thất áp lực cửa ra, cửa vào:38T 64 38T4.3.2.6. Tỷ lệ rò rỉ của không khí:38T 64 38T4.3.2.7. Tính khối lượng không khí và áp lực mà quạt cung cấp:38T 65 38T4.4. Kết luận chương 4.38T 66 38TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ38T 67 38T1.38T 38TKết luận.38T 67 38T2.38T 38TKiến Nghị.38T 69 38TTÀI LIỆU THAM KHẢO38T 70 DANH MỤC HÌNH VẼ 38TUHình 1-1: Đào đường hầm trên toàn bộ mặt cắtU38T 6 38TUHình 1-2: Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa dưới)U38T 6 38TUHình 1-3: Các dạng lỗ mìn của nổ mìn lỗ nôngU38T 7 38TUHình 1-4: Các dạng bố trí lỗ mìn tạo rãnhU38T 7 38TUHình 1-5: Nổ mìn vi saiU38T 8 38TUHình 1-6: Kíp nổ vi sai trong thi công đào hầmU38T 9 38TUHình 1-7: Sơ đồ các nhánh đường vận chuyển cắt nhauU38T 12 38TUHình 1-8: Sơ đồ đổi chỗ các toa xe bằng hầm nhánh HU38T 12 38TUHình 1-9U38T 38TU Hình 1-10U38T 13 38TUHình 1-11: Trợ giúp cho việc quay xe khi kích thước gương đào nhỏU38T 15 38TUHình 1-12: Kết cấu bằng Neo (anke)U38T 18 38TUHình 1-13: Các loại NeoU38T 19 38TUHình 1-14: Kết cấu khung kiểu vòm thépU38T 22 38TUHình 1-15: Khoan phụt gia cố trướcU38T 23 38TUHình 1-16: Cấu tạo buồng lắng bụi đơn và képU38T 26 38TUHình 1-17: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclonU38T 27 38TUHình 1-18: Hệ thống lọc bụi túi vảiU38T 28 38TUHình 3-1: Quạt thông gió sử dụng trong thi công hầm.U38T 46 38TUHình 3-2: Sơ đồ đào kèm theo hệ thống thông gió đến từng gương hầmU38T 46 38TUHình 3-3: Thông theo sơ đồ thổi:U38T 47 38TUHình 3-4: Thông theo sơ đồ hỗn hợp.U38T 47 38TUHình 3-5: Thông theo sơ đồ thổi có sử dụng lỗ khoan thông gió.U38T 48 38TUHình 3-6: Thông theo sơ đồ thổi với nhiều quạt nối tiếp.U38T 48 38TUHình 3-7: Thông gió theo sơ đồ thổi có thiết bị điều chỉnh không khí.U38T 49 38TUHình 3-8: Thông theo kiểu hầm lò.U38T 49 38TUHình 3-9: Thông gió hầm xuyênU38T 50 38TUHình 3-10: Ống thông gió.U38T 53 38TUHình 4-1: Sơ đồ đào bằng khoan nổ và bố trí thông gió đường hầmU38T 60 DANH MỤC BẢNG BIỂU 38TUBảng1-1: Nồng độ cho phép của bụi trong không khíU38T 26 38TUBảng 2-1: Nồng độ cho phép của một số khí dưới hầmU38T 34 38TUBảng 2-2: Khối lượng khí độc sinh ra.U38T 37 38TUBảng 3-1:Hệ số dự trữ công suất của động cơ.U38T 44 38TUBảng 3-2: Đặc tính máy thông gió.U38T 45 38TUBảng 4-1: Hệ thống thông gió đường hầm công trình Nậm CủnU38T 61 38TUBảng 4-2: Bảng tổng hợp thiết bị hệ thống thông gióU38T 66 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài: Ở Việt Nam đường hầm cũng chỉ được phát triển trong hơn một thập kỷ gần đây, và nhất là trong lĩnh vực xây dựng các công trình thủy lợi – thủy điện, giải pháp đường hầm được sử dụng rất nhiều như: nhà máy thủy điện Hòa Bình, Nậm Chiến, Nậm Củn, A Vương, Đại Ninh, Bản Vẽ, Bắc Bình, Đồng Nai và nhiều nhà máy thủy điện khác. Phương pháp đào đường hầm phổ biến là khoan – nổ, nhưng nhược điểm của phương pháp khoan – nổ là hình thành rất nhiều bụi trong quá trình thi công. Do vậy đề tài mang tính cấp thiết để nghiên cứu làm sạch không khí trong đường hầm khi có xét đến bụi. II. Mục đích của đề tài: Sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn; Thiết kế và bố trí hệ thống thông gió làm sạch bụi trong đường hầm và áp dụng cho công trình đường hầm nhà máy thủy điện Nậm Củn; III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp tổng hợp thống kê các tài liệu lý thuyết, thực nghiệm, thực tế nghiên cứu về sự hình thành bụi và biện pháp để làm sạch không khí. Áp dụng cho một công trình thực tế. IV. Kết quả dự kiến đạt được: Giới thiệu biện pháp nghiên cứu về sự hình thành bụi trong phương pháp khoan – nổ mìn đào hầm. [...]... dụng biện pháp thông gió để làm sạch bụi trong hầm Ứng dụng cho công trình thực tế V Nội dung của luận văn: PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài 2 Mục đích của đề tài 3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4 Kết quả dự kiến đạt được CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 1.1 Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn 1.2 Sự hình thành bụi trong. .. thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi công đường hầm 1.3 Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm 1.4 Kết luận chương 1 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM BẰNG HỆ THỐNG THÔNG GIÓ 2.1 Nguyên lý về thông gió trong đường hầm 2.2 Xác định lượng không khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm sạch bụi 2.3 Kết luận chương 2 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG... thép và tiếp tục khoan phụt tương tự để gia cố đoạn đứt gãy tiếp theo dài 44m Tuy nhiên chiều dài khoan để gia cố đoạn nứt gãy gấp 30 lần (giá thành gấp 15 lần) chiều dài khoan qua đoạn đó nằm trong đá cứng Hình 1-1 5: Khoan phụt gia cố trước 1.2 Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi công đường hầm Khi đào đường hầm bằng phưong pháp khoan nổ mìn thường xuất hiện rất nhiều bụi. .. gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp với công trình 4.4 Kết luận chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết luận 2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 4 CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 1.1 Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn 1.1.1 Các phương pháp xây dựng đường hầm 1.1.1.1 Định nghĩa đường hầm: Đường hầm là kết cấu công trình ngầm, phục vụ... bụi và khí độc hại thải ra Cụ thể: - Nổ mìn: Thải ra CO 2 CO, H 2 S, NO và các khí độc khác R R R R - Khoan nổ: Tạo ra nhiều bụi silic, SiO 2 rất nguy hiểm cho đường hô hấp R R - Xúc chuyển: Bụi và khí độc hại được thải ra từ các xe vận chuyển, máy xây dựng, các động cơ đốt trong v.v - Công nhân làm việc trong hầm hít O 2 trong không khí, đồng thời thải ra R R khí CO 2 R R - Ngoài ra trong một vài... đường hầm có thể gặp khí từ trong đất (CO 2 CO, H 2 S, mêtan gây nổ CH 4 ) R R R R R R 24 Chính vì thế cần phải tiến hành thông gió ở khoang đào sau khi nổ mìn và thường xuyên kiểm tra các thành phần không khí, nồng độ khí độc và bụi 1.3 Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm 1.3.1 Sơ lược về bụi Bụi là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé khuếch tán trong môi trường không khí Bụi là một trong. .. ra (Immersed tube Tunnels) 1.1.2 Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ 1.1.2.1 Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm: Công tác này đã được sử dụng từ thời cổ xưa Hiện nay phương pháp này vẫn dùng rộng rãi để đào đất, đá cứng với mặt cắt hầm có hình dạng bất kỳ và kích thước to nhỏ khác nhau Trường hợp đào hầm có mặt cắt không tròn hoặc có mặt cắt tròn nhưng chiều dài hầm quá ngắn, hoặc khi gặp phải cấu trúc... nhiều vào nồng độ bụi trong không khí (mg/m3) Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO2) - Nhiều sản phẩm đòi hỏi phải được sản xuất trong những môi trường hết sức trong sạch Ví dụ như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế tạo thiết bị quang học, điện tử - Nồng độ: 26 Bảng 1-1 : Nồng độ cho phép của bụi trong không khí Nồng... hoặc đá quá cứng (k > 9) thì phương pháp nổ mìn ưu việt hơn hẳn so với máy đào TBM Phương pháp nổ mìn để thi công các công trình thuỷ lợi là phương pháp thi công tiên tiến, có thể tăng nhanh được tốc độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm sức lao động, giảm bớt việc sử dụng máy móc, thiết bị, công cụ để thi công 6 Hình 1-1 : Đào đường hầm trên toàn bộ mặt cắt Hình 1-2 : Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa... xâm nhập sâu, tồn tại trong không khí lâu và khó xử lý Theo kích cỡ bụi được phân thành các dạng chủ yếu sau: + Siêu mịn: Là những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 0,001µm Loại bụi này là tác nhân gây mùi trong các không gian thông gió và điều hoà không khí + Rất mịn : 0,1 ÷ 1 µm + Mịn : 1 ÷ 10 µm + Thô : > 10 µm 25 - Theo hình dáng hạt bụi Theo hình dạng có thể phân thành các dạng bụi sau: + Dạng mảnh . Thạc sĩ: Nghiên cứu sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn và biện pháp làm sạch không khí trong hầm là đề tài do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn. thiết để nghiên cứu làm sạch không khí trong đường hầm khi có xét đến bụi. II. Mục đích của đề tài: Sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn; Thiết kế và bố. dục và đào tạo Bộ nông nghiệp và ptnt Trờng đại học thuỷ lợi Nguyễn ngọc cơng NGHIÊN CứU Sự HìNH THàNH BụI TRONG QUá TRìNH Đào hầm bằng phơng pháp khoan nổ mìn và biện pháp