地下通風(fēng)技術(shù)研究

陳 鑫　武德銘　王金良

河南豫能電力工程有限責(zé)任公司

地下通風(fēng)技術(shù)研究

陳 鑫武德銘王金良

河南豫能電力工程有限責(zé)任公司

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，包括城市地鐵和礦井巷道等建設(shè)工程越來越多。而隨之而來的地下通風(fēng)問題已逐漸擺在廣大地下工程建設(shè)者面前。首先簡要介紹地下通風(fēng)系統(tǒng)的組成，并以沈陽地鐵松山站和錢家營礦井巷道通風(fēng)工程為例，說明地下通風(fēng)技術(shù)研究的重要性。以期對(duì)同行業(yè)者能夠起到借鑒的作用。

地下通風(fēng)系統(tǒng)；地鐵；礦井；通風(fēng)技術(shù)

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)地鐵車站及區(qū)間隧道是狹長的地下建筑，除各車站出入口、送排風(fēng)口與外界相通外，基本上與外界隔絕。由于列車運(yùn)行及大量乘客的集散，地鐵環(huán)境具有如下特點(diǎn)列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的熱被帶入車站；列車設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲不易消除，對(duì)乘客造成很大影響；地鐵列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生活塞效應(yīng)，若不能合理利用，易干擾車站的氣流組織，影響車站的負(fù)荷；地層具有蓄熱作用，隨著運(yùn)營時(shí)間的增加，地鐵系統(tǒng)內(nèi)部的溫度會(huì)逐年升高；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，將導(dǎo)致環(huán)境惡化，不易救援。

1　地下通風(fēng)系統(tǒng)簡介

地鐵通風(fēng)系統(tǒng)一般分為開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門式系統(tǒng)。根據(jù)使用場所不同、標(biāo)準(zhǔn)不同又分為車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是應(yīng)用機(jī)械或活塞效應(yīng)的方法使地鐵內(nèi)部與外界交換空氣，利用外界空氣冷卻車站和隧道。這系統(tǒng)多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌脑缕骄鶞囟鹊陀?5℃且運(yùn)量較少的地鐵系統(tǒng)。

（1）活塞通風(fēng)當(dāng)列車的正面與隧道斷面面積之比（稱為阻塞比）大于0.4隧道中速度，形成負(fù)壓，由此產(chǎn)生空氣流動(dòng)。利用這種原理通風(fēng)，稱之為活塞效應(yīng)通風(fēng)。活塞風(fēng)量的大小與列車在隧道內(nèi)的阻塞比、列車行駛速度、列車行系氣流經(jīng)隧道的阻力等因素有關(guān)。利用活塞風(fēng)來冷卻隧道需要與外界有效交換空氣，因此對(duì)于全部應(yīng)用活塞風(fēng)來冷卻隧道的系統(tǒng)來說，應(yīng)計(jì)算活塞風(fēng)井的間距及風(fēng)趕時(shí)井?dāng)嗝娉叽纾褂行Q氣量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）機(jī)械通風(fēng)當(dāng)活塞式通風(fēng)不能滿足地鐵除余熱的要求時(shí)，要設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)地鐵系統(tǒng)的實(shí)際情況可在車站與區(qū)間隧道分別設(shè)置獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。車站通風(fēng)一般為橫向排風(fēng)系統(tǒng)；區(qū)間隧道一般為縱向的送排風(fēng)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)具備送排功能。區(qū)間隧道較長時(shí)，宜在區(qū)間隧道中部設(shè)中間風(fēng)井。

（3）閉式系統(tǒng)使地鐵內(nèi)部基本上與外界大氣隔斷，僅供給滿足乘客所需的新鮮空氣量。車站一般采用空調(diào)系統(tǒng)，而區(qū)間隧道的冷卻是借助于列車運(yùn)行的“活塞效應(yīng)”攜帶一部分車站冷風(fēng)來實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌脑缕骄鶞囟雀哂?5℃、且運(yùn)量較大、高峰時(shí)間內(nèi)每小時(shí)的列車運(yùn)行對(duì)數(shù)和每列車車輛數(shù)的乘積大于180的地鐵系統(tǒng)。

（4）屏蔽門系統(tǒng)在車站的站臺(tái)與行車隧道間安裝屏蔽門，將其分隔開，車站安裝空調(diào)系統(tǒng)，隧道用通風(fēng)系統(tǒng)（機(jī)械通風(fēng)或活塞通風(fēng)，或兩者兼用）。若通風(fēng)系統(tǒng)不能將區(qū)間隧道的溫度控制在允許值以內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用空調(diào)或其他有效的降溫方法。車站成為單一的建筑物，它不受區(qū)間隧道行車時(shí)活塞風(fēng)的影響。車站的空調(diào)冷負(fù)荷只需計(jì)算車站本身設(shè)備、乘客、廣告、照明等發(fā)熱體的散熱，及區(qū)間隧道與車站間通過屏蔽門的傳熱和屏蔽門開啟時(shí)的對(duì)流換熱。

2　地下通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

某城市地鐵二號(hào)線工程松山路站主體結(jié)構(gòu)為二層三跨島式站臺(tái)車站，車站結(jié)構(gòu)總長150m，有效站臺(tái)長118m。車站標(biāo)準(zhǔn)段總寬度為20m，有效站臺(tái)寬度12m。因該地區(qū)施工條件開闊，該站采取明挖法施工。由于黃河北大街上的松山路站地處沈城交通繁華地區(qū)，行經(jīng)車流量很大。施工期間，將對(duì)位于車站西處的黃河北大街上的機(jī)動(dòng)車道加寬，還將對(duì)其附近的交通進(jìn)行臨時(shí)改流。施工雖然會(huì)占用部分機(jī)動(dòng)車道，但不會(huì)對(duì)車輛正常通行造成影響。屆時(shí)，途經(jīng)松山路站附近的黃河北大街機(jī)動(dòng)車道預(yù)計(jì)將由目前的雙向8車道臨時(shí)改為雙向6車道。工程地質(zhì)的概況是沈陽位于遼東山地與遼河平原的交接地帶。沈陽城區(qū)北東～東南與天柱山、輝山坡麓相連，西北～西南與遼河沖積平原相接。地勢東、北高，西、南低，其高程一般在40～60m之間。渾河自東部山區(qū)流向西部平原的出口處，將大量的碎屑物沉積下來，在宏觀上形成東窄西寬、東高西低如同扇面狀的渾河沖洪積扇。地貌成因類型屬河流侵蝕堆積地貌。微觀形態(tài)為低漫灘、高漫灘、渾河新扇、渾河老扇。根據(jù)鉆探資料，按成因可分為人工填土層、沖淤積土層、殘積土層。基巖為白堊系上統(tǒng)碎屑沉積巖。

錢家營礦業(yè)分公司位于河北省唐山市豐南區(qū)錢家營鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為北緯39°33′東經(jīng)118°28′。位于華北平原，屬于平原地區(qū)，地勢平坦，沒有高山及丘陵。井田范圍內(nèi)有北陽莊、林子里、小屯、錢家營等村莊，井田西南有工人家屬居住區(qū)，距工業(yè)廣場約3km。礦區(qū)內(nèi)有鐵路與京山線古冶車站和林西礦業(yè)有限公司接軌，鐵路交通方便有公路干線通過井田，公路交通十分方便，屬京、津、唐三角區(qū)，距北京、天津均為100km。根據(jù)開灤礦務(wù)局地震辦公室1991年5月31日提供的《錢家營礦區(qū)地震基本烈度評(píng)定報(bào)告》，錢家營礦區(qū)地震基本烈度為七度。井田內(nèi)有沙河、老牛河。基盤地層為中奧陶統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r。煤系地層總厚度約為500m。含煤十幾層，煤層總厚達(dá)19.79m，含煤系數(shù)3.96%，地層特征與開平煤田其它井田基本相同，現(xiàn)由老至新，從煤系的基盤～奧陶系中統(tǒng)描述如下：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2）：本組為巖性單調(diào)、質(zhì)純的碳酸鹽相沉積。以厚層狀，灰褐～淡玖瑰色豹皮狀灰?guī)r為主，夾白云巖和薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r。后者多賦存在本組地層的上部。

通風(fēng)技術(shù)措施要求：

（1）開拓巷道內(nèi)風(fēng)筒吊掛要平直，做到環(huán)環(huán)必吊，風(fēng)筒無破口，無死彎，風(fēng)筒接口要嚴(yán)，不得接反茬，風(fēng)筒距迎頭不大于10m，當(dāng)遇煤或有瓦斯時(shí)，風(fēng)筒口距迎頭不大于5m。迎頭100m以內(nèi)可以使用直徑600mm的膠質(zhì)風(fēng)筒。爆破后對(duì)損壞的風(fēng)筒要及時(shí)更換與修補(bǔ)。

（2）開拓工作面必須堅(jiān)持使用隔爆性能良好的電器設(shè)備，并實(shí)行電器設(shè)備個(gè)人包機(jī)制、掛牌制。凡進(jìn)入工作面的電器設(shè)備，必須用風(fēng)電閉鎖保護(hù)，否則不得使用。

（3）施工工作面的局扇必須24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并指定專人負(fù)責(zé)（或兼職司機(jī)），并且掛牌管理。局扇需停電檢修時(shí)，必須開停電票，任何人不得隨意停局扇。

（4）因故停風(fēng)巷道施工人員不準(zhǔn)入內(nèi)，并在入口處打好柵欄，寫清“里邊無風(fēng)，禁止入內(nèi)”字樣。

（5）施工工作面范圍內(nèi)的通風(fēng)設(shè)施前后5m內(nèi)無雜物、無積水和無淤泥，不準(zhǔn)破壞通風(fēng)設(shè)施和敞風(fēng)門。

（6）主風(fēng)機(jī)停電，備用風(fēng)機(jī)開啟時(shí)不允許施工。主、備風(fēng)機(jī)同時(shí)掉電時(shí)，復(fù)電后應(yīng)人工開啟主風(fēng)機(jī)。

3　結(jié)論

本文簡要介紹了地下工程通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)措施并以沈陽地鐵松山站和錢家營礦井巷道通風(fēng)工程為例說明地下通風(fēng)的重要性。地鐵車站埋深較淺，通風(fēng)系統(tǒng)與各出入口通道和車站主體結(jié)構(gòu)的連接處應(yīng)設(shè)變形縫以保證人員安全和通風(fēng)順暢；礦井通風(fēng)則要求更為嚴(yán)格風(fēng)筒吊掛要平直，無破口，無死彎，接口要嚴(yán)以保證人員安全并排除瓦斯等有害氣體氣體。因此地下通風(fēng)技術(shù)必須加以深入研究，以保證人們生命的安全，減低施工風(fēng)險(xiǎn)。地下通風(fēng)技術(shù)亦應(yīng)從機(jī)械階段發(fā)展到計(jì)算機(jī)智能階段，以期更好的保證地下建筑工程施工和生產(chǎn)運(yùn)營安全。

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［2］ 劉建航.上海地鐵施工與鄰近建筑施工的環(huán)境保護(hù)技術(shù)（上）［J］.上海建設(shè)科技，1999，（2）:11-14