Вентиляция в тоннелях – Типы вентиляционных систем при строительстве тоннелей

Существуют различные типы вентиляционных систем в строительстве тоннелей, предназначенных для удаления пыли и ядовитых газов во время их строительства и эксплуатации. Эти вентиляционные системы в строительстве тоннелей рассматриваются в данной статье.
Работы по строительству туннелей в основном выполняются буровзрывным методом, который имеет много проблем с безопасностью и здоровьем из-за выброса пыли и многих ядовитых газов. Поэтому очень важно обеспечить вентиляционные системы в тоннеле во время строительства.
Основными целями создания систем вентиляции в тоннеле являются:

• Обеспечить рабочую бригаду свежим воздухом.
• Удаление паров и газов, вредных для здоровья и взрывоопасных по своей природе.
• Удаление газов, выделяемых при бурении, зачистке и взрывных работах.

Вентиляция во время строительства и после завершения строительства туннеля является важной характеристикой, которой должен обладать туннель для обеспечения функциональной, комфортной и безопасной среды как в автомобильных, так и в железнодорожных туннелях.

Почему необходимы системы вентиляции при строительстве тоннелей?

При проведении работ в туннеле каждый рабочий должен постоянно получать от 200 до 500 куб. футов свежего воздуха. Считается, что сжатый воздух, выбрасываемый при бурении, загрязнен маслом и пылью. Поэтому его не следует использовать в качестве источника воздуха для вентиляции.
После каждого взрыва лицо полностью покрывается воздухом, насыщенным испарениями и пылью, который непригоден для дыхания. Прежде чем приступить к разбору обломков взрыва, необходимо удалить окружающий его загазованный воздух из любого источника и обеспечить приток свежего воздуха.
Между взрывом и процессом навоза проходит 30 минут, в течение которых установленная вентиляционная система должна очистить туннель, загрязненный ядовитым газом и пылью, и пополнить его свежим воздухом.
Существует в основном три фактора, от которых зависят форма и мощность вентиляционной системы:

Рабочая среда внутри тоннеля

Рабочая среда внутри тоннеля зависит от следующих факторов:

Таблица-1: Плотность пыли, выделяемой при проходке тоннелей
Тоннельные работы
Плотность образующейся пыли в мг/м3
Экскавация
10 -1000
Погрузка вынимаемых материалов
10 – 1000
Навоз
10 – 100
Бурение
1-50
Взрывные работы
100 – 300
Дробеструйная обработка
10 – 200

Таблица-2: Объем образующегося ядовитого газа в туннелях

В таблице ниже приведены допустимые значения плотности ядовитого газа пыли для контроля стандартных значений.

Таблица.3: Допустимое значение плотности пыли внутри туннеля

Таблица.4: Допустимая плотность ядовитого газа в туннелях

Прокладка туннеля Безопасность и охрана труда

Для обеспечения более безопасной и здоровой окружающей среды во время проходческих работ необходимо принимать абсолютные меры при выполнении операций по бурению, взрыву, выемке грунта, шоткретированию и намыву. Пыль, дым и ядовитые газы внутри туннеля могут быть эффективно удалены с помощью надлежащей вентиляции. Правительство предусмотрело этот шаг для сохранения здоровья и безопасности рабочих, работающих в туннеле.

Типы вентиляционных систем в строительстве тоннелей

Методы, используемые для вентиляции тоннелей, обычно зависят от нормальной, аварийной или перегруженной работы, которая будет зависеть от фактических условий размера, поперечного сечения, условий движения, промежуточных вентиляционных шахт и т.д.
Типы систем вентиляционных потоков воздуха в туннелях

Продольные вентиляционные системы в туннелях

Здесь направление воздушного потока является продольным по своей природе. В начале тоннеля или в начале участка тоннеля перемещаются загрязняющие газы и стоки, за которыми следует свежий воздух. Затем в конце портала тоннеля или в конце участка тоннеля происходит сброс загрязненного воздуха. Это показано на рисунке 1.
Конфигурация продольной вентиляции может быть либо от портала к порталу, от шахты к шахте или от портала к шахте. Для транзитных и железнодорожных тоннелей используется система продольной вентиляции.

Конфигурация продольной вентиляции в тоннелях

Системы вентиляции с поперечным потоком воздуха в тоннеле

Здесь создается равномерное распределение свежего воздуха по всей длине тоннеля. Эта система в основном используется в автодорожных туннелях. Иногда она используется в транзитных туннелях. При использовании этой системы поддерживается постоянный уровень температуры и загрязняющих веществ. Система может быть полностью или полупоперечной.
Поперечный или полупоперечный вентиляционный тоннель лучше, чем продольный, для тоннелей длиной более 4-5 км.
Возможности вентиляционных систем и их выбор будут зависеть от соображений, связанных с воздухом, количество воздуха в туннеле, которое также должно быть рассчитано на основе условий движения, скорости выброса газов в туннеле, стандартов уровня загрязнения, местных стандартных условий, чтобы не загрязнять и не вредить окружающей среде.
В случае железнодорожных туннелей, аварийные сценарии, связанные с задымлением или пожаром, являются основной причиной выбора вентиляции. Здесь в основном используется продольная вентиляция – вентиляционные установки в промежуточных шахтах или на прилегающей станции. Они могут быть либо объединены с вытяжкой из больших каверн.
Вентиляция может быть следующей естественной или механическая вентиляция.

Системы естественной вентиляции в тоннеле

Когда от одного портала к другому порталу тоннеля имеется проходка, она образует хорошую вентиляцию во время работ по расширению. Это происходит, когда длина тоннеля небольшая. В случае длинных туннелей такая естественная вентиляция будет недостаточной, и мы должны спроектировать отдельную механическую систему вентиляции.

Конфигурация естественной вентиляции в туннелях

Естественная вентиляция может быть организована от портала к порталу, от шахты к шахте или от портала к шахте. Как показано на рис. 5, скорость движения воздуха на проезжей части является равномерной. Температура и уровень загрязняющих веществ повышаются у выходного портала или в конце секции.
Если метеорологические условия в тоннеле становятся неблагоприятными, скорость, температура и уровень загрязняющих веществ увеличиваются. Перепад давления между двумя порталами туннеля, который образуется из-за разницы в высоте над уровнем моря, и температура окружающего ветра являются основными метеорологическими условиями.
Резкое изменение направления или скорости ветра повлияет на естественные эффекты наряду с поршневым эффектом, создаваемым транспортным средством.

Характеристики воздушного потока в системе естественной вентиляции в туннелях

Механическая система вентиляции в туннелях

Механическая система вентиляции использует механические устройства, такие как электрические вентиляторы, вытяжки и воздуходувки, которые выполняют функцию удаления отработанных газов внутри туннеля и помогают нагнетать свежий воздух в туннель. Каким бы ни было используемое устройство, есть три основные услуги, которые они могут предоставить:

Продувочные вентиляционные системы в туннеле

Как видно из названия, свежий чистый воздух подается в рабочую зону с помощью труб. Когда воздух возвращается в портал, он забирает с собой пыль и газы. Такая система вентиляции помогает легко обеспечить приток свежего воздуха к рабочему забою. Но в длинных туннелях эти системы имеют недостаток – они затуманивают атмосферу внутри туннеля, когда дым, пыль и загрязненный воздух выходят наружу.

Системы вытяжной вентиляции в туннеле

Система включает в себя вытяжной канал рядом с рабочим забоем, в который попадает загрязненный воздух и пыль. Таким образом, свежий воздух поддерживается в туннеле через вход. Быстрое удаление пыли и дыма является одним из преимуществ вытяжной системы.

Комбинация продувки и вытяжки

На рисунке ниже показан схематический рисунок системы продувки и вытяжки, применяемой в комбинации. Эта концепция разработана для того, чтобы объединить преимущества каждой системы, создав вентиляционную систему с более высокой производительностью.

Схематическое изображение комбинации приточно-вытяжной системы вентиляции в туннелях

Работа: После взрыва или взрывных работ вытяжная система будет работать в течение 15-30 минут. Это позволит немедленно удалить вредный воздух. После этого система продувки работает непрерывно для подачи свежего воздуха до следующего взрыва.
Из рисунка 4, D это вентилятор, который должен вращаться только в одном направлении. Теперь клапаны A, B, и C это клапаны, которыми управляют либо для выхлопа из туннеля, либо для вдувания в него.

Предотвращение образования пыли при строительстве тоннелей

Скопление пыли в тоннеле является следствием проведения взрывных работ, бурения и проходки. Если количество накопленной пыли превышает допустимый предел, это создает вредные последствия для работающих людей и окружающей среды.
При взрыве горных пород в процессе прокладки туннелей в окружающую среду выделяется большое количество кремнезема. Потребление этого вещества вызывает заболевание, называемое “силикоз”, которое приводит к летальному исходу.

Методы борьбы с пылью в тоннелях

Для борьбы с накоплением пыли используются следующие методы:

В настоящее время существуют современные буровые машины, которые используют воду для бурения. В этом случае буримая область становится влажной, что приводит к уменьшению выброса пыли.
На рисунке ниже показан вакуумный колпак, который используется при прокладке тоннелей. Колпак устанавливается на буровой забой. Он находится на поверхности породы. Он соединен с выхлопной трубой. Вытяжная труба забирает пыль, образующуюся в процессе бурения, и безопасно выводит ее за пределы туннеля. Таким образом, пыль не вылетает наружу.
Другим распространенным и эффективным методом предотвращения вдыхания пыли является использование респираторов. Это хорошо продуманные устройства, которые носят шахтеры и рабочие, подвергающиеся сильному воздействию пыльной среды.
Читать далее:
Тоннелестроение – особенности, преимущества и методы прокладки тоннелей в строительстве
Тоннельная съемка – Методы и процедуры тоннельной съемки

• Какие установки необходимы в тоннеле?.
• Тоннель под Ла-Маншем: Строительство самого длинного в мире подводного тоннеля.
• Туннель Атал Рохтанг: Строительство самого длинного в мире автодорожного тоннеля на высоте 10 000 футов.
• Тоннель Ченани-Нашри: Самый длинный в Индии двунаправленный автодорожный тоннель.
• Готардский базовый тоннель: Особенности строительства самого длинного в мире тоннеля.
• Тоннелестроение – особенности, преимущества и методы прокладки тоннелей в строительстве.
• Тоннельные шахты: Типы, конструкция и преимущества.