Способ проветривания тоннелей и устройство для его осуществления Российский патент 2004 года по МПК E21F1/00 

Группа изобретений относится к области горного дела и строительства и может быть использована при сооружении, например, параллельных автодорожных тоннелей.

Основным требованием при прокладке автодорожных тоннелей является жизнеобеспечение находящихся в рабочей зоне тоннеля людей в условиях чрезвычайной опасности, в частности при возникновении пожара или заторов в тоннеле, создающих повышенную опасность для людей из-за удушающего и отравляющего воздействия дыма и отработанных выхлопных газов автомобилей и других транспортных средств.

Из других требований к автодорожным тоннелям следует отметить необходимость предотвращения выброса через порталы тоннелей на поверхность земли и в окружающее пространство отработанных газов, а также необходимость шумоглушения в процессе эксплуатации тоннелей.

Известен способ проветривания тоннелей, включающий принудительную подачу свежего воздуха с эжектированием его в поперечных сбойках с помощью вентиляторов и при попеременном вентилировании тоннелей по мере максимальной загазованности одного из них (см., например, авторское свидетельство СССР №800387, кл. E 21 F 1/00, опублик. 1981 г.).

Основным недостатком указанного способа является непосредственный выброс через порталы тоннелей отработанных газов и невозможность удаления дыма из тоннелей при пожаре без доступа свежего воздуха к очагу возгорания.

Известен также способ проветривания тоннелей, включающий принудительную подачу в тоннель свежего воздуха через вентиляционные продольную штольню и поперечные сбойки с помощью вентиляторов общего воздухообмена, создание пониженного атмосферного давления в предпортальных зонах тоннеля и осуществление принудительных процессов воздухообмена в тоннеле и отвода из тоннеля загрязненного воздуха совместно с дымоудалением /см., например, авторское свидетельство СССР №1122832, кл. Е 21 F 1/00, опублик. 1984 г./.

Для осуществления данного способа применяют устройство для проветривания тоннелей, включающее продольный газовоздушный коллектор для перемешивания свежего и загрязненного воздуха и отвода его из эксплуатационной зоны тоннеля посредством поперечных газовоздушных каналов, нагнетательные вентиляторы для принудительного воздухообмена в тоннеле и средство для создания пониженного атмосферного давления в предпортальных зонах тоннеля, выполненное в виде двух расположенных под углом друг к другу плоскостей /см. последний из вышеуказанных источников информации/.

Основным недостатком последних из указанных способа и устройства для его осуществления является то, что они не обеспечивают раздельного осуществления процессов воздухообмена и дымоудаления.

Из других недостатков вышеуказанной группы технических решений является то, что они не обеспечивают очистку загрязненного в тоннелях воздуха и шумоглушение от работающих вентиляционных установок.

Известен также способ проветривания тоннелей, включающий принудительную подачу в тоннели свежего воздуха и отвод загрязненного воздуха в режиме воздухообмена с помощью воздухообменных вентиляторов, которые создают пониженное атмосферное давление для осуществления принудительного воздухообмена в тоннелях, а также отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления с помощью автономных термостойких вентиляторов (см., например, патент РФ № 2175366, кл. Е 01 С 1/04, опублик. 27.10.2001).Данный способ является наиболее близким из числа известных аналогов предложенного способа.

Из того же источника информации известно устройство для проведения тоннелей, включающее вытяжные вентиляторы для принудительного воздухообмена в тоннеле путем создания пониженного атмосферного давления, автономную систему дымоудаления с термостойкими вентиляторами и шумопоглощающие установки. Данное устройство является наиболее близким аналогом предложенного устройства.

Основным недостатком последних из указанных способа и устройства является то, что в случае возникновения пожара в тоннеле, они не обеспечивают осуществление процесса дымоудаления без притока свежего воздуха к очагу возгорания при одновременной и непрерывной очистке загрязненного воздуха в аварийном тоннеле через соседние выработки, в результате чего повышается риск термического и угарного поражений находящихся в подземных выработках и в граничащем с ними пространстве людей.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание способа проветривания тоннелей и устройства для его осуществления, применение которых при строительстве и эксплуатации тоннелей обеспечивает устранение отмеченных выше недостатков известных технических решений благодаря осуществлению процесса дымоудаления без притока свежего воздуха к очагу возгорания при одновременной и непрерывной очистке загрязненного воздуха в аварийном тоннеле через соседние выработки, разделению процессов общеобменной вентиляции и дымоудаления, а также благодаря исключению выброса загрязненного воздуха и шумоглушению от работающих вентиляционных установок и двигателей транспортных средств.

Поставленная задача решается тем, что в способе проветривания тоннелей, включающем принудительную подачу в тоннели свежего воздуха и отвод загрязненного воздуха в режиме воздухообмена с помощью воздухообменных вентиляторов, которые создают пониженное атмосферное давление для осуществления принудительного воздухообмена в тоннелях, а также отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления с помощью автономных термостойких вентиляторов, отвод загрязненного воздуха из тоннелей в режимах воздухообмена и дымоудаления производят по отдельности и по разным выпускным коллекторам, газовоздушному с запорными клапанами и заборному дымовому с клапанами дымоудаления, сообщенным с тоннелями поперечными каналами, осуществляют непрерывную очистку воздуха с помощью очистных установок и шумоглушение, при этом для отвода загрязненного воздуха в режиме воздухообмена открывают запорные клапаны газовоздушного коллектора и включают воздухообменные вентиляторы, а отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления проводят при атмосферном давлении, для чего закрывают запорные клапаны в газовоздушном коллекторе и отключают воздухообменные вентиляторы, выравнивая давление воздуха в тоннеле до атмосферного и прекращая подачу свежего воздуха, а затем открывают клапаны дымоудаления и включают автономные термостойкие вентиляторы. В устройстве для проветривания тоннелей, включающем вентиляторы для принудительного воздухообмена в тоннеле путем создания пониженного атмосферного давления, автономную систему дымоудаления с термостойкими вентиляторами, шумоглушащие установки, имеется продольный газовоздушный коллектор с запорными клапанами, заборным дымовым коллектором с клапанами дымоудаления и очистными установками, при этом газовоздушный коллектор размещен между тоннелями вдоль их продольной оси и соединен с ними поперечными газовоздушными каналами, заборный дымовой коллектор расположен вдоль газовоздушного коллектора и сообщен с тоннелями поперечными дымовыми каналами, у выходных концов которого установлены термостойкие вентиляторы, очистные установки размещены в газовоздушном коллекторе у его концов, а воздухообменные вентиляторы установлены между очистными и шумоглушащими установками в газовоздушном коллекторе.

Отмеченные выше недостатки известных технических решений, а также сущность и преимущества предлагаемой группы изобретений станут более понятными и очевидными из нижеследующего описания примера осуществления этой группы со ссылками на чертеж.

На чертеже схематично изображено устройство для проветривания, размещенное между параллельными автодорожными тоннелями с односторонним движением транспортных средств.

Тоннели, условно названные правым 1 и левым 2, имеют порталы 3 и 4. Между тоннелями вдоль их общей продольной оси 5 размещен продольный газовоздушный коллектор 6 с разделительной перегородкой 7 и запорными клапанами 8. Как показано на чертеже, одни из клапанов 8 установлены в зоне действия правого тоннеля 1, а другие - в зоне действия левого тоннеля 2.

В концах коллектора 6 за его клапанами 8 по направлению газовоздушного потока последовательно установлены очистные установки 9, мощные воздухообменные вытяжные вентиляторы 10 и шумоглушащие установки 11.

Газовоздушный коллектор 6 соединен по концам с вертикальными киосками для отвода максимально очищенного воздуха в атмосферу за пределами тоннелей 1 и 2. Каждая секция газовоздушного коллектора 6 /в его поперечном сечении/ соединена с соответствующим тоннелем посредством поперечных газовоздушных каналов 12.

Вдоль газовоздушного коллектора 6 проложен заборный дымовой коллектор 13, сообщающийся с эксплуатационными зонами тоннелей 1 и 2 посредством поперечных дымовых каналов 14 с клапанами дымоудаления 15.

По концам заборного дымового коллектора 13 установлены термостойкие вентиляторы 16.

Заборный дымовой коллектор 13, поперечные дымовые каналы 14, клапаны дымоудаления 15 и термостойкие вентиляторы 16 образуют автономную систему дымоудаления.

Направление газовоздушного потока внутри коллектора 6 условно показано стрелками 17, а направление движения транспортных средств в тоннелях - стрелками 18.

Тоннели 1 и 2 оборудованы дополнительными въездными 19 и выездными 20 тоннелями.

Мощность воздухообменных вытяжных вентиляторов 10 рассчитана таким образом, что при установке их в коллекторе 6 за очистными установками 9 и перед шумоглушащими установками 11 они в совокупности с сопротивлением газовоздушному потоку от тоннельных порталов 3 и 4 и дополнительных тоннелей 19 и 20 до выпускных киосков служат для создания пониженного атмосферного давления в припортальных эксплуатационных зонах тоннелей 1 и 2, которое предотвращает выбросы загрязненного воздуха из тоннелей непосредственно в атмосферу через порталы 3 и 4.

Мощность термостойких вытяжных вентиляторов 16 подобрана таким образом, что при установке их по концам заборного дымового коллектора 13 они совместно с сопротивлениями дымовому потоку не создают перепад атмосферного давления в эксплуатационных зонах тоннелей и на выходе из вентиляционных киосков.

Проветривание тоннелей осуществляют следующим образом.

В режиме воздухообменной вентиляции открывают запорные клапаны 8 и включают в работу вентиляторы 10, в результате чего в припортальных зонах тоннелей 1 и 2 создается пониженное атмосферное давление, благодаря которому осуществляют путем вытяжки принудительную подачу свежего воздуха в тоннели, воздухообмен загрязненного и свежего воздуха в эксплуатационных зонах тоннелей, отвод из последних через поперечные газовоздушные каналы 12 и продольный газовоздушный коллектор 6 загрязненного воздуха, очистку последнего в коллекторе 6 с помощью очистных установок 9 и шумоглушение с помощью установок 11.

В случае возникновения пожара в любом из тоннелей 1 или 2 закрывают автоматически или вручную соответствующие этому тоннелю запорные клапаны 8 в газовоздушном коллекторе 6 и отключают воздухообменные вентиляторы 10. В результате этого в тоннелях выравнивается давление воздуха до атмосферного и прекращается подача свежего воздуха к очагу возгорания, предотвращая тем самым усиление и распространение пожара в тоннелях. Для отвода образующегося при пожаре удушающего дыма открывают клапаны дымоудаления 15 и включают в работу термостойкие вентиляторы 16, работающие на вытяжку дыма из тоннелей при атмосферном давлении воздуха. Проходя через поперечные дымовые каналы 14, заборный дымовой коллектор 13, очистные 9 и шумоглушащие установки 11, обезвреженный в значительной степени дым выпускается на поверхность, не оказывая отравляющего воздействия на людей в тоннелях. Благодаря этому расширяются возможности безопасного вывода людей из зоны пожара.

Предлагаемое устройство для проветривания тоннелей позволяет в случае повышенной загазованности в одном из тоннелей /например, при возникновении заторов в тоннеле/ осуществлять дополнительный забор в этот тоннель свежего воздуха через другой тоннель, усиливая тем самым воздухообмен в аварийном тоннеле.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений обеспечивает решение поставленной задачи, а именно - проветривание тоннелей с раздельными процессами общеобменной вентиляции и дымоудаления при исключении самопроизвольного выброса загрязненного воздуха через порталы тоннелей в атмосферу, непрерывной подземной очистке загрязненного в тоннелях воздуха и шумоглушении. В результате повышается степень безопасности людей и улучшается экологическая обстановка как в тоннелях, так и на прилегающей к ним территории.

Изобретения относятся к горному делу и строительству и могут быть использованы при сооружении автодорожных тоннелей. Задачей изобретений является раздельное осуществление общеобменной вентиляции и дымоудаления при исключении выброса загрязненного воздуха через порталы тоннелей. Способ проветривания тоннелей включает принудительную подачу в тоннели свежего воздуха, отвод загрязненного воздуха в режиме воздухообмена с помощью создания пониженного атмосферного давления и отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления. Отвод загрязненного воздуха из тоннелей в режимах воздухообмена и дымоудаления производят по отдельности и по разным выпускным коллекторам, сообщенным с тоннелями поперечными каналами. Осуществляют непрерывную очистку воздуха и шумоглушение. Для отвода загрязненного воздуха в режиме воздухообмена открывают запорные клапаны газовоздушного коллектора и включают воздухообменные вентиляторы. Отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления проводят при атмосферном давлении, для чего закрывают запорные клапаны в газовоздушном коллекторе и отключают воздухообменные вентиляторы, выравнивая давление воздуха в тоннеле до атмосферного и прекращая подачу свежего воздуха. Затем открывают клапаны дымоудаления и включают автономные термостойкие вентиляторы. Устройство для проветривания тоннелей включает вентиляторы для принудительного воздухообмена в тоннеле путем создания пониженного атмосферного давления, автономную систему дымоудаления с термостойкими вентиляторами, шумоглушащие установки, продольный газовоздушный коллектор с запорными клапанами, заборный дымовой коллектор с клапанами дымоудаления и очистными установками. Газовоздушный коллектор размещен между тоннелями вдоль их продольной оси и соединен с ними поперечными газовоздушными каналами. Заборный дымовой коллектор расположен вдоль газовоздушного коллектора и сообщен с тоннелями поперечными дымовыми каналами. У выходных концов газовоздушного коллектора установлены термостойкие вентиляторы. Очистные установки размещены в газовоздушном коллекторе у его концов. Воздухообменные вентиляторы установлены между очистными и шумоглушащими установками в газовоздушном коллекторе. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ проветривания тоннелей, включающий принудительную подачу в тоннели свежего воздуха и отвод загрязненного воздуха в режиме воздухообмена с помощью воздухообменных вентиляторов, которые создают пониженное атмосферное давление для осуществления принудительного воздухообмена в тоннелях, а также отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления с помощью автономных термостойких вентиляторов, отличающийся тем, что отвод загрязненного воздуха из тоннелей в режимах воздухообмена и дымоудаления производят по отдельности и по разным выпускным коллекторам, газовоздушному с запорными клапанами и заборному дымовому с клапанами дымоудаления, сообщенным с тоннелями поперечными каналами, осуществляют непрерывную очистку воздуха с помощью очистных установок и шумоглушение, при этом для отвода загрязненного воздуха в режиме воздухообмена открывают запорные клапаны газовоздушного коллектора и включают воздухообменные вентиляторы, а отвод загрязненного воздуха в режиме дымоудаления проводят при атмосферном давлении, для чего закрывают запорные клапаны в газовоздушном коллекторе и отключают воздухообменные вентиляторы, выравнивая давление воздуха в тоннеле до атмосферного и прекращая подачу свежего воздуха, а затем открывают клапаны дымоудаления и включают автономные термостойкие вентиляторы.2. Устройство для проветривания тоннелей, включающее вентиляторы для принудительного воздухообмена в тоннеле путем создания пониженного атмосферного давления, автономную систему дымоудаления с термостойкими вентиляторами, шумоглушащие установки, отличающееся тем, что оно снабжено продольным газовоздушным коллектором с запорными клапанами, заборным дымовым коллектором с клапанами дымоудаления и очистными установками, при этом газовоздушный коллектор размещен между тоннелями вдоль их продольной оси и соединен с ними поперечными газовоздушными каналами, заборный дымовой коллектор расположен вдоль газовоздушного коллектора и сообщен с тоннелями поперечными дымовыми каналами, у выходных концов которого установлены термостойкие вентиляторы, очистные установки размещены в газовоздушном коллекторе у его концов, а воздухообменные вентиляторы установлены между очистными и шумоглушащими установками в газовоздушном коллекторе.