地下通风技术研究

技术与市场　技术研发　２０１３年第２０卷第１２期　

地下通风技术研究　王　记　（中铁隧道股份有限公司，福建三明３５３３００）　摘要：介绍地下通风系统的组成，并以沈阳地铁松山站和钱家营矿井巷道通风工程为例，说明地下通风技术研究的重　要性，以期对同行业者能够起到借鉴的作用。　关键词：地下通风系统；地铁；矿井；通风技术　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１３．１２．０５１　

０引言　地铁通风空调系统地铁车站及区间隧道是狭长的地下建　筑，除各车站出入口、送排风口与外界相通外，基本上与外界隔　绝。由于列车运行及大量乘客的集散，地铁环境具有如下特　点：列车运行过程中产生大量的热被带入车站；列车设备的运　行产生的噪声不易消除，对乘客造成很大影响；地铁列车运行　时产生活塞效应，若不能合理利用，易干扰车站的气流组织，影　响车站的负荷；地层具有蓄热作用，随着运营时间的增加，地铁　系统内部的温度会逐年升高；当发生火灾事故时，将导致环境　恶化，不易救援。　１地下通风系统　地铁通风系统一般分为开式系统、闭式系统和屏蔽门式系　统。根据使用场所不同、标准不同又分为车站通风空调系统、　区间隧道通风系统和车站设备管理用房通风空调系统。开式　系统是应用机械或活塞效应的方法使地铁内部与外界交换空　气，利用外界空气冷却车站和隧道。这系统多用于当地最热月　的月平均温度低于２５℃，且运量较少的地铁系统。　１．１　活塞通风　当列车的正面与隧道断面面积之比（称为阻塞比）＞０．４　隧道中速度，‘形成负压，由此产生空气流动。利用这种原理通　风，称之为活塞效应通风…。活塞风量的大小与列车在隧道内　的阻塞比、列车行驶速度、列车行系气流经隧道的阻力等因素　有关。利用活塞风来冷却隧道需要与外界有效交换空气。因　此，对于全部应用活塞风来冷却隧道的系统来说，应计算活塞　风井的间距及风赶时井断面尺寸，使有效换气量达到设计要　求。实验表明：当风井间距＜３００　ｍ、风道的长度在２５　ｍ以内、　风积＞１０　ｍ　时，有效换气量较大。在隧道顶上设风口效果更　好。由于设置许多活塞风井对大多数城市来说都是很难实现　的，因此全“活塞通风系统”只有早期地铁应用，现今建设的地　铁多设置活塞通风与机械通风的联合系统。　１．２机械通风　当活塞式通风不能满足地铁除余热的要求时，要设置机械　通风系统。根据地铁系统的实际情况可在车站与区间隧道分　别设置独立的通风系统。车站通风一般为横向排风系统；区间　隧道一般为纵向的送排风系统。这些系统应同时具备送排功　能。区间隧道较长时，宜在区间隧道中部设中间风井。对于当　地气温不高，运量不大的地铁系统，可设置车站与区间连成一　起的纵向通风系统，一般在区间隧道中部设中间风井，但应通　过计算确定。　１．３　闭式系统　使地铁内部基本上与外界大气隔断，仅供给满足乘客所需　的新鲜空气量。车站一般采用空调系统，而区间隧道的冷却是　借助于列车运行的“活塞效应”携带一部分车站冷风来实　现　。这种系统多用于当地最热月的月平均温度高于２５％，　且运量较大、高峰时问内每小时的列车运行对数和每列车车辆　数的乘积＞１８０的地铁系统。　１．４屏蔽门系统　在车站的站台与行车隧道间安装屏蔽门，将其分隔开，车站安　装空调系统，隧道用通风系统（机械通风或活塞通风，或两者兼　用）。若通风系统不能将区问隧道的温度控制在允许值以内时，应　采用空调或其他有效的降温方法。车站成为单一的建筑物，它不　受区间隧道行车时活塞风的影响。车站的空调冷负荷只需计算　车站本身设备、乘客、广告、照明等发热体的散热，及区间隧道与　车站间通过屏蔽门的传热和屏蔽门开启时的对流换热。　２地下通风系统的应用实例　２．１地铁车站通风实例　沈阳地铁二号线工程松山路站主体结构为二层三跨岛式　站台车站，车站结构总长１５０　ｍ，有效站台长１１８　ｍ。车站标准　段总宽度为２０　ｍ，有效站台宽度１２　ｍ。因该地区施工条件开　阔，该站采取明挖法施工。由于黄河北大街上的松山路站地处　沈城交通繁华地区，行经车流量很大。施工期间，将对位于车　站西处的黄河北大街上的机动车道加宽，还将对其附近的交通　进行临时改流。施工虽然会占用部分机动车道，但不会对车辆　正常通行造成影响　。届时，途经松山路站附近的黄河北大街　机动车道预计将由目前的双向８车道临时改为双向６车道。　工程地质的概况是沈阳位于辽东山地与辽河平原的交接地带。　沈阳城区北东～东南与天柱山、辉山坡麓相连，西北～西南与　辽河冲积平原相接。地势东、北高，西、南低，其高程一般在　４０—６０　ｍ之间。浑河自东部山区流向西部平原的出口处，将　大量的碎屑物沉积下来，在宏观上形成东窄西宽、东高西低如　同扇面状的浑河冲洪积扇。地貌成因类型属河流侵蚀堆积地　貌。微观形态为低漫滩、高漫滩、浑河新扇、浑河老扇。根据钻　探资料，按成因可分为人工填土层、冲淤积土层、残积土层。基　岩为白垩系上统碎屑沉积岩。水文地质概况：本区段地下水类　型第四系松散岩类孔隙潜水，主要赋存在中粗砂、砾砂及圆砾　层中，主要含水层厚度２０．９—３２．２　ｍ，单井单位涌水量　技术研发　ＴＥＣＨＮｏＬ０ＧＹ　ＡＮＤ　ｍＲＫＥＴ　６７３．４９～４３０．４９　ｍ　／ｄ，属水量丰富区。出入口通道与通风设　计，松山路站共有３个｝ｌＪ入口和２个风道，采用明挖法施工。　一号风道的结构型式为单层三跨和单层双跨框架结构　，二号　风道采用双层三跨和单层双跨结构形式。风道三跨框架结构　中间设２排立柱，双跨结构中间设中隔墙。出入口均采用单层　单跨矩形框架结构型式。各出入口通道和风道与车站主体结　构的连接处设变形缝。　２．２矿井巷通风实例　钱家营矿业分公司位于河北省唐山市丰南区钱家营镇，地　理坐标为北纬３９。３３　，东经１１８。２８　。位于华北平原，属于平原　地区，地势平坦，没有高山及丘陵。井田范围内有北阳庄、林子　里、小屯、钱家营等村庄，井田西南有工人家属居住区，距工业　广场约３　ｋｍ。矿区内有铁路与京山线古冶车站和林西矿业有　限公司接轨，铁路交通方便有公路干线通过井田，公路交通十　分方便，属京、津、唐三角区，距北京、天津均为１００　ｋｍ。根据开　滦矿务局地震办公室１９９１年５月３１日提供的《钱家营矿区地　震基本烈度评定报告》　，钱家营矿区地震基本烈度为七度。　井田内有沙河、老牛河。基盘地层为中奥陶统马家沟组石灰　岩　。煤系地层总厚度约为５００　ｍ。含煤十几层，煤层总厚达　１９．７９　ｍ，含煤系数３．９６％，地层特征与开平煤田其他井田基本　相同，现由老至新，从煤系的基盘～奥陶系中统描述如下：奥陶　系中统马家沟组（Ｏ：）：本组为岩性单调、质纯的碳酸盐相沉　积。以厚层状，灰褐～淡玖瑰色豹皮状灰岩为主，夹白云岩和　薄层状白云质灰岩。后者多赋存在本组地层的上部。井田内　共四个钻孔揭露了该层，最厚达９５．５３　ｍ。根据岩芯观察其顶　部大约４０　ｍ以浅部分属古风化壳，最顶部约２Ｏ　ｍ风化程度甚　强，常具黄褐色斑状杂色，向下逐渐减弱。裂隙中见有浅灰杂　色铝土岩充填，系属石炭系中统Ｇ层铝土岩沿裂隙填入的堆积　物。本组厚度约３００　ｍ。　２．３　通风技术措施要求　１）开拓巷道内风筒吊挂要平直，做到环环必吊，风筒无破　口，无死弯，风筒接口要严，不得接反茬，风筒距迎头不＞１０　ｍ，　当遇煤或有瓦斯时，风筒口距迎头不＞５　ｍ。迎头１００　ｒｆｌ以内　可以使用直径６００　ｍｍ的胶质风筒。爆破后对损坏的风简要及　时更换与修补　。　２）开拓工作面必须坚持使用隔爆性能良好的电器设备，并　Ｖｏ１．２０，Ｎｏ．１２，２０１３　实行电器设备个人包机制、挂牌制。凡进入工作面的电器设　备，必须用风电闭锁保护，否则不得使用。　３）施工工作面的局扇必须２４　ｈ连续运转，并指定专人负　责（或兼职司机），并且挂牌管理。局扇需停电检修时，必须扦　停电票，任何人不得随意停局扇。　４）因故停风巷道施工人员不准入内，并在入口处打好栅　栏，写清“里边无风，禁止入内”字样。　５）施工工作面范围内的通风设施前后５ｍ内无杂物、无积　水和无淤泥，不准破坏通风设施和敞风门。　６）主风机停电，备用风机开启时不允许施工。主、备风机　同时掉电时，复电后应人工开启主风机。　３结语　本文简要介绍了地下工程通风系统的技术措施，并以沈阳　地铁松山站和钱家营矿井巷道通风工程为例说明地下通风的　重要性。地铁车站埋深较浅，通风系统与各出人口通道和车站　主体结构的连接处应设变形缝，以保证人员安全和通风顺畅；　矿井通风则要求更为严格，风筒吊挂要平直、无破口、无死弯、　接口要严，以保证人员安全，并排除瓦斯等有害气体。地下通　风技术必须加以深入研究，以保证人们生命的安全，减低施：［　风险。地下通风技术亦应从机械阶段发展到计算机智能阶段，　以期更好地保证地下建筑工程施工和生产运营安全。　参考文献：　［１］施仲衡．地下铁道设计与施工［Ｍ］．西安：陕西科学技术　出版社．１９９７．　［２］　夏明耀，曾进伦．地下工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国　建筑工业出版社，１９９９．　［３］　陈志龙，王玉北．城市地下空间规划［Ｍ］．南京：东南大学　出版社．２００５．　［４］傅冰俊．国际隧道及地下工程发展动向［Ｊ］．探矿工程，　２００７（７）：２８—３０．　［５］　徐岩，赵文，李慎刚．地铁建设中的环境岩土工程问题分　析［Ｊ］．工程勘察，２００７（７）：１１—１４．　［６］　陈康能．地铁的发展及其盾构施工环境岩土工程问题　［Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（１０）：３２２—３２３．　［７］　刘建航．上海地铁施工与邻近建筑施工的环境保护技术　（上）［Ｊ］．上海建设科技，１９９９（２）：１１—１４．　

（上接第９２页）　区间完成规定功能的能力。继电保护系统软件设计要满足用　户个性化需求，正确设计处理结构和算法，设计原则既要容易　操作又要提高运行效率。科学合理编写代码，及时发现测试过　程中的问题，数据输入和输出要保持一致，建立健全系统自查　自修功能，保证软件系统的完整性和可靠性。　３．４逐步提高安装人员素质，做好安全检查工作　要不断提高技术工人的综合素质，加大专业技能的培养，　增强工作责任心和使命感，提高发现问题和解决问题的能力，　严格按操作程序安装装置，保证装置的合理安装。特别是继电　保护装置技术含量要求比较高，发展和更新速度快，这就需要　加大员工培训力度，定期委派员工去参加学习和考察，真正提　高员工专业水平。监督部门要严把质量关，定期开展全面安全　９４　检查工作，针对检查项目逐步细心检查，一旦发现问题立即整　顿处理，确保设备没有安全隐患，为继电保护的安全运行奠定　基础。　４结语　综上所述，提高继电保护装置的安全可靠性对３５　ｋＶ变电　站的自动化运行有着重要的意义，必须不断提高安装人员素　质，做好安全检查工作；提高软件设计水平，保证软件正常运　行；革新继电保护技术，加大创新研究。只有这样，才能使继电　保护装置做到高效、安全、可靠的运行。　参考文献：　［１］　暴瑞．３５　ｋＶ变电站微机继电保护浅析［Ｊ］．民营科技，　２０１１（３）．