5. ВЕНТИЛЯЦИЯ
Общая характеристика
Для создания нормальных условий труда и поддержки нормального температурного режима в наклонном эскалаторном тоннеле предусмотрен всасывающий способ проветривания. На поверхности устанавливаются 2 вентилятора (основной и резервный). в 10м от устья наклонного эскалаторного тоннеля. От них прокладывается металлический трубопровод из звеньев стальных труб Ø = 800 мм по поверхности к устью наклонного тоннеля и далее непосредственно в тоннеле. Трубы соединяются фланцами с резиновыми прокладками. По мере продвигания забоя трубы наращиваются, чтобы расстояние от забоя не превышало 10м. Для подогрева воздуха перед вентилятором устанавливается калорифер СФО-40/Im-42. Предусматривается автоматическое последовательное включение вентилятора, а затем и теплокалорифера, а так же автоматическое отключение: вначале автокалорифер, затем вентилятор. Перед вентилятором устанавливаются датчики загазованности типа ДМВ. Пуск и остановка вентиляторов производится из диспетчерского помещения, а так же пусковыми кнопками у вентиляторов.
Расчёт вентиляции тоннеля
Расчет вентиляции производится для максимальной длины наклонного тоннеля по максимальному количеству людей, одновременно работающих в забое, по формуле 5.1:
Q3=q m×z, (5.1)
где:
q = 6 м3/мин – норма воздуха на одного человека;
m = 5 чел. – расчетное количество людей, одновременно работающих в забое;
z = 1,45 – коэффициент запаса воздуха;
Подставляя данные значения в вышеприведенную формулу 5.1, получим: Q3 = 6 × 5× 1,45 = 43,5 м3/мин = 0,73 м3/с.
Производительность вентиляционной установки должна удовлетворять условию:
Q3>Vmin×S, (5.2)
Vmin = 0,15м/с – минимально допустимая средняя скорость движения воздуха по наклонному тоннелю;
S = 38,5 м2 – поперечное сечение наклонного тоннеля в свету;
Vmin ×S = 0,15×38,5 = 5,8 м3/с
т.к. Q3<Vmin ×S, то принимаем Q3 = 5,8 м3/с
Производительность вентиляционной установки определяется по формуле 5.3:
Qв=Р×Q3, (5.3)
Р=1,25 – коэффициент утечек воздуха в трубопроводе за счет неплотности в соединениях звеньев труб.
Подставляя данные значения в вышеприведенную формулу 5.3, получим: Qв = 5,8×1,25 = 7,2 м3/с
Расчет депрессии
hв=hст+hм.с.+hдин , (5.4)
hcт − статический напор; hдин − динамический напор; hм.с. − потери на местные сопротивления.
Статический напор определяется по формуле 5.5:
hcт=R×Qв2 , (5.5)
где R = 55,2 Н ×с2/м8 – аэродинамическое сопротивление воздухопровода,
тогда hcт = 55,2×7,22 = 2861,0 Па.
Динамический напор определяется по формуле 5.6:
hм.с=k×Vср×2, (5.6)
где k = 0,35 – коэффициент;
Vср – скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с определяется по формуле:
Vср=Qв/Sтр , (5.7)
Рассчитаем площадь поперечного сечения вентиляционной трубы по формуле 5.8:
Sтр=×d2тр/4=3,14×0,82 /4 = 0,5 м 2 (5.8)
— угол поворота трубопровода, рад., определяется по формуле:
=0/1800, (5.9)
0 – угол поворота трубопровода, град., 0 = 900
= 900/1800 = 0,5
Подставляя данные значения в вышеприведенную формулу 5.6, получим:
hм.с = 1,3 Па
Динамический напор определяется по формуле:
hдин=×Vср2/2=124,4 Па, (5.10)
где = 1,2 кг/м3 – плотность воздуха
Получив значения статического напора(hcт), динамического напора(hдин), и потери на местные сопротивления(hм.с), рассчитываем депрессию в вентиляционном трубопроводе по формуле (5.4):
hв = 2861,0 +1,3 + 124,4 = 2986,7≈3000Па
Выбор вентилятора местного проветривания
По производительности Qв=7,2 м3/сек и депрессии hв =3000Па подбираем вентиляционную установку. Данным требованиям удовлетворяет вентилятор ВМЭ-6 с характеристиками, приведенными в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Характеристика вентилятора местного проветривания
Диаметр рабочего колеса, мм. 600
Скорость вращения, об/мин. 2940
Производительность, м3/сек От 2 до 8
Давление, Па От 750 до 3400
КПД вентилятора 0,68
Мощность электродвигателя, кВт 24
Габариты, мм. Длина 1085
Ширина 700
Высота 860
На поверхности устанавливаются 2 вентилятора типа ВМЭ-6, один из которых является рабочим, а другой – резервным.
Вывод
Выбранный для проветривания горных выработок вентилятор местного проветривания ВМЭ-6 полностью удовлетворяет требованиям промышленной безопасности по создаваемому давлению и количеству воздуха, подаваемого в проходческий забой наклонного эскалаторного тоннеля при максимальной длине тупика 108м.
6. ПРОТИВОАВАРИЙНАЯ ЗАЩИТА ОБЪЕКТА. ПЛАН ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ (ПЛА)
6.1. Общие положения
План ликвидации аварий (далее –– ПЛА) является документом, предусматривающий все экстренные мероприятия по спасению людей, застигнутых аварией, по ликвидации аварий в начальный период их развития, а также определяющий действия инженерно-технических работников, рабочих и подразделений военизированных горноспасательных частей (далее –– ВГСЧ) при возникновении различного рода аварий при ведении горных работ. В случае возникновения аварийной ситуации на горнопроходческом объекте, действия всех лиц без исключения, начиная от подземного горнорабочего до руководителя горностроительного управления генподрядной организации ООО «СМУ Ингеоком» регламентируются ПЛА, оригиналы которого хранятся на горнопроходческом участке и в обслуживающим объект ведения горных работ оперативном взводе МВГСО, а одна из его копий постоянно находится у дежурного диспетчера горностроительного управления ООО «СМУ Ингеоком».
ПЛА для проведения наклонного эскалаторного тоннеля и других сопутствующих горных выработок строящейся станции метро «Нижняя Масловка» разрабатывается главным инженером горнопроходческого участка и командиром горноспасательного взвода МВГСО, обслуживающего это подразделение специализированного горностроительного управления ООО «СМУ Ингеоком», затем согласовывается с командиром военизированного горноспасательного отряда МВГСО, и не позднее, чем за 15 дней до ввода его в действие, утверждается, при наличии положительного заключения профилактической службы ВГСЧ о противоаварийной готовности горных выработок, техническим директором горностроительного управления ООО «СМУ Ингеоком» (как вышестоящей организации). ПЛА разрабатывается на 6 месяцев, в связи с достаточно быстрым прохождением горных выработок (котлованов, тоннелей, колодцев и шахтных стволов) и изменчивостью горно-геологических условий работы.
6.2. Противопожарные мероприятия
Принятой технологией строительства наклонного эскалаторного тоннеля не предусматривается использование материалов, выделяющих при пожаре и воздействии высокой температуры токсичных и взрывоопасных газовоздушных смесей. Территория строительных площадок расчищается от горючих материалов и растительности, и на её территории не предусматривается устройство складов ГСМ, мест хранения лакокрасочных материалов и других горючих жидкостей и огнеопасных материалов. При этом, на каждой строительной площадке приказом по горностроительной организации назначается лицо, ответственное за соблюдение требований пожарной безопасности на местах производства работ. В случае возникновения пожара в подземных условиях, а также в котлованах, траншеях, зданиях на строительной площадке в действие вступают мероприятия, предусмотренные Планом ликвидации аварий (ПЛА). Все рабочие и инженерно-технические работники должны быть обучены правилам поведения при возникновении пожаров, должны уметь пользоваться средствами самоспасения и первичными средствами пожаротушения, знать места их хранения. На каждой стройплощадке должны быть размещены пожарные пункты (щиты) со следующим набором пожарного инвентаря:
– топоров -1 шт.
– ломов и лопат –по 1 шт.
– багров железных -1 шт.
– ведер крашенных в красный цвет -2 шт.
– огнетушители -2 шт.
– ящик с песком – 0,2м3
Места расположения существующих на близлежащей территории пожарных гидрантов должно быть указано в ППР. Огнетушители, установленные на объекте, должны быть зарегистрированы в журнале учета (по произвольной форме), содержаться в исправном состоянии, периодически осматриваться, проверяться и своевременно перезаряжаться. Каждый огнетушитель должен иметь порядковый номер, нанесенный на корпус белой краской.
К тушению пожаров на строительных площадках, а также в котлованах и траншеях, строящихся открытым способом, помимо ВГСЧ привлекаются, согласно «Регламенту взаимодействия организаций, подразделений горноспасательной и противопожарной служб при ликвидации аварий, обусловленных пожарами на объектах строительства подземных сооружений (ПБ 03-428-02, Приложение 39)», подразделения Государственной противопожарной службы МЧС России.
В пределах склада лесоматериалов, внутри бытовых помещений запрещается производство огневых и сварочных работ, применение инструмента вызывающего искрообразование.
6.3. Обязанности должностных лиц при ликвидации аварий
Ответственным руководителем работ по ликвидации аварии является главный инженер горнопроходческого управления, а до момента его прибытия на место аварии начальник участка (объекта) или его заместитель. Вмешиваться в действия ответственного руководителя работ по ликвидации аварии, запрещается. При явно неправильных действиях ответственного руководителя работ по ликвидации аварии, прямой вышестоящий начальник (технический директор горностроительного управления ООО «СМУ Ингеоком») имеет право отстранить его и принять на себя руководство ликвидацией аварии или назначить другое ответственное лицо. Ответственный руководитель по ликвидации аварии:
1. Ознакомившись с обстановкой немедленно приступает к выполнению мероприятий, предусмотренных оперативной частью плана ликвидации аварии. Руководит работами по спасению людей и ликвидации аварии. Фиксирует содержание выдаваемых распоряжений в оперативном журнале по ликвидации аварии;
2. Организует командный пункт, сообщает о месте его расположения всем исполнителям и постоянно находится на нем;
3. Проверяет, вызвана ли горноспасательная часть, а так же должностные лица соответствующих учреждений;
4. Выявляет число застигнутых аварией людей и их местоположение;
5. Контролирует выполнение мероприятий предусмотренных оперативной частью плана, своих распоряжений и заданий;
6. Совместно с командиром МВГСО уточняет оперативный план работ по спасению людей и ликвидации аварии, в соответствии с планом дает командиру МВГСО письменное задание по спасению людей и ликвидации аварии. В случае разногласий между командиром МВГСО и ответственным руководителем работ по ликвидации аварии обязательным для выполнения является решение ответственного руководителя работ, если оно не противоречит боевому уставу МВГСО. Особое мнение командира МВГСО записывается в оперативный журнал по ликвидации аварии;
7. Дает указание об удалении людей из всех опасных и угрожающих мест. О выставлении постов на подступах к аварийному участку, а так же порталу тоннеля, стволу шахты для проверки пропусков у лиц, опускающихся в тоннель, ствол или шахту;
8. Докладывает управлению, вышестоящим организациям об обстановке, при необходимости просит вызвать на помощь горноспасательные части из других промышленных районов;
9. Назначает ответственное лицо для ведения оперативного журнала по ликвидации аварии;
10. По окончании аварии дает разрешение на начало восстановительно-ремонтных работ и пуск участка (объекта) в работу;
Командир МВГСО находится на командном пункте. Руководит работой горноспасательных частей в соответствии с планом ликвидации аварии, оперативным планам работ по спасанию людей и ликвидации аварии. Выполняет задания ответственного руководителя работ, отвечает за выполнение спасательных работ.
Начальник аварийного участка или лицо его замещающее, немедленно сообщает о своем местонахождении ответственному руководителю работ, лично или через своих подчиненных (в случае невозможности оставить участок), принимает на месте меры к выводу людей и ликвидации аварии, находясь на поверхности. По указанию ответственного руководителя работ опускается в шахту или тоннель, выясняет количество людей оставшихся в подземных выработках и принимает меры по их выводу в безопасные места или непосредственно на поверхность (как это предусмотрено ПЛА). Определяет характер, размеры и причины аварии, информирует о своих действиях ответственного руководителя работ.
Сменные горные мастера участка принимают на месте меры по спасению людей и выводу их на поверхность (в соответствии с ПЛА). Немедленно сообщают об аварии администрации предприятия для вывоза ВГСЧ, являются к ответственному руководителю работ для получения распоряжений.
Механик участка является на участок и извещает лично, о своем прибытии, ответственного руководителя работ по ликвидации аварии, организует включение, отключение электроэнергии и воздухопровода, бесперебойную подачу воды на место пожара, работу электромеханического оборудования, извещает подстанцию, питающую строительство электроэнергией об аварии, обеспечивает исправное действие телефонной связи с аварийными участками.
6.4. Позиции ПЛА
Для удобства пользования ПЛА каждому месту возможной аварии присваивается определенный номер (позиция). В зависимости от характера и места возникновения аварии, опасности ее развития в позициях ПЛА предусмотрены основные мероприятия по спасению людей, ликвидации и предупреждению развития аварии. В качестве примера на с.67 данного дипломного проекта представлена позиция ПЛА «Поражение электрическим током и другие несчастные случаи на стройплощадке и в наклонном тоннеле»
Выводы
В соответствии со статьёй 10. «Требования промышленной безопасности по готовности к действиям по локализации и ликвидации последствий аварии на опасном производственном объекте» Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты (к которым относится и наш проектируемый горнопроходческий объект – наклонный эскалаторный тоннель), обязаны разрабатывать и согласовывать План ликвидации аварий (ПЛА). В этом документе предусмотрены все мероприятия по спасению людей, застигнутых аварией как на стройплощадке, так и в строящемся тоннеле, по ликвидации аварий в начальный период их развития, а также определяющий действия руководящего персонала, горнорабочих и бойцов ВГСЧ при возникновении аварии. Немедленный вызов обслуживающего взвода ВГСЧ производится при любой из перечисленных в ПЛА аварии, независимо от ее размеров и прогнозируемых последствий.
ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
| № | Название статьи | Аннотация к статье |
| 1. | Долоткин Ю.Н. «Герметичность обделки тоннелей» // СтройПРОФИль. Журнал. –2009. – № 8. – 21 — 24 с. | Герметичность обделки обеспечивается уплотнениями, устанавливаемыми по периметру торцов блока. Сжимаясь в межблочном пространстве под действием больших нагрузок при сборке кольца, эти уплотнения выдерживают большое давление водяного столба снаружи тоннеля и противостоят проникновению воды в тоннель. В большинстве случаев одинарное уплотнение из эласто-меров достаточно для обеспечения герметичности тоннеля |
| 2. | Родин В.Е., Казаков Ю.М. Динамическая модель поглощения удара защитной каской. // Горный журнал. – 2007. – № 2. – 40-45 с. | Экспериментальное исследова-ние амортизационных свойств защит-ных касок. Исследование статичес-ких и динамических моделей в про-цессе удара, связывающих упругие свойства каски и амортизаторов |
| 3. | Запрудин А.Г. Обоснование инженерных решений в системе защиты городской среды от воздействия горных работ при строительстве метрополитена. // Горный журнал. – 2008. – № 7. – 11- 19 с. | Обосновано формирование системы защиты городской среды от негативных воздействий горных работ при строительстве метропо-лиитена, приведены критерии, оптимизирующие инженерные мероприятия в системы защиты городской среды. Рассмотрены принципы оценки значимости факторов риска при строительстве |
| 4. | Поддубный В.В. Принципы формирования программ комплексного освоения подземного пространства крупнейших и крупных городов. // Горный журнал. – 2008. – № 8. – 55 — 57 с. | Для оперативного формирова-ния программ комплексного освое-ния городского подземного про-странства используются процедуры системного анализа. По каждому приоритетному направлению осво-ения в условиях риска выпол-няются вариантные оценки эффективности инвестиционных проектов |
| № | Название статьи | Аннотация к статье |
| 5. | Протосеня А.Г., М.А. Карасев. Прогноз пространственного напряженнодеформированного состояния обделок в сложных горно-геологических условиях. // Горный журнал. – 2006. – № 5. – С. 44 — 49. | В работе исследовались допол-нительные компоненты напряже-ний и перемещений, вызванных опусканием или подъёмом грунто-вого массива по трассе тоннеля. Геостатическая составляющая на-пряжений и перемещений, вызван-ная весом грунта и обделки, при решении задачи не учитывалась |
| 6. | Суворов С.Б. // Структурирование рисков травмирования на рабочих местах. // Горный журнал. – 2007. – № 5. – С. 42 — 44. | Предложенная оценка травмобе-зопасности рабочих мест устана-вливает реальную степень риска травмирования на отдельных рабо-чих местах, что повышает резуль-тативность аттестации рабочих мест по условиям труда |
| 7. | Маковский Л.В., Фам Ань Туан // Определение предельной нагрузки от наземных зданий при щитовой проходке тоннелей. // Метро и тоннели. – 2007. – № 3. – С. 26 — 28. | При проходке тоннелей в горо-дах возможны деформации грунто-вого массива и поверхности земли, вызывающие повреждения распо-ложенных по близости зданий и сооружений. Степень и характер повреждений зависит от величины осадок земной поверхности, а также от размеров, конфигурации, эксплутационно-технического состояния конструкций, зданий и сооружений и их расположения относительно мульды осадок |
| 8. | Троицкий С.С. // Концепция безопасности строительства тоннелей подземным способом // Горный журнал. – 1999. – № 2. | В процессе мониторинга вы-полняется сравнение измерен-ных величин деформаций с их расчёт-ными и допустимыми значениями, выявляются причины возникнове-ния непрогнозируемых деформа-ций и оценивается их влияние на объекты поверхности, устанавли-вается эффективность защитных и профилактических мер |
| 9. | Thomson, J. Small TBM and microtunneling machines. // Underground Construction. – 2007. – № 5. . – P. 60 – 75. | В данной статье рассматрива-ются основные механизмы, техни-ческие характеристики и техноло-гические этапы при проходке тоннелей |
| № | Название статьи | Аннотация к статье |
| 10. | Griffin, J. Acceptance, productivity of microtunneling grows. // Underground Construction. – 2006. – № 4. – P. 11 – 20. | Проходка тоннелей является самым сложным и дорогостоящим способом из всех бестраншейных технологий. Тем не менее, суще-ствуют проекты с такими подзем-ными условиями, при которых способ микротоннелирования является наилучшим, а иногда единственно возможным |
| 11. | Dagaut, P. The ignition, oxidation and combustion of kerosene: A review of experimental and kinetic modeling // P. Dagaut, M. Cathonnet // Progress in Energy and Combustion Science. – 2006. – № 32. – P. 48 – 92. | Зажигание, окисление и горение, обзор эксперименталь-ного и кинетического моделирова-ния данных процессов в подземных условиях |
| 12. | Griffin, J. Microtunneling under lake filled with twists, complications. // Underground Construction. – 2004. – № 1.. – P. 37 – 48 | Строительство тоннелей в сложных гидрогеологических усло-виях. Основные особенности: водо-насыщенные грунты, плывуны |
| 13. | Berkley. S.P. // Effect of self – rescuers unsuitable for breathing atmosphere // Coal mining . 2007. – № 2. – P. 33 – 40. | В данной статье рассматрива-ется фильтрующие действия 2-х фильтров в самопасателях, которые снижают концентрации опасных химических веществ (паров, газов и аэрозолей) при их использовании. Обеспечение защиты по тест-веществам, установленных для универсальных самоспасателей |
| 14. | Stefan A.D // Use of filter self-rescuers CFP // International Journal of Occupational Health & Safety. . – 2006. – № 1. – P. 11 – 18. | Самоспасатель фильтрующий противопожарный СФП предназначен для индивидуальной защиты органов дыхания, зрения и кожи лица и головы от токсичных продуктов горения при самосто-ятельной эвакуации из помещений во время пожара при концентрации кислорода в окружающей атмо-сфере не менее 17%. Самоспа-сатель является средством защиты одноразового применения |
| № | Название статьи | Аннотация к статье |
| 15. | Thang C.A // Numerical simulation on rockburst of underground opening triggered by dynamic disturbance // Tunneling and underground space technology. – 2009. № 6. – P. 17 – 25. | Изучение динамических про-цессов разрушения горных пород при сочетаниях статического дав-ления и геодинамических наруше-ний. Динамические возмущения от влияния вибраций, землетрясений |
| 16. | Raphael L. // Excavation-induced hydraulic conductivity reduction around a tunnel – Part 1: Guideline for estimate of ground water inflow rate // Tunneling and underground space technology. – 2009. № 5. – P. 44 – 52. | Аналитическая оценка скорос-ти притока подземных вод. Про-изводятся исследования для выяв-ления ключевых переменных, вли-яющих на гидрогеологический режим потока подземных вод в раздробленной горной массе, окружающей тоннель |
| 17. | Ansell A. // Investigation of shrinkage cracking in shotcrete on tunnel drains. // Tunneling and underground space technology. – 2009. № 7. – P. 18 – 22. | В данной статье представлены исследования, наблюдения, измерения, испытания и теоретические модели изменения трещин при проектировании тоннельных стоков |
| 18. | Chang B.O. // Performance of the smoke extraction system for fires in the Busan–Geoje immersed tunnel. // Tunneling and underground space technology. –2009. – № 7. – P. 18 – 22. | Обзор системы дымоудаления Busan–Geoje. Экспериментальное моделирование пожаров в туннелях и расчёт производительности дан-ной установки при двух различных режимах вентиляции |
| 19. | Fowell R.J. // Back analysis for tunnelling induced ground movements and stress redistribution. // Tunneling and underground space technology. –2005. – № 11. – P. 515 – 524. | Анализ процесса прокладки тоннеля в двухмерном моделиро-вании. Оценка возможности ущерба поверхности и подземных структур; моделирование профилей тоннелей с учётом данной оценки |
| 20. | Chow W.K. // Numerical studies on performance evalua-tion of tunnel ventilation safety systems. // Tunneling and underground space technology. –2003. – № 11. – P. 435 – 452. | В данной статье производится оценка защитных систем пожарной охраны и вентиляции с помощью вычисления модели динамики CFD. Её смысл состоит в симуляции огня в тоннеле и его распространения. На основе полученных данных разрабатываются различные систе-мы вентиляции и пожарной охраны |
| № | Название статьи | Аннотация к статье |
| 21. | Bobet A. // Liner stresses in deep tunnels below the water table. // Tunnel –2001. – № 5. – P. 43 – 51. | В статье рассматриваются основные аспекты и проблемы при проектировании тоннелей ниже водоносных горизонтов в водо-насыщенных грунтах, а также характеристики и взаимодействие внутренних и внешних обделок тоннелей |
Выводы
Анализ передового отечественного и зарубежного опыта проходки тоннелей в условиях плотной городской застройки позволяет сделать наиболее рациональный выбор технологии строительства наклонного эскалаторного тоннеля строящейся станции метро «Нижняя Масловка» и обосновать предложенные в специальной части дипломного проекта мероприятия по геомеханической безопасности горных работ.