§ 24. ИСКУССТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ТОННЕЛЕЙ (ч. 1)
Общие сведения. Вопрос о выборе между естественным проветриванием и искусственной вентиляцией тоннеля решается в зависимости от ряда факторов и в первую очередь от длины тоннеля и рода применяемой тяги и транспортных единиц.
Естественное проветривание допускается в железнодорожных тоннелях длиной до 300 м при тепловозной тяге и до 1000 м при электрической тяге, а также в автодорожных тоннелях длиной до 150 м.
При большей длине тоннеля необходимость искусственной вентиляции устанавливают в зависимости от рода тяги, продольного профиля и плана тоннеля и подходов к нему, расположения тоннеля по отношению к направлению господствующих ветров и частоты движения поездов или автомашин. При этом в железнодорожных тоннелях длиной более 1000 м при тепловозной тяге и в автодорожных тоннелях длиной более 400 м искусственная вентиляция обязательна независимо от установленной расчетом возможности естественной вентиляции.
Искусственная вентиляция может быть осуществлена различными способами. В зависимости от направления движения подаваемого в тоннель воздуха различают продольную, поперечную и полупоперечную системы вентиляции.
Продольная вентиляция. При продольной вентиляции воздуховодом служит тоннель, вдоль которого перемещается воздух.
Эффективность продольной вентиляции в значительной степени зависит от направления и силы естественной тяги, а также от поршневого эффекта подвижного состава. Для приспособления к этим факторам обычно применяют вентиляционные установки реверсивного типа, позволяющие изменять направление подачи воздуха в соответствии с конкретной обстановкой в тоннеле.
Для усиления эффективности искусственной вентиляции наиболее целесообразна подача воздуха в тоннель в направлении движения подвижного состава с использованием его поршневого эффекта. Однако в тоннелях значительной длины при паровой и тепловозной тяге рекомендуется подавать воздух навстречу поезду, в особенности при его движении на крутой подъем. При этом воздух с продуктами сгорания топлива удаляется от локомотива и улучшаются условия работы локомотивной бригады.
По СНиП II-Д.8-62 скорость воздушного потока в тоннеле не должна превышать 6 м/с; эта величина и ограничивает возможный объем проветривания.
Продольная вентиляция может быть осуществлена по одной из следующих схем:
1. Схема с вентиляционными шахтами. Сооружение специальных вентиляционных шахт на трассе тоннеля, расположенного на большой глубине, связано со значительными капиталовложениями. Поэтому обычно для вентиляции используют стволы строительных шахт, заложенных с целью открытия дополнительных забоев и ускорения строительства. При выборе расположения стволов учитывают удобства их последующего использования как вентиляционных. Так, при наличии одной шахты целесообразно располагать ее на переломе продольного профиля тоннеля, где возможно скопление вредных, газов.
Глубокие шахтные стволы значительно увеличивают силу естественной тяги. Их оборудуют реверсивными вентиляционными установками, подающими воздух в направлении, совпадающем с направлением естественной тяги, что способствует уменьшению эксплуатационных расходов на вентиляцию.
При наличии нескольких стволов (рис. 44) следует чередовать стволы с притоком и вытяжкой воздуха, располагая их таким образом, чтобы примыкающие к шахте участки тоннеля имели по возможности одинаковые сопротивления.
При выборе количества и диаметра шахтных стволов исходят из скоростей воздуха, не превышающих в тоннеле 6 м/с, в стволе 12 м/с. Кроме того, диаметр ствола шахты, используемой в качестве строительной, должен быть достаточен для размещения устройств двухклетьевого подъема (т.е. не менее 5 м).
Движение по тоннелю, вызывающее поршневой эффект, а также естественная тяга в значительной степени могут влиять на надежность шахтной вентиляции. На участках тоннеля, где направление действия этих факторов совпадает с направлением воздушного потока, вентиляция усиливается, тогда как на других участках возможно значительное ослабление и даже изменение направления воздушного потока.
При длинных тоннелях через ствол ближайшей к входному порталу шахты нагнетают воздух до тех пор, пока поезд не пройдет ствол, а затем через него ведут вытяжку.