地下工程通风与空气调节

1 绪论

1.1 地下工程的主要类型与特点

1.2 地下工程的发展现状

1.3 地下工程通风的目标及意义

2 地下工程空气

2.1 地下空间空气主要成分

2.2 地下空间空气中常见有害物质

2.3 地下工程空气物理参数

参考习题

3 地下工程空气流动基础理论

3.1 风流运动特征

3.2 风流压力

3.3 风流能量方程

3.4 能量方程应用

3.5 摩擦阻力

3.6 局部阻力

3.7 通风阻力

参考习题

4 地下工程掘进通风

4.1 地下掘进通风方法

4.2 地下掘进通风设备

4.3 地下掘进工作面风量计算

4.4 局部通风机选择

4.5 长风道、竖井掘进通风

4.6 掘进通风系统设计

参考习题

5 地下工程形成后通风

5.1 隧道运营通风

5.2 矿井生产通风

参考习题

6 地下工程热、湿负荷计算

6.1 围岩结构传热计算

6.2 设备、照明和人体等散热量计算

6.3 湿负荷计算

6.4 地下工程的风温、风量计算

参考习题

7 地下工程空气调节系统

7.1 空调系统的基本组成

7.2 空调系统的形式及分类

7.3 通风降湿系统

7.4 中央空调系统

参考习题

8 地下工程空调设计

8.1 地铁工程空气调节设计

8.2 矿井工程空气调节设计

参考习题

9 地下工程智能通风

9.1 地下工程智能通风基础理论

9.2 地下工程智能通风关键技术

9.3 地下工程智能通风应用案例

参考习题

参考文献

1绪论

1.1地下工程的主要类型与特点

地下工程是指工程结构的全部或大部分设置于地表以下，包括城市地下工程和野外地下工程。城市地下工程包括所有城市地面以下土层或岩层中建造的各类地下建筑物与构筑物，包括地下交通运输、地下商业、地下储藏、地下生产、文化、体育、娱乐、人防等方面具有单一或多种功能的地下建筑与构筑物。例如，城市地铁车站常常还兼设地下商场、地下餐饮、地下娱乐等多种功能设施。野外地下工程主要有铁路、公路交通涉及的山岭地下隧道，穿越江河湖海的地下隧道，各类工业、民用、军用地下设施等。但从具体结构和功能特征来说，隧道工程、矿井工程、地铁工程涵盖了地下工程的主要特点。

1.1.1隧道工程

隧道是埋置于地层内，两端有出人口，供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。1970年，国际经济合作与发展组织召开的隧道会议综合了各种因素，将隧道定义为:“以某种用途、在地面下采用任何方法，按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m的洞室。”

施工时，沿设计位置按设计形状开挖地层，如圆形、矩形、马蹄形等。为防止隧道变形、塌落或是有水涌人，沿隧道周围修建的支护结构，称为“封砌”。隧道端部外露面，为保护洞口和排放流水而修筑的结构物，称为“洞门”。为了保证隧道的正常使用，还需设置一些附属建筑物，如为工作人员在隧道内进行维修或检查时能及时避让驶来的车辆而在隧道两侧开辟的“避车洞”，为了保证车辆正常运行而设置的照明设施，为了排除隧道内渗人的地下水而设置的防、排水设施，为了净化隧道内车辆排出的烟尘和有害气体而设置的通风系统等。

隧道工程具有节约土地、对环境影响相对较小、城市内拆迁量小、结构安全可靠等优点，尤其是长和特长隧道能够提高线路质量，大大缩短线路长度和通行时间;但同时也存在着技术难度大、施工风险高、隐蔽工程多、施工环境艰苦和管理复杂等缺点。

1.1.2矿井工程

为采矿或其他目的在地下开掘的井筒、巷道和硐室等工程，总称为井巷工程。在煤炭行业中，井巷工程主要包括矿山建设工程、矿井生产准备工程、矿井延深工程和矿井辅助工程等。

为了将煤从地下采出，应从地表开始开凿井筒、巷道与硐室到达煤层，这个阶段开掘的这些工程称为矿山建设工程;移交生产后，随着采煤工作面和采区的不断推进，还要及时准备好巷道，以保证采煤工作面与采区的正常接续，这个阶段开掘的水平或倾斜准备巷道、硐室等工程称为矿井生产准备工程或开拓工程;在上生产水平煤层开采完之前，就要着手进行井简延深和新水平的开拓，以保证水平的及时接替，这个阶段开掘的水平或倾斜巷道、硐室等工程称为矿井延深工程;由于矿井生产是地下作业，受自然地质条件的影响，随时要与水、火、瓦斯等灾害作斗争，为保证采矿生产安全，还需要开凿运输、排水、通风及行人等工程，这些工程称为矿井辅助工程。

井巷工程与采矿生产紧密相连，互相促进和依存。长期以来，在我国井巷工程设计与施工中，一直贯彻“以掘保采，以采促掘，采掘并举，掘进先行”的方针。同时，合理选取开拓方案，在井巷工程掘进工作中严格遵守质量标准，积极采用先进技术以加快掘进速度，对于保持采掘之间的合理比例关系具有重要的意义。采煤与井巷工程掘进工作是煤炭生产过程中最基本、最主要的环节，只有合理和有效地组织采掘工作，保持采掘之间的平衡，达到技术上先进、经济上合理、生产上安全高效和时间上节省的整体优化，提高劳动生产率，降低原煤成本，才能保证煤炭工业可持续发展，满足国民经济不断增长的需要。

1.1.3地铁工程

地下铁道是指在大城市中主要在地下修建隧道，并在其中铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体系，也称为城市地下铁道(Urban Metro)，简称地铁。地下铁道是一个历史名词，如今其内涵与外延均已有相当大的扩展，并不局限于运行线在地下隧道中这一种形式，而是泛指高峰小时单向运输能力在30000~ 70000人次的大容量轨道交通系统。运行线路呈现多样化，其形式包括地下、地面和高架三者有机的结合。纽约、旧金山以及香港也称其为“大容量铁路交通”(Mass Transit Rail)或“快速交通系统”(RapidTransit System)。这种轨道交通系统通常的建造规律是在市中心为地下隧道，市区以外为地面线或梁空线，如汉城(首尔)在1978-1984年建造的地铁2.3.4号线总长105.8 km,其中地下线路83.5km，高架部分22.3km，高架部分占全长的21%。

本书是应高等院校地下工程专业的人才培养需要而编制的。全书共分九章, 主要内容按照地下工程通风和空气调节划分为两部分。书中系统地阐述了地下工程通风与空气调节的基础理论、通风设计原理以及相关的通风和空气调节技术, 基本反映了国内外地下工程通风与空气调节方面的最新科技成果及其发展动向, 并融入和系统介绍了近年来开始兴起的智能通风技术。