Проектирование и схема вентиляции лифтовых и угольных шахт

Проблема притока воздуха

При проектировании установки подпора воздуха у специалистов трудностей обычно не возникает.

Здесь мы опираемся на 123-ФЗ, СП 7.13130.2013 и другие нормативы.

Но, как обычно, все случается на практике.

Давайте представим ситуацию, когда приведена в действие система ДУ из эвакуационного прохода.

Начался забор задымленного воздуха из пространства и его выброс в шахту дымоудаления.

В проходе для эвакуации образуется минусовое давление.

Вследствие этого, открывающиеся наружу двери из коридора прижимаются к своим створкам давлением в соседнем помещении.

Поэтому открыть их очень тяжело, либо совсем невозможно.

А по п. 7.16 СП 7, максимальное избыточное давление на такую дверь – 150 Па.

Чтобы уравновесить давление рекомендуется монтаж системы подпора воздуха, то есть притока с улицы.

Расстояние между подпором и дымоудалением задается п. 7.11 СП 7, применительно к разным местам выброса продуктов горения.

Но излишняя компенсация тоже вредит, поскольку спровоцирует распространение дыма между помещениями.

А п. 8.8 для компенсации рекомендует монтировать систему подпора с естественным притоком.

Поэтому, следуя этим нормативам, мы можем обойтись без полноценной приточки с подпорным вентилятором.

Естественный приток предполагает шахты с клапанами или проемы наружу.

Но как быть, если у нас работает принудительная вентиляция подпора воздуха,

а при пожарной ситуации люди пораспахивали все окна, двери и бегут по коридорам на выход?

Правильно, образуется излишнее давление в проходе для эвакуации по сравнению, например, с лестничной площадкой или тамбуром.

Благодаря воздушному притоку из окон и работы приточной вентиляции, дым, конечно, хлынет из прохода дальше в другие помещения.

Как решить эту проблему?

Можно, к примеру, поставить в местах эвакуации датчики давления с анализаторами и другое оборудование КИПиА.

Но беда в том, что на все проектируемые устройства у нас должен быть сертификат ПБ.

Об этом, конечно, хорошо осведомлен пожарный инспектор…

Что же тогда делать?

Выход из сложившейся ситуации на самом деле простой –

достаточно установить сертифицированный клапан сброса избыточного давления,

управляемый дистанционно или автоматически.

Сейчас эти устройства обязательно имеют сертификат.

При описанной ситуации с распахнутыми окнами такой клапан

перейдет в закрытое положение и отключит приточную компенсацию в коридор для эвакуации.

Минусовое давление от работы дымоудаляющего оборудования будет тогда уравновешиваться давлением из распахнутых окошек.

А в штатной ситуации клапан будет открываться, например,

при превышении избыточным давлением отметки 90 Па и закрываться при снижении его до 40 Па.

Эти пороговые значения удобно настраиваются регулировочным винтом, сжимающим и разжимающим пружину.

Освещение и вентиляция

В пассажирских лифтах освещение и вентиляция являются необходимыми элементами. Кроме того, за их наличием и качеством функционирования постоянно следит комиссия ЛифтНадзора, руководствуясь при этом массой законодательных актов.

Освещение в купе лифтовых кабин может быть самым разнообразным, начиная от обычных флуоресцентных ламп дневного света, скрытых панелями плексигласа или пластика с особыми свойствами, и заканчивая точечным диодным освещением. Естественно, это сказывается на цене. Для увеличения эстетических свойств могут применяться и специальные неоновые трубки или светодиодные ленты.

Вентиляция в целом делится на две больших категории:

• пассивную – просто отверстия, связанные небольшими каналами с общей системой вентиляции шахты;
• активную – один или несколько вентиляторов, скрытых под обшивкой стен или потолка. Они могут иметь разную мощность и уровень шума. Активная вентиляция чаще всего применяется в грузовых лифтах с высоким уровнем пыли. Также такая система вентиляции может выступать и в виде полноценных кондиционеров – в офисных и коттеджных лифтах.

Производство лифтовых шахт

Процесс производства шахты сложный и состоит из двух основных этапов: проектировка и непосредственно процесса изготовления шахты и ее составляющих. Для каждого конкретного объекта строительства лифтовые шахты изготавливаются по индивидуальной системе проектирования. При этом инженеры учитываю грузоподъемность кабины, а также цель ее использования. Чаще всего шахты – это железобетонные конструкции, они могут быть разнообразных форм и характеристик, в зависимости от места, в котором будет установлен лифт.

В процессе изготовления шахт и кабин лифта должны соблюдаться требования, описанные в ГОСТе 18103-84 «Установки для изготовления железобетонных объемных блоков санитарно-технических кабин и шахт лифтов».

Важным моментом при планировании шахты является проведения анализа прочности несущих конструкций сооружения с целью выявления оптимальной нагрузки, которое сможет выдержать здание.

Опорой для конструкции шахтового пространства в большинстве случаев являются несущие конструкции самого строения. Другие случаи предполагают создание фундамента под лифт.

Шахта должны быть отделена от примыкающих к ней лестниц и площадок, на которых могут находиться люди или оборудование, стенами и другими перекрытиями, обеспечивающими достаточное расстояние для безопасной перевозки. При этом она может быть полностью или частично огражденной, а также иметь сетчатое (несплошное) ограждение.

Требования к конструкции

Шахта такого устройства как расположенного внутри строения, так и пристроенная снаружи, должна выполняться из негорючих строительных материалов, чтобы предел стойкости к огню ограждающих конструкций был не ниже REI 120. В них, кроме дверных, допустимо выполнять технологические проемы для подвода инженерных коммуникаций: систем электроснабжения, управления/связи, систем вентиляции при условии заполнения их противопожарными люками, огнезащитной штукатуркой на всю толщину стен/перегородок.

Строительные конструкции ограждения холлов/тамбуров этих лифтов выполняются противопожарными перегородками 1 типа с дымо- и газонепроницаемыми дверями 2 типа с устройствами самозакрывания, а также уплотнения притворов.

Конструкции ограждения машинных отделений таких лифтов выполняются противопожарными преградами – не меньше REI 120, а их двери – не меньше EI 60.

Хотя согласно нормам ПБ лифтовые двери могут иметь пределы стойкости к огню не меньше EI 30, но противопожарные двери систем подъема бойцов пожарных формирований на этажи/отметки зданий должны быть не меньше EI 60.

Кроме того, к исполнению, комплектации, устройству таких лифтов существуют определенные требования норм/правил ПБ:

• Элементы ограждения конструкции лифтовой кабины изготавливаются из негорючих материалов, или относящихся к группе Г1.
• Внутренняя отделка/облицовка – не ниже Г2, группа воспламеняемости В2, дымообразующей способности Д3 и группа токсичности продуктов горения Т2.
• Обеспечение резервным питанием по 1 категории электроснабжения для исключения остановки/блокировки во время движения.
• Монтаж линии/кабеля связи от кабины до наружной стены здания для обеспечения постоянного контакта с руководителем тушения пожара.
• В кабине лифта оборудуются потолочный люк и трап для обеспечения возможности подъема на ближайший этаж/отметку строения, а внутри шахты – скобы.
• Двери лифта могут находиться в открытом состоянии только при нажатой кнопке, закрываясь, если ее отпустить, что дополнительно обеспечивает безопасность людей, находящихся в кабине.
• Наличие в кабине устройства, сигнализирующего о перегрузке.
• Исполнение, материал отделки пола кабины пожарного лифта должны быть противодействующими скольжению на мокрой поверхности. Группа распространения пламени РП2, дымообразующей способности Д3, токсичности продуктов горения Т2.
• Плафоны устройств стационарного электричества освещения кабины лифта следует изготавливать из материалов группы воспламеняемости не ниже В2.

12.4.1 Центральные схемы проветривания шахт их преимущества и недостатки

Центральные
схемы характеризуются параллельным,
но противоположно направленным
движением свежей и исходящей струй по
откаточному и вентиляционному горизонту.
Для ее осуществления необходимо наличие
только двух стволов, в качестве которых
обычно используют клетьевой ствол для
подачи свежей струи,
а скиповой для выдачи исходящей
(рис.12.1). При центрально отнесенной схеме
проветривания, как правило, используются
три ствола. Два из них (скиповой
и клетьевой) расположены в центре
шахтного поля, а третий вентиляционный
отнесен по центру шахтного поля и
расположен на выходе пластов под наносы
(рис.12.2).

Рис.12.1 – Центральная схема проветривания

Рис.12.2 – Центрально-отнесенная схема
проветривания

В
этом случае
вентилятор
установленный на скиповом стволе
используется для проветривания выработок
околоствольного двора, а вентилятор на
вентиляционном стволе для проветривания
горных работ.

Преимущества
центральной схемы:

1.
Незначительные капитальные первоначальные
затраты, так как не проводятся
дополнительные вентиляционные стволы;

2.
Быстрый ввод шахты в эксплуатацию;

3.
Простота обслуживания вентиляторной
установкой и управления вентиляциейшахты;

4.
Простота реверсирования вентиляционной
струи;

5.
Концентрация
поверхностных сооружений.

Недостатки центральной схемы:

1.
Большие утечки воздуха с откаточного
горизонта на вентиляционный и большие
подсосы воздуха с поверхности в связи
с тем, что трудно осуществить надежную
герметизацию устья скипового ствола.

2.
Неравномерная депрессия шахты, очень
низкая при ведении горных работ у
околоствольного двора и очень высокая
при ведении горных работ у границ
шахтного поля;

3.
Большие затраты на поддержание выработок
вентиляционного горизонта;

4.
Снижается безопасность работ в связи
с малым количеством запасных выходов
на поверхность.

Что нужно знать о проектировании лифтовых шахт в жилом доме

Прежде, чем приступить к разработке проекта шахты лифта, изначально определяют место для ее возведения. Наиболее удачным из всех вариантов установки подъемного устройства считается обозначение участка для его размещения еще на стадии проектирования здания. Зачастую сложности у проектировщиков и строителей возникают в том случае, когда нужно возвести шахту в здании, уже довольно успешно эксплуатируемом его владельцами. Но самый главный нюанс состоит именно в том, что при строительстве такого объекта не предусматривался вопрос относительно его обустройства подъемным оборудованием. В такой ситуации специалистам нашей компании приходится наиболее тщательно, с учетом всех основных деталей подходить к решению довольно сложной задачи.

Одним из обязательных моментов в проектировании лифтовых шахт считается расчет основных параметров, который нужно выполнять с особой точностью и детализацией

В частности специалистами уделяется большое внимание прочностным характеристикам материала, из которого возведены несущие конструкции в предполагаемом месте монтажа лифта. Необходимость принятия наиболее верных планировочных решений зависит от высокого уровня профессионализма сотрудников нашей компании

Так, к расчетам габаритных размеров шахт добавляется выбор материала, из которого будет произведено строительство пространства для установки кабины и прочих элементов лифтового оборудования. Как правило, для этих целей оптимально походит кирпич, железобетон или металлокаркасная конструкция. Если первый вид строительного материала больше подходит для зданий не выше 5 этажа, то железобетонные шахты практически всегда возводятся в высотных новостройках. При проведении строительных работ наши инженеры, успешно создающие проекты лифтовых шахт, занимаются также контролированием этого процесса.

Особенности проектирования

Порядок проектирования

Разработка документации для успешной установки и эксплуатации вентсистем предусматривает определенный порядок проектирования:

1. Прогнозирование выделения метана на выемочных участках.
2. Подбор оптимальной схемы проветривания для каждого выемочного участка.
3. Определение для каждого участка приемлемого способа удаления газа, а также его эффективность.
4. Для подобранной схемы вентиляции рассчитывается предельная нагрузка на лаву.

Угольная лава

1. Составляется сравнительная подборка вариантов вентилирования исходя из экономической эффективности.
2. Для каждого варианта вентсистемы моделируется схема проветривания. Основной параметр схемы проветривания – это мощность струи воздуха. Количество очистных забоев подбирается исходя из проектной мощности участка.
3. Для каждого варианта проветривания рассчитывается расход воздуха.
4. Выбираются приемлемые схемы воздухообмена. На основе подобранных вариантов рассчитывается мощность угольной шахты, а также сопутствующие параметры (схема вскрытия и разработки).

Схемы проветривания выемочных участков

1. Принимается самый экономичный вариант вентилирования шахты. Под него делается подробный расчёт на первые 15-25 лет эксплуатации системы.
2. Первый период эксплуатации 15-25 лет разбивается на этапы развития. Для каждого промежутка составляется своя схема проветривания. Расчет расхода воздуха выполняется индивидуально для каждой схемы.
3. Подбирается калорифер. Для этого по исходным данным и схеме проветривания выполняется расчет необходимой мощности аппарата.
4. Определяется степень стойкости каждой схемы вентсистемы угольной шахты.
5. Для подготовительных забоев подбирается отельная схема проветривания.
6. Рассчитывается мощность вентиляторов, мощность приводящих лопасти в движение двигателей. Подбирается режим и интенсивность работы главной вентиляторной установки.
7. Определяются места установки вентиляторов и дополнительного оборудования.

Порядок проектирования подходит для разработки вентиляции новых и реконструируемых производственных объектов. Это наиболее полный перечень. В каждом конкретном случае порядок и набор может меняться.

Схема проветривания шахт и рудников

Особенности проектирования вентиляции для реконструируемых забоев

В дополнение к предыдущему списку существует  несколько пунктов, которые надо учитывать при создании схемы вентиляции шахты на этапе модернизации:

• Для получения баланса газа в таких шахтах проводятся газовоздушные съемки на выемочных участках, а также оценивается баланс на всей шахте. Если на выработанном участке шахты большое содержание метана, то надо оградить его от нового забоя, тем самым минимизировав поступление газа.
• Выполняется депрессионная съёмка выработок угольных шахт. Определяется аэродинамическое сопротивление в каждом стволе.
• Если наблюдаются значительные утечки воздуха через вентиляционную систему, то в плане реконструкции предусматривается сокращение до минимума дополнительных инженерных сооружений. Устраняется возможность параллельного движения входящих и исходящих воздушных масс.
• Если вентиляционная система очень сложная, состоит из десятков ветвей, приплетающихся между собой, то для расчета используется метод компьютерного моделирования (пункт был актуален во времена первых ЭВМ). Современные проектировщики отдают предпочтение компьютерному моделированию при любой сложности вентиляционной системы.

Кто учувствует в проектировании

Исходные данные для составления профессионального проекта предоставляются заказчиком, он должен ориентироваться на СН 202-69. Это подробная инструкция с правилами разработки проектной и сметной документации. В работе принимает участие не только проектная организация, но и ряд других:

1. Организация по проведению геологической разведки.
2. Представители шахты.
3. Проектная организация.
4. Научно – исследовательский институт (НИИ).

Рассмотрим роль каждой организации подробнее.

Организация по проведению геологической разведки

Её работа регламентируется положением, утвержденным Министерством геологии СССР 21 июля 1970 года. Согласно ему, геологическая разведка передает проектной организации ряд исходных данных, характерных для подземных участков данного региона:

• Расчетные параметры природной метаносности данного района (причем, с привязкой к конкретным угольным пластам).
• Подробные карты, где указываются места забора проб. На них отмечается глубина забора, наносятся верхние и нижние границы залегания.
• Результаты лабораторного исследования угля на каждой шахте.
• Разрезы геологических пластов с указанием границ залегания слоя метана.
• Разрезы скважин, с сохранением формы и указанием пластов.

Документация оформляется с соблюдением правил, описанных во «Временных технических требованиях для угольной промышленности».

Представители шахты

Расположение забоев в земле

В отличие от геологоразведки, представители шахты предоставляют фактические данные, полученные в результате эксплуатации аналогичных месторождений:

Гипсометрические планы рабочих пластов. На них указываются фактические границы зоны залегания метана. Также предоставляются планы действующих шахт с указанием всех рабочих параметров, включая отметки устья и точки пересечения пласта.
Подробные планы горных работ для каждого несущего пласта

Важно, чтобы предоставлялись рабочие планы участков, граничащих с исследуемыми.
Записка, детализирующая планы горных работ. В ней указываются координаты пласта, в котором была проведена дегазация, а также эффективность данной процедуры.
Разрезы стволов шахт, с указанием высоты залеганий угля и суглинистого сланца.
Если выполняется реконструкция действующего забоя, то проектировщикам предоставляются все акты осмотра.

Проектная организация

Компания-проектировщик выполняет расчеты согласно СНиП и другой нормативной документации. Основная цель – определение метанообильности на вновь вводимых в эксплуатацию или подвергшихся реконструкции шахтах. Проектная организация подбирает схему вентилирования, определяет необходимую кратность воздухообмена, интенсивность проветривание, мощность калориферных установок. Также рассчитывается устойчивость вентиляционной системы во время внештатных ситуаций, неконтролируемого выброса метана.

НИИ

Выполняют консультативные функции. К их помощи обращаются проектные организации, когда возникают сложности. Если необходимо, то научно – исследовательские институты разрабатывают для угольных бассейнов пособия, где собраны все рекомендации от научного сообщества.

Оснащение и устройство шахты

Шахта – это не только «домик» для кабины, но и место размещения всего оборудования, которое приводит лифт в движение. В ней располагается:

• непосредственно кабина подъемного оборудования;
• грузовой противовес;
• тяговые канаты или цепи, посредством которых тяговое усилие передается от подъемного механизма к кабине.
• канат ограничителя скорости и натяжное устройство каната ограничителя скорости, которые отвечают за связь кабины с скоростным ограничителем;
• противовес и направляющие кабины;
• пружинные упоры (буфера), на которые кабина и противовес упираются при достижении нижнего уровня;
• подвесной кабель, обеспечивающий связь электрического оборудования кабины с низковольтными комплектными устройствами;
• различные типы уравновешивающих элементов: канаты, цепи, резинотросовые ленты, которые также выполняют роль противовеса, но при более высоком весе тяговых канатов;
• электрооборудование, которое помогает определять местонахождение кабины в шахте;
• освещение для шахты;
• порталы для установки шахтовых дверей.

Приямок шахты – это пространство, расположенное ниже уровня площадки первого этажа. В нем располагаются упоры кабины, противовес и натяжное устройство ограничителя скорости. Эта зона должна быть надежно защищена от попадания сточных или грунтовых вод.

При проектирования шахты предусматривается зазор приямка от его нижней части до кабины: для пассажирских лифтов – не менее 0,5 м, а для грузовых подъемников – не менее 50 мм.

В зону приямка должен быть обеспечен свободный и безопасный доступ персонала, обслуживавшего лифт. При глубине приямка более 0,9 м для удобства доступа в него в нем в пределах досягаемости от дверного проема устанавливается лестница или специальные скобы. Если эта зоны имеет глубину более 2,5 м, вход в нее оборудуется отдельной специальной дверью.

Верхний этаж шахты – это зона, которая находится между полом верхней посадочной площадки и верхним перекрытием шахты. Здесь в лифтах некоторых моделей установлен концевой выключатель, который размыкает цепь питания подъемного механизма.

Виды шахт

Шахты лифтов по конструкции подразделяют на глухие и приставные. В первом случае ограждение выполняется со всех четырех сторон. Этот тип возводится преимущественно внутри здания.

Приставные «модели» организуются снаружи здания и могут иметь как сплошное ограждение, так и стеклянное. Шахты, выполненные из закаленного стекла, называют металлокаркасными. Несущие конструкции таких шахт прикрепляются к стене зданий посредством специальных кронштейнов. Этот вид шахтового пространства актуален как при проведения реконструкции в старых строениях малой этажности, так и при обустройстве лифтов для коттеджей.

Также шахты делят на несущие и ненесущие. Несущие шахты берут на себя всю нагрузку, возникающую в процессе эксплуатации подъемника. Ненесущие больше выполняют функцию ограждения, а нагрузки при этом перераспределяются на различные элементы зданий.

Различаются они и по форме: бывают шахты прямоугольных форм, круглые или овальные, а также замкнутого или разомкнутого сечения.

Стены выполняются из трех основных строительных материалов: железобетона, полнотелого кирпича, также сегодня появились металлокаркасные шахты.

Кирпичный каркас шахты выполняется из полнотелого кирпича. При этом толщина таких стен должна быть не меньше 250 мм

При строительстве таких шахт важно, чтобы стены не имели дефектов: впадин или выступов

Шахты из монолитного железобетона возводятся одновременно со строительством дома методом скользящей опалубки. В этом случае закладные детали для крепления направляющих кабины, кронштейнов и противовеса монтируются в процессе возведения здания. В это же время закладываются ниши, в которые при монтаже подъемника устанавливают специальные настилы.

В строительстве глухих шахт используются специальные конструкции – железобетонные тюбинги. Данная конструкция представляет из себя отрезок шахты, равный пролету одного этажа.

Сами тюбинги изготавливают преимущественно на заводах железобетонных изделий. В процессе их изготовления железобетонные шахты оснащают закладными элементами, к которым крепятся кронштейны для направляющих кабины и для противовеса, а также порталы для дверей. Вызывной аппарат устанавливается на внешней стене тюбинга.

Монолитные шахты из железобетонных тюбингов монтируют непосредственно на строительной площадке с использованием башенного крана.

Металлокаркасные шахты – это относительно новый вид, который сегодня широко используется для пассажирских, больничных или грузовых лифтов. Они устанавливаются в случае невозможности возведения глухих шахт, а также часто для создания более оригинального дизайна. За счет своего эстетичного внешнего вида такие шахты являются украшением любого здания (торгового или бизнес-центра, частного дома, музея).

Металлокаркасные шахты также могут как несущими, так и ненесущими. Они могут устанавливаться как в проеме между лестничными маршами, так и снаружи здания.

Сам каркас этого типа шахты состоит из несущих рам, стояков и поясов. Нижняя опорная балка выполняется из равнобочного углового профиля, который укладывают в фундамент приямка строго по уровню. Стояки между собой соединяются горизонтальными поясами, которые представляют собой раму, собранную из угловой стали. «Стены» металлокаркасных шахт выполняются из высокопрочного стекла триплекс.

Кирпичные и железобетонные шахты оборудуются стационарным электрическим освещением, которое должно обеспечивать достаточный уровень света для проведения работ по ремонту лифта при закрытых дверях шахты. Разрешается не оборудовать осветительной аппаратурой только металлокаркасные шахты с остеклением из триплекса, сетчатыми ограждениями или частично огражденные.

В зависимости от типа лифта и его производителя шахты могут быть оборудованы системой вентиляции, охранной и пожарной сигнализаций, оборудованием для диспетчерского контроля, а также оборудованием отопительных систем. Причем устройство управления отопительным оборудованием должно располагаться вне шахтового пространства. Не допускается оснащать шахты оборудованием и прокладывать коммуникации, не относящиеся к работе лифта.

Требования к купе кабины лифта

Так как купе предназначено в первую очередь для людей (в грузовых лифтах – для грузов, однако вносят туда их тоже люди), то к нему выдвигаются требования безопасности, комфорта и надежности. Итак, любое купе пассажирского лифта должно иметь:

• освещение;
• вентиляцию;
• панель управления кабиной лифта;
• безопасные стены и пол;
• средства связи с оператором ремонтной или спасательной службы.

Стоит добавить, что все вышеперечисленное должно быть максимально закреплено, а все элементы питания и контроля по возможности спрятаны внутри стен кабины. Нужно это для того, чтобы никто, кроме мастеров обслуживающей или ремонтной компании, не имел к ним доступа.