一种超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法 |
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| 申请号 | CN202410299416.1 | 申请日 | 2024-03-15 | 公开(公告)号 | CN118049266A | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 中铁五局集团有限公司; 中南大学; | 发明人 | 童甲修; 尹繁盛; 万引余; 申永江; 王晓妮; 张欣; 蒋佳运; 苏华兵; 刘扬民; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种超长隧道 风 仓接 力 压入式多工作面 通风 方法，旨在有效解决 现有技术 中超长隧道多工作面同时施工时风压损失较大，风筒远距离送风难以满足掌子面附近通风需求的难题。为此，本发明提供的超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法，在辅助坑道与正洞交叉口上方设置风仓，并在辅助坑道洞口设置 轴流风机 ，连接可变超大风道至交叉口风仓，通过压入式送风的通风方式将新鲜空气送至风仓，风仓上对应正洞的每个工作面均设有出风口，每个出风口上均连接有延伸至相应工作面处的送风风筒，根据隧道施工组织安排，开启送风风机通过送风风筒向各工作面供风，通过智能联动控制送风风机与洞口轴流风机的启闭，保证风仓结构完整性不被破坏。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法，其特征在于：在辅助坑道(1)与正洞(2)交叉口上方设置风仓(3)，并在辅助坑道(1)洞口设置轴流风机(5)，连接可变超大风道(4)至交叉口风仓(3)，通过压入式送风的通风方式将新鲜空气送至风仓(3)，风仓(3)上对应正洞(2)的每个工作面(6)均设有出风口(7)，每个出风口(7)上均连接有延伸至相应工作面处的送风风筒(8)，每根送风风筒(8)与对应的出风口(7)之间设有送风风机(9)，根据隧道施工组织安排，开启送风风机(9)通过送风风筒(8)向各工作面(6)供风，通过智能联动控制送风风机(9)与洞口轴流风机(5)的启闭，保证风仓结构完整性不被破坏。 |
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| 说明书全文 | 一种超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法技术领域[0001] 本发明属于隧道施工通风技术领域，尤其涉及一种超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法。 背景技术[0002] 超长隧道多工作面同时施工时洞内通风总需风量较大，压入式通风远距离送风时风压损失较大，尤其是在高海拔、高地温或超高温热水条件下隧道施工通风常出现风量和 风压不足导致通风效果较差的现象。受洞内空间限制风筒直径和数量有限，多头掘进时各 施工隧洞难以获得独立的送风管路，常在交叉口处设置“T”型或“F”型风筒分流，在分流处 产生了较大的局部损失，严重影响了通风效果。因此，在超长隧道多工作面施工通风中常出 现出风口风量和风速无法满足规范要求，掌子面附近污染物浓度较高、环境较差的问题。此 外，受出渣车等机械设备运行的影响，交叉口处风筒容易损坏，漏风率较大，且管理不到位。 风筒在维修时需关闭风机，对整体施工进度和组织安排产生严重影响。 [0003] 在铁路隧道开挖过程中，超长隧道和高海拔隧道占比较大，多工作面同时施工通风面临更大的难题。高海拔地区空气较稀薄，人员工作效率和机器设备的运行效率都有所 降低，相比平原地区需风量更大。与此同时，铁路隧道的开挖过程中，复杂地质下高地温、富 水断层及岩溶突涌水问题突出，开挖过程中裸漏围岩温度较高，并伴有高温热水涌出，因此 洞内降温需风量极大，高海拔、高地温或超高温热水作用下超长隧道多工作面同时施工通 风难度更大。 发明内容[0005] 为此，本发明提供的超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法，在辅助坑道与正洞交叉口上方设置风仓，并在辅助坑道洞口设置轴流风机，连接可变超大风道至交叉口 风仓，通过压入式送风的通风方式将新鲜空气送至风仓，风仓上对应正洞的每个工作面均 设有出风口，每个出风口上均连接有延伸至相应工作面处的送风风筒，每根送风风筒与对 应的出风口之间设有送风风机，根据隧道施工组织安排，开启送风风机通过送风风筒向各 工作面供风，通过智能联动控制送风风机与洞口轴流风机的启闭，保证风仓结构完整性不 被破坏。 [0006] 具体的，所述正洞包括左洞和右洞，在左洞和右洞之间还设有平行导洞，所述风仓上对应平行导洞的每个工作面均设有出风口，每个所述出风口上均连接有延伸至相应工作 面处的送风风筒，每根所述送风风筒与对应的所述出风口之间设有送风风机。 [0007] 具体的，所述可变超大风道的一端与所述风仓连通，另一端延伸至所述辅助坑道的洞口处。 [0009] 具体的，每个所述风仓上还设有与外部连通的压力控制阀。 [0010] 具体的，所述辅助坑道内沿其长度方向设有隔风布，所述隔风布沿水平方向设置且位于所述辅助坑道的上端，所述隔风布的两端分别通过密封结构与所述辅助坑道的内壁 密封固定连接，所述隔风布连同上部的辅助坑道内壁围成所述可变超大风道。 [0012] 具体的，所述压条之通过膨胀螺栓压紧，所述膨胀螺栓穿过所述压条、隔风布、密封条以及安装基板后嵌入所述辅助坑道内壁中。 [0013] 具体的，所述安装基板上设有沿所述辅助坑道的长度方向延伸的压紧凹槽，所述压条上形成有与所述压紧凹槽适配的压紧凸台，所述隔风布以及所述密封条从所述压紧凸 台与所述压紧凹槽之间穿过，所述膨胀螺栓从所述压紧凸台穿过。 [0014] 具体的，所述隔风布与所述辅助坑道内壁之间连接有将所述隔风布绷紧的拉绳。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：新鲜风流经可变超大风道压入式送至正洞交叉口处风仓中，经风仓暂时储存后在各工作面对应的送风风机作用下由送风风筒 进行二次分配，最终将新鲜空气以较好的风速送至掌子面附近，不仅能够等效缩短风机送 风距离，减小沿程风压损失，而且保证在多工作面施工时各支路拥有独立的送风管路，避免 风筒在隧道受限空间内布置数量不足而分流的现象。 附图说明 [0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 [0017] 图1是本发明实施例提供的超长隧道多工作面通风系统结构示意图； [0018] 图2是本发明实施例提供的超长隧道多工作面通风系统剖视图； [0019] 图3是本发明实施例涉及的可变超大风道示意图； [0020] 其中：1、辅助坑道；2、正洞；201、左洞；202、右洞；3、风仓；4、可变超大风道；5、轴流风机；6、工作面；7、出风口；8、送风风筒；9、送风风机；10、平行导洞；11、支架；12、压力控制阀；13、隔风布；14、安装基板；15、压条；16、密封条；17、膨胀螺栓；18、压紧凹槽；19、压紧凸台；20、拉绳。 具体实施方式[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 [0022] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0023] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。 [0024] 参见图1和图2，一种超长隧道风仓接力压入式多工作面通风方法，在辅助坑道1与正洞2交叉口上方设置风仓3，并在辅助坑道1洞口设置轴流风机5，连接可变超大风道4至交 叉口风仓3，通过压入式送风的通风方式将新鲜空气送至风仓3，风仓3上对应正洞2的每个 工作面6均设有出风口7，每个出风口7上均连接有延伸至相应工作面处的送风风筒8，每根 送风风筒8与对应的出风口7之间设有送风风机9，根据隧道施工组织安排，开启送风风机9 通过送风风筒8向各工作面6供风，通过智能联动控制送风风机9与洞口轴流风机5的启闭， 保证风仓结构完整性不被破坏。 [0025] 上述通风系统工作过程为：外部新鲜空气在送风风机9作用下经可变超大风道4压入式送至正洞2交叉口处风仓3中，经风仓3暂时储存后，在各工作面6对应的送风风机9作用 下由送风风筒8进行二次分配，最终将新鲜空气以较好的风速送至掌子面附近，从而稀释掌 子面附近污染物浓度，保障工作人员的身心健康和机械设备的安全高效运行，污风则在气 压作用下从掌子面处依次经隧道正洞2、辅助坑道1与正洞2交叉口处风仓3下部空间、辅助 坑道1下部空间排出至隧道外。 [0026] 本实施例提供的通风系统不仅能够等效缩短风机送风距离，减小沿程风压损失，而且保证在多工作面6施工时各洞体支路拥有独立的送风管路，避免风筒在隧道受限空间 内布置数量不足而分流的现象。 [0027] 该通风方法能够等效缩短风机送风距离，减小沿程风压损失，保证在多工作面施工时各支路拥有独立的送风管路，避免风筒在隧道受限空间内布置数量不足而分流的现 象。洞口风机和风仓出口风机可依据实际工程进行选型配置，当存在高海拔、高地温或超高 温热水涌出时可在风仓出风口预留备用风机和风筒加大送风量和风压以加强对流传热作 用，降低洞内温度，保障工作人员的身心健康和机械设备的安全高效运行。 [0028] 参见图1和图2，具体的，正洞2包括左洞201和右洞202，在左洞201和右洞202之间还设有平行导洞10，辅助坑道1的一端横穿连通左洞201、平行导洞10和右洞202，为实现平 行导洞10的通风，在风仓3上对应平行导洞10的每个工作面6均设有出风口7，每个出风口7 上均连接有延伸至相应工作面6处的送风风筒8，每根送风风筒8与对应的出风口7之间设有 送风风机9。 [0029] 参见图2，可以理解的是，风仓3通过支架11支撑安装在辅助坑道1与正洞2交叉口处，风仓3的具体结构和长度、宽度、高度等参数由隧道设计和隧道截面形状及大小决定，支 撑风仓3的支架11可承受风仓3结构自重和检修等最不利情况下的总荷载。支架11可以采用 I20型钢制作，风仓3为一密闭箱体，并由采用多段拼接而成，将各个分段运送至辅助坑道1 与正洞2交叉口处后，逐段拼焊组装成整个风仓3，之后将风仓3进行吊装，并利用支架11进 行支撑。 [0031] 参见图3，在一些实施例中，辅助坑道1内沿其长度方向设有隔风布13，隔风布13沿水平方向设置且位于辅助坑道1的上端，隔风布13的两端分别通过密封结构与辅助坑道1的 内壁密封固定连接，隔风布13连同上部的辅助坑道1内壁围成可变超大风道4。其中，隔风布 13可以采用风筒制作材料制作，如可以采用帆布、人造革、塑料及橡胶等柔性材料，本领域 技术人员，可以根据实际需要进行适用性选择。 [0032] 本实施例直接在辅助坑道1壁面悬挂固定隔风布13，与隧道拱顶形成可变超大风道，可以充分增大送风风道的当量直径，达到减小漏风量和风压损失的目的，提高风道输送 新鲜风流的能力。 [0033] 参见图3，需要解释说明的是，密封结构包括密封嵌固在辅助坑道1内壁上的安装基板14，隔风布13通过压条15压紧固定在安装基板14上，隔风布13与压条15之间、隔风布13 与安装基板14之间均设有密封条16，密封条16可以采用橡胶等材质制作。 [0034] 本实施例中，隔风布13的两端通过压条15压紧固定在安装基板14上，并在隔风布13与安装基板14以及压条15的接触面上均设有密封条16，在将隔风布13牢固固定在辅助坑 道1内壁上的同时，还可以保证密封的可靠性，可以有效防止新风从隔风布13与辅助坑道1 内壁连接处泄露。 [0035] 参见图3，可以理解的是，在实际设计中，膨胀螺栓17穿过压条15、隔风布13、密封条16以及安装基板14后嵌入辅助坑道1内壁中，将隔风布13压紧固定在安装基板14上；其 中，膨胀螺栓17顺着压条15延伸方向均匀布置多个，从而将隔风布13均匀压紧，至于膨胀螺 栓17的布置间距，本领域技术人员可以根据具体需要进行适应性调整。 [0036] 上述结构的超大风道，通过改变密封结构在隧道侧壁的安装位置，进而可以控制超大风道的最大宽度，在某一具体工程中，隔风布在密封结构上固定时可以根据不同开挖 阶段的需风量放松或拉紧，改变隔风布悬挂的弧度，进而形成一个可调节最大宽度和最大 高度的超大风道，可以适应具体工程不同开挖阶段的通风需求，提高通风效率。 [0037] 参见图3，为进一步增强隔风布13与辅助坑道1内壁连接处的密封性能，安装基板14的外端面上设有沿辅助坑道1的长度方向延伸的压紧凹槽18，压条15上形成有与压紧凹 槽18适配的压紧凸台19，隔风布13以及密封条16从压紧凸台19与压紧凹槽18之间穿过，构 成迷宫式密封结构，膨胀螺栓17从压紧凸台19穿过，将隔风布13以及密封条16压紧固定在 压紧凹槽18中，采用迷宫式密封结构可以有效保证隔风布13与隧道内壁连接处密封的可靠 性。 [0038] 参见图3，具体的，在隔风布13的两侧下端连接有拉绳20，拉绳20的一端与隔风布13连接，另一端绷紧固定在辅助坑道1的内壁上，从而将隔风布13绷紧，以尽量维持可变超 大风道4截面形态保持不变。 [0039] 本实施例中，整个通风结构由辅助坑道面通风系统、风仓系统、各工作面通风系统三大系统组成。三个系统协同作用，等效缩短送风距离，增大送风量，减小送风风压损失，并 保证多工作面同时施工时各工作面拥有独立的送风管路，为高海拔、高地温或具有超高温 热水涌出的超长隧道多工作面施工提供足够风量和风压，提高通风质量。其中， [0040] 辅助坑道通风系统的作用为将室外新鲜空气通过可变超大风道压入风仓中，主要由轴流风机和可变超大风道组成，风仓系统的作用为暂时储存新鲜空气，能够与辅助通道 通风系统的风机进行智能联动控制，主要由风仓箱体结构和风仓支撑结构组成，风仓箱体 结构具体形态和长度、宽度、高度等尺寸参数由实际工程的隧道线路设计和截面形状及大 小决定，风仓支撑结构能够承受风仓自身重量和维修时最不利条件下的总荷载，根据实际 风仓结构、风机配置和维护管理进行支撑结构的选取，各工作面通风系统的作用为将风仓 中的新鲜空气压入到工作面，主要由风仓在各工作面的出风口送风风机和送风风筒组成。 洞口轴流风机和风仓出风口送风风机之间根据实际工程的需风量和风压损失进行选型配 置，且能够通过智能联动控制合理启闭风机，利用较低能耗达到通风效果。风仓出风口可根 据实际情况预留风机和风筒，提供足够风量和风压，遇高温围岩或超高温热水涌出时可增 开风机加强通风降温能力。风仓出风口的风机采用外置安装，方便风机的维护与检修。 [0041] 上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围 仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法 穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不 应构成对本发明创造保护范围的限制。 [0042] 同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以 理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构 (例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。 [0043] 另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件 既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。 [0044] 上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变 动仍处于本发明的保护范围之中。 |
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