CN109026153A - 一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置 - Google Patents

Abstract

一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，以有效降低螺旋输送机出渣口大量瓦斯溢出造成隧道瓦斯燃爆的风险。包括高灵敏度瓦斯传感器。所述高灵敏度瓦斯传感器固定安装在螺旋输送机出渣口侧上方，检测该处附近瓦斯浓度值并传输至控制螺旋输送机闸门状态的控制系统，当瓦斯浓度值达到0.05％时，控制系统自动关闭螺旋输送机闸门，切断瓦斯进入隧道的通道。

Description

一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置

技术领域

本发明涉及瓦斯隧道盾构施工，特别涉及一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，主要降低了瓦斯隧道盾构施工过程中螺旋输送机出渣口瓦斯大量溢出时造成隧道内瓦斯爆炸的风险。

背景技术

盾构法凭借其安全、可靠、快速、经济、环保等优势广泛应用于各大城市地铁。土压平衡盾构越来越多地应用于城市地铁瓦斯隧道施工。土压平衡盾构由于其特殊性，开挖面瓦斯进入盾构机内和成型隧道主要有以下几个途径(如附图1)：一是盾构掘进过程中，随着渣土从螺旋输送机出渣口溢出的瓦斯；二是主动或被动铰接处密封失效溢出的瓦斯；三是盾尾密封刷失效溢出的瓦斯；四是成型隧道管片密封失效溢出的瓦斯。土压平衡盾构施工过程中，瓦斯溢出量主要以瓦斯随着渣土从螺旋输送机出渣口溢出为主。

现在土压平衡盾构由于设备复杂，电气设备及电气元件众多，无法做到真正意义上的防爆盾构机。因此，盾构施工过程中通风与检测是防止隧道瓦斯浓度超标，控制瓦斯燃爆的主要手段。一般土压平衡盾构机及台车内加强通风并在拱顶下25cm处安装瓦斯传感器，当瓦斯浓度超标(一般为0.5％)时瓦斯传感器报警，盾构机主开关柜自动断电，形成瓦电闭锁。但螺旋输送机出渣口面积较小，如果大量瓦斯从此处溢出，可能会造成螺旋输送机上方拱顶瓦斯气体检测仪未检测到瓦斯浓度超标时螺旋输送机出渣口附近浓度已经达到瓦斯燃爆所需浓度(3～16％)，进而造成瓦斯燃爆。

为避免此情况发生，螺旋输送机处瓦斯防控最优办法是在螺旋输送机出渣口附近只要检测到低浓度瓦斯气体，螺旋输送机出渣口就自动关闭，切断瓦斯进入隧道内的通道，预防隧道内瓦斯浓度超标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，以有效降低螺旋输送机出渣口大量瓦斯溢出造成隧道瓦斯燃爆的风险。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，包括高灵敏度瓦斯传感器，其特征是：所述高灵敏度瓦斯传感器固定安装在螺旋输送机出渣口侧上方，检测该处附近瓦斯浓度值并传输至控制螺旋输送机闸门状态的控制系统，当瓦斯浓度值达到0.05％时，控制系统自动关闭螺旋输送机闸门，切断瓦斯进入隧道的通道。

本发明的有益效果，在螺旋输送机出渣口附近安装瓦斯传感器，一旦检测到瓦斯浓度达到标准限值(0.5％)的10％(0.05％)，螺旋输送机闸门便自动关闭，切断瓦斯进入隧道的主要通道，降低了隧道内瓦斯超限的风险，确保了土压平衡盾构瓦斯隧道施工的安全。

附图说明

本说明书包括如下二幅附图：

图1是土压平衡盾构瓦斯进入隧道部位示意图；

图2是本发明一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置的构成示意图；

图中示出构件、部位及所对应的标记：螺旋输送机出渣口4、高灵敏度瓦斯传感器5、减压阀6、单向阀7、截止阀8、压力表9、蓄能器10、安全溢流阀11、第一截止阀12、可调节流阀13、二位二通电磁阀14、第二截止阀15、第三截止阀16、螺旋输送机闸门油缸17、第四截止阀18、第五截止阀19、第一单向液压锁20、三位四通电磁阀21、第二单向液压锁22、辅助液压泵30、第一回油管31、第一回油管32。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

参照图1和图2，本发明的一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，包括高灵敏度瓦斯传感器5。所述高灵敏度瓦斯传感器5固定安装在螺旋输送机出渣口4侧上方，检测该处附近瓦斯浓度值并传输至控制螺旋输送机闸门状态的控制系统，当瓦斯浓度值达到0.05％时，控制系统自动关闭螺旋输送机闸门，切断瓦斯进入隧道的通道。然后采取加强螺旋输送机出渣口通风或螺旋输送机内注入空气等措施降低螺旋输送机内瓦斯浓度，再打开螺旋输送机，盾构正常掘进施工。当瓦斯浓度值达到0.5％时，启动常规的“瓦电”闭锁。

参照图2，所述控制系统包括螺旋输送机闸门正常打开和关闭控制系统。螺旋输送机闸门正常打开和关闭控制系统包括由辅助液压泵30起始至螺旋输送机闸门油缸17无肝腔的第一管路和由螺旋输送机闸门油缸17有杆腔起始至液压油箱的第二管路。所述第一管路依次连接减压阀6、电磁阀21、第一单向液压锁20、第五截止阀19和第四截止阀18。所述第二管路依次连接第三截止阀16、第二截止阀15、第二单向液压锁22、电磁阀21和第一回油管31。

盾构在正常施工中，按螺旋输送机闸门打开键，辅助液压泵30的高压油经减压阀6、电磁阀21(左侧得电阀芯处于左位)、第一单向液压锁20、第五截止阀19和第四截止阀18进入螺旋输送机闸门油缸17无肝腔，推动油缸杆打开螺旋输送机闸门。螺旋输送机闸门油缸17有杆腔液压油经第三截止阀16、第二截止阀15、第二单向液压锁22、电磁阀21和第一回油管31流回油箱。按螺旋输送机闸门关闭键，辅助液压泵30的高压油经减压阀6、电磁阀21(右侧得电阀芯处于右位)、第二单向液压锁22、第二截止阀15和第三截止阀16进入螺旋输送机闸门油缸17有肝腔，推动油缸杆关闭螺旋输送机闸门。螺旋输送机闸门油缸17无杆腔液压油经第四截止阀18、第五截止阀19、第一单向液压锁20、电磁阀21和第一回油管31流回油箱。

参照图2，所述控制系统还包括瓦斯预防控装置控制系统，该瓦斯预防控装置控制系统包括由辅助液压泵30起始至蓄能器10的第三管路、由蓄能器10起始至螺旋输送机闸门油缸17有杆腔的第四管路和由螺旋输送机闸门油缸17无杆腔起始至液压油箱的第五管路。第三管路依次连接减压阀6、单向阀7和截止阀8。第四管路依次连接蓄能器10、压力表9、截止阀8、可调节流阀13、二位二通电磁阀14、第二截止阀15、第三截止阀16、螺旋输送机闸门油缸17有杆腔。第五管路依次连接螺旋输送机闸门油缸17无杆腔、第四截止阀18、第五截止阀19、第一单向液压锁20、三位四通电磁阀21、第一加油管31。正常情况下，辅助液压泵30启动后，高压液压油经减压阀6、单向阀7和截止阀8进入蓄能器10，高压液压油在此蓄能。压力表9显示高压油油压，截止阀8打开，第一截止阀12关闭，蓄能器10油压超过设定压力值时高压油经安全溢流阀11溢流回第一回油管31，二位二通电磁阀14得电处于上位(两侧管路断开)，蓄能器10一直有高压液压油存在，保持蓄能状态。在截止阀8关闭、第一截止阀12打开、蓄能能10中液压油卸压的条件下蓄能器10才能拆除。

盾构掘进，螺旋输送机出渣口4出渣，当高灵敏度瓦斯传感器5检测到螺旋输送机出渣口4附近瓦斯浓度值大于或等于0.05％时，信号传输到控制系统，控制系统直接输出控制二位二通电磁阀14失电，同时电磁阀21左右侧都不得电处于中位。蓄能器10中高压液压油经截止阀8、可调节流阀13、二位二通电磁阀14、第二截止阀15、第三截止阀16进入螺旋输送机闸门油缸17有杆腔，推动油缸杆回缩关闭螺旋输送机闸门。螺旋输送机闸门油缸17无杆腔液压油经第四截止阀18、第五截止阀19、第一单向液压锁20、三位四通电磁阀21中位和第一回油管31流回油箱。螺旋输送机闸门关闭速度由可调节流阀13进行适当调整。采用蓄能器10自动关闭螺旋输送机闸门17的需用时间远小于正常情况下手动关闭螺旋输送机闸门17的需用时间，从而降低了瓦斯进入隧道的数量。

以上所述只是用图解说明本发明土压平衡盾构瓦斯预防控装置的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，包括高灵敏度瓦斯传感器(5)，其特征是：所述高灵敏度瓦斯传感器(5)固定安装在螺旋输送机出渣口(4)侧上方，检测该处附近瓦斯浓度值并传输至控制螺旋输送机闸门状态的控制系统，当瓦斯浓度值达到0.05％时，控制系统自动关闭螺旋输送机闸门，切断瓦斯进入隧道的通道。

2.如权利要求1所述的一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，其特征是：所述控制系统包括螺旋输送机闸门正常打开和关闭控制系统，螺旋输送机闸门正常打开和关闭控制系统包括由辅助液压泵(30)起始至螺旋输送机闸门油缸(17)无肝腔的第一管路和由螺旋输送机闸门油缸(17)有杆腔起始至液压油箱的第二管路；所述第一管路依次连接减压阀(6)、电磁阀(21)、第一单向液压锁(20)、第五截止阀(19)和第四截止阀(18)；所述第二管路依次连接第三截止阀(16)、第二截止阀(15)、第二单向液压锁(22)、电磁阀(21)和第一回油管(31)。

3.如权利要求2所述的一种土压平衡盾构瓦斯预防控装置，其特征是：所述控制系统还包括瓦斯预防控装置控制系统，该瓦斯预防控装置控制系统包括由辅助液压泵(30)起始至蓄能器(10)的第三管路、由蓄能器(10)起始至螺旋输送机闸门油缸(17)有杆腔的第四管路和由螺旋输送机闸门油缸(17)无杆腔起始至液压油箱的第五管路；所述第三管路依次连接减压阀(6)、单向阀(7)和截止阀(8)；所述第四管路依次连接蓄能器(10)、压力表(9)、截止阀(8)、可调节流阀(13)、二位二通电磁阀(14)、第二截止阀(15)、第三截止阀(16)和螺旋输送机闸门油缸17有杆腔；第五管路依次连接螺旋输送机闸门油缸(17)无杆腔、第四截止阀(18)、第五截止阀(19)、第一单向液压锁(20)、三位四通电磁阀(21)和第一加油管31。