CN111535846B - 一种隧道施工用能稳定风流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道施工用能稳定风流的方法，包括实施水幕降尘，并且洞口设施在洞口处设置软质风管通风，并在长距离作业时采用加强型风管，同时将隧道顶部加装伸缩杆，通过加工层固定，该方法中采用的装置包括加工层和通风管道，所述伸缩杆远离加工层的一端与外界固定架连接，所述通风管道的管口位置位于加工层的底部，所述伸缩杆上滑动连接有定位箱，所述定位箱中连接有导流结构。优点在于：当隧道深处气压较大时，通过气体膨胀作用与感应层，在热弹效应的作用下产生放热，并通过半导体结构的导热层构成的温度梯度形成感应电流，实现控制离心风机的工作状态，并对加工层进行稳压作用。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道施工用能稳定风流的方法。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道。而交通隧道中的公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一
隧道在施工过程中，需要采用换气等方法为隧道及地下建筑工程的空间创造所需的空气环境，不同的隧道和地下工程都有各自的通风要求，因所处的地理和气候条件、建筑结构和内部生产工艺不同，采取的通风技术措施也应有所不同，根据现有技术，当掘进小于1000m时，一般采用轴流式风机进行压入式通风，而当隧道掘进超过1000m后，压入式通风在长距离作业后无法将洞内的空气压出，因此需要加装吸出式通风机，而在实际使用时，在不同深度加装吸出式通风机较为繁琐，需要重新定点安装，并且不具备随着掘进深度变化而改变自身输出风力的能力，使得在不需要进行吸出时浪费大量电能，基于此，本发明设计一种隧道施工用能稳定风流的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中长隧道或者特长隧道施工在掘进过程中需要定点安装吸出式风机，安装繁琐的同时浪费电能，而提出的一种隧道施工用能稳定风流的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种隧道施工用能稳定风流的方法，包括以下步骤：
S1、实施水幕降尘，减少污染，通风采用管道压入式通风方式供风，风机距洞口20m安设，风管口距工作面60m左右，主洞通风管设置在左洞左侧和右洞右侧，辅助工作面的通风管设置在前进方向的左侧。
S2、洞口设施在洞口处设置1台软质风管通风，掘进1000m后，洞口300m采用加强型风管。
S3、距隧道顶部加装伸缩杆，伸缩杆通过深入加工层固定，并随着加工深度增加适配其长度。
该方法采用的装置包括加工层和通风管道，所述加工层的顶部固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离加工层的一端与外界固定架连接，所述通风管道的管口位置位于加工层的底部，所述伸缩杆上滑动连接有定位箱，所述定位箱中连接有导流结构；
所述导流结构包括贴合在定位箱底部的感应层，所述感应层的顶部相抵有导热层，所述定位箱远离加工层的一侧固定连接有离心风机，所述离心风机位于定位箱内的一侧设有套筒，所述套筒中设有电阻层和与电阻层连接的导电片，所述导电片的侧面固定连接有弹簧，所述弹簧的固定端与套筒的底部固定连接。
在上述隧道施工用能稳定风流的换气装置中，所述感应层采用记忆金属材料，所述导热层采用半导体材料，所述导电片中设有绝缘层。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中，当隧道施工长度较短时，此时通过通风管道和轴流式风机进行压入式通风可以实现内部换气的功能，此时由于隧道长度较多，在轴流风机向隧道内部施压后，新进的空气会将洞中原先的空气压出，实现气体交换，而此时洞中气压保持正常，则与外界连通的感应层内外两侧气压相同，则保持初始状态；
2、通过伸缩杆控制定位箱始终位于加工的深度，则随着掘进长度增加，输入的气体将无法克服隧道长度的压差，将使得自身气体无法将洞内气体压出，此时隧道的洞中将在靠近加工层一侧形成一个局部高压，并且气流将无法流出，此时气压增大将增大感应层两侧的压差，使得感应层靠近通孔一侧受到气压效果，而感应层由记忆金属结构组成，具有热弹效应，即在受压下会产生热量，则在长度较大的感应层中，将形成一侧受压而另一侧不受压的状态；
3、则感应层会在靠近通孔的一侧对导热层放热，使得半导体的导热层中形成一个温度梯度，则根据温差电原理中的汤姆逊效应，两侧温度不同的导体中会产生感应电流，则闭合电路中的弹簧将通过电流并因此缩短；
4、在弹簧不导电的状态下，弹簧处于原长，则使得导电片位于靠近加工层的一端，此时外界电源在连接导电片时将同时连通整个电阻层，而电阻层处于完全连通状态下时将使得离心风机断电，而当弹簧缩短后，将减小电阻层的连接长度，使得减小电路中的总电阻，从而使得离心风机开始工作，并且随着弹簧的缩小离心风机的输入电流越大，则实现了根据加工层中的气压状态进行稳压的效果；
5、当离心风机开始工作后，将对顶层空间输出负压，使得气流向洞外流动，并且随着平行气流的流动，上层空间的气压降低，因此下方空间内气流将上升，并构成了一个气流通道，这样的好处在于，施工靠近地面位置的污浊空气将被置换到上侧，使得提高工人呼吸空气的空气质量，同时减小近地面的气压，改善施工环境。
附图说明
图1为本发明提出的一种隧道施工用能稳定风流的方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种隧道施工用能稳定风流的方法中A部分的放大示意图。
图中：1加工层、2通风管道、3伸缩杆、4定位箱、5感应层、6导热层、7离心风机、8套筒、9通孔、10导电片、11弹簧、12电阻层。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
一种隧道施工用能稳定风流的方法，包括以下实施步骤：
S1、实施水幕降尘，减少污染，通风采用管道压入式通风方式供风，风机距洞口20m安设，风管口距工作面60m左右，主洞通风管设置在左洞左侧和右洞右侧，辅助工作面的通风管设置在前进方向的左侧；
S2、洞口设施在洞口处设置1台软质风管通风，掘进1000m后，洞口300m采用加强型风管；
S3、距隧道顶部加装伸缩杆，伸缩杆通过深入加工层固定，并随着加工深度增加适配其长度；
该方法使用的装置参照图1-2，包括加工层1和通风管道2，加工层1的顶部固定连接有伸缩杆3，伸缩杆3随可在施工开始前将一段与待加工层顶部固定，并随着加工过程中不断伸长以满足将定位箱4始终处于待加工的位置，伸缩杆3远离加工层1的一端与外界固定架连接，通风管道2的管口位置位于加工层1的底部，伸缩杆3上滑动连接有定位箱4，定位箱4中连接有导流结构；
导流结构包括贴合在定位箱4底部的感应层5，感应层5可以感受下方的气压状态，感应层5的顶部相抵有导热层6，定位箱4远离加工层1的一侧固定连接有离心风机7，离心风机7位于定位箱4内的一侧设有套筒8，套筒8中设有电阻层12和与电阻层12连接的导电片10，导电片10的侧面固定连接有弹簧11，弹簧11的固定端与套筒8的底部固定连接，使得当弹簧11长度缩短时，都导电片11连通的电阻层12的部分较小，流经离心风机7的电流增大，制造的负压较大。
定位箱4底部靠近加工层1的一侧贯穿开设有通孔9，感应层5与通孔9处贴合，导电片10与离心风机7电连接，电阻层12远离导电片10的一侧与外界电源连接，弹簧11与导热层6电连接，感应层5采用记忆金属材料，具有受热下形变，常温下回复原状的特点，导热层6采用半导体材料，在热电过程中具有较小的热损失量，导电片10中设有绝缘层，从而避免电阻层12直接与导电片10连接。
本发明在使用时，在隧道长距离施工时，通过外界轴流风机输入的气体将无法克服隧道长度的压差，将使得自身气体无法将洞内气体压出，靠近加工层1一侧将形成一个局部高压，此时气压增大将增大感应层5两侧的压差，使得感应层5靠近通孔9一侧受到气压效果，而感应层5由记忆金属结构组成，具有热弹效应，即在受压下会产生热量，则在长度较大的感应层5中，将形成一侧受压而另一侧不受压的状态，则在一侧对导热层6放热、另一侧无影响中使得导热层6形成一个温度梯度，则根据温差电原理中的汤姆逊效应，两侧温度不同的导体中会产生感应电流，则闭合电路中的弹簧11将通过电流并因此缩短；
在弹簧11不导电的状态下，弹簧11处于原长，则使得导电片10位于靠近加工层1的一端，此时电阻层12被完全接入电路，阻值接近无限大，使得离心风机7断电，而当弹簧11缩短后，将减小电阻层12的连接长度，从而使得离心风机7开始工作，并且随着弹簧111的缩小程度增大离心风机7输出的功率，实现了根据加工层1的气压状态进行稳压的效果，当离心风机7开始工作后，将对顶层空间输出负压，使得气流向洞外流动，并且随着平行气流的流动，上层空间的气压降低，因此下方空间内气流将上升，并构成了一个气流通道，这样的好处在于，施工靠近地面位置的污浊空气将被置换到上侧，使得提高工人呼吸空气的空气质量，同时减小近地面的气压，改善施工环境。
尽管本文较多地使用了加工层1、通风管道2、伸缩杆3、定位箱4、感应层5、导热层6、离心风机7、套筒8、通孔9、导电片10、弹簧11、电阻层12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (2)
1.一种隧道施工用能稳定风流的装置，包括加工层（1）和通风管道（2），所述加工层（1）的顶部固定连接有伸缩杆（3），所述伸缩杆（3）远离加工层（1）的一端与外界固定架连接，所述通风管道（2）的管口位置位于加工层（1）的底部，所述伸缩杆（3）上滑动连接有定位箱（4），所述定位箱（4）中连接有导流结构；
所述导流结构包括贴合在定位箱（4）底部的感应层（5），所述感应层（5）的顶部相抵有导热层（6），所述定位箱（4）远离加工层（1）的一侧固定连接有离心风机（7），所述离心风机（7）位于定位箱（4）内的一侧设有套筒（8），所述套筒（8）中设有电阻层（12）和与电阻层（12）连接的导电片（10），所述导电片（10）的侧面固定连接有弹簧（11），所述弹簧（11）的固定端与套筒（8）的底部固定连接；
所述定位箱（4）底部靠近加工层（1）的一侧贯穿开设有通孔（9），所述感应层（5）与通孔（9）处贴合，所述导电片（10）与离心风机（7）电连接，所述电阻层（12）远离导电片（10）的一侧与外界电源连接，所述弹簧（11）与导热层（6）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道施工用能稳定风流的装置，其特征在于，所述感应层（5）采用记忆金属材料，所述导热层（6）采用半导体材料，所述导电片（10）中设有绝缘层。
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