CN112523793A - 一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统及通风方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，包括第一风仓及第二风仓；第一风仓及第二风仓均采用中空密闭式风仓，中空密闭式风仓的进风端和出风端分两侧设置，且第一风仓的出风端与第二风仓的出风端背离设置；分流风仓的一端设置有进风口，另一端设置有出风口；进风口与一风源连接，出风口分两路；其中一路与第一风仓的进风端连接，另一路与第二风仓的进风端连接；第一风仓的进风端还与另一风源连接；本发明通过设置两个独立风仓，利用分流风仓对两个独立风仓进行分流互补通风，有效缩短独头通风距离，对风机和风管的配置要求较低，在风机选型时提供更大的选择空间，有利于通风设备的多次循环利用。

Description

一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统及通风方法
技术领域
本发明属于隧道施工通风技术领域，特别涉及一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统及通风方法。
背景技术
随着公路交通运输行业和高速铁路建设的蓬勃发展，特长山岭隧道的建设规模不断扩大；为保证施工进度和施工效率，当单洞掘进里程过长时，多采用竖/斜井开辟多个掌子面分头掘进；受施工空间和地质条件的影响，隧道斜井开辟的工作面多采用钻爆法开挖，在施工中会产生大量的粉尘烟雾；当独头通风距离过长时，由于隧道施工环境的封闭性和斜井结构的特殊性，粉尘等污染物无法及时排出，影响洞内施工作业人员的身体健康。
采用斜井一般可开辟左右向两个掌子面，受地质条件和施工配合等因素的影响，斜井两端的掘进距离存在较大差值；若采用传统的风机+风管独头压入送风方式，掘进距离短的一端风机无需满负荷运行，而掘进距离长得一端风机则需满负荷运行，甚至需要增设接力风机，造成总体风机利用率不高，风能损失，增加施工成本。
在斜井与主洞交汇处，由于斜井与主洞间存在一定的夹角，两工作面的回风在此处汇集，若交汇处没有导流装置，会发生风流组织紊乱，风速降低，粉尘等颗粒物悬浮沉降，无法第一时间排出洞外的现象，严重影响洞内施工作业环境。
故针对上述隧道施工通风中存在的问题和目前研究的不足之处，提出了一种用于隧道斜井施工的分流式风仓通风系统。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统及通风方法，以解决现有的隧道斜井施工中，风机利用率不高，风能损失，施工成本较高的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，包括第一风仓、第二风仓及分流风仓；第一风仓及第二风仓均采用中空密闭式风仓，中空密闭式风仓的进风端和出风端分两侧设置，且第一风仓的出风端与第二风仓的出风端背离设置；
分流风仓的一端设置有进风口，另一端设置有出风口；进风口与一风源连接，出风口分两路；其中一路与第一风仓的进风端连接，另一路与第二风仓的进风端连接；第一风仓的进风端还与另一风源连接。
进一步的，第一风仓的进风端包括第一进风口和第二进风口，第一风仓的第一进风口通过第一通风管与风源连接，第一风仓的第二进风口通过第一进风支管与分流风仓的出风口连接。
进一步的，第二风仓的进风端通过第二进风支管与分流风仓的出风口连接。
进一步的，还包括第一风机及第二风机，第一风机设置在第一风仓的出风端处，第二风机设置在第二风机的出风端处。
进一步的，第一风机及第二风机均采用射流风机。
进一步的，分流风仓采用中空梯形风仓，分流风仓的进风口设置在中空梯形风仓的小底端，出风口设置在中空梯形风仓的大底端。
进一步的，还包括风幕机；风幕机竖向设置在第一风仓与第二风仓之间。
进一步的，风幕机的出风口处设置有水雾喷淋系统及静电除尘装置。
进一步的，分流风仓的出风口处设置有节流阀。
本发明还提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风方法，具体包括以下步骤：
在隧道施工斜井与主洞交叉口处正上方设置分流风仓通风系统，并将第一风仓和第二风仓的出风端分别朝向主洞的两侧掌子面；利用一风源向分流风仓进行供风，分流风仓的出风分别向第一风仓和第二风仓进行供风；利用另一风源向第一风仓进行供风；调节分流风仓向第一风仓与第二风仓的供风量，使第一风仓的出风满足其中一侧掌子面的需风量要求，第二风仓的出风满足另一侧掌子面的需风量要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，通过设置两个独立风仓，利用分流风仓对两个独立风仓进行分流互补通风，有效缩短独头通风距离，对风机和风管的配置要求较低，在风机选型时提供更大的选择空间，有利于通风设备的多次循环利用；能够大幅度缩短独头通风的距离，有效降低通风阻力，降低通风能耗，削减施工通风设备运营成本；可用于隧道施工斜井两端的主洞施工长度相差较大的工程中，采用分流互补通风方式，调节主洞两侧掌子面的送风量，在满足施工通风要求的前提下，合理配置整体送风量，有效的提高风机整体利用率。
进一步的，通过设置风幕机，用于隧道施工斜井通风时，可有效隔绝两端的回风风流的相互作用，在斜井与主洞交汇处引导风流形成稳定的回流，降低风力损失，极大的有利于洞内污浊风流排出洞外。
进一步的，通过在风幕机出风口处增加细水雾喷淋系统和静电除尘装置，能够有效降低洞内粉尘浓度，优化洞内施工作业环境；与实体导流装置相比，风幕导流不占用施工空间，不会对正常施工的施工机械造成干扰，保证了隧道施工的正常运行。
进一步的，通过在第一进风支管和第二进风支管处设置节流阀，基于质量守恒定律，在分流风仓的进风量一定的情况下，出风总量不变；根据现场施工进度，动态控制两进风支管处节流阀的开启程度，可直接控制两风管的进风量，从而达到配给两侧风仓进风量的目的。
附图说明
图1为本发明所述的分流风仓通风系统的正视示意图；
图2为本发明所述的分流风仓通风系统的后视示意图；
图3为本发明所述的分流风仓通风系统的俯视图。
其中，1第一风仓，2第二风仓，3分流风仓，4第一通风管，5第二通风管，6第一风机，7第二风机，8第一进风支管，9第二进风支管，10节流阀，11风幕机。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，包括第一风仓1、第二风仓2、分流风仓3、第一通风管4、第二通风管5、第一风机6、第二风机7、第一进风支管8、第二进风支管9、节流阀10及风幕机11。
分流风仓3的一端设置有进风口，另一端设置出风口；分流风仓3的进风口与一风源连接，出风口分两路，其中一路与第一风仓1的进风端连接，另一路与第二风仓2的进风端连接；第一风仓1及第二风仓2对称设置，第一风仓1及第二风仓2均采用中空密闭式风仓；中空密闭式风仓的一侧设置进风端，另一侧设置出风端，且第一风仓1的出风端与第二风仓2的出风端背离设置。
第一风仓1的进风端包括第一进风口和第二进风口，第一进风口通过第一通风管4与另一风源连接，第二进风口通过第一进风支管8与分流风仓3的出风口一路连接；第二风仓2的进风端通过第二进风支管9与分流风仓3的出风口另一路连接。
第一进风支管8及第二进风支管9与分流风仓3的出风口之间分别设置有节流阀10；通过在第一进风支管8和第二进风支管9处设置节流阀10，基于质量守恒定律，在分流风仓3的进风量一定的情况下，出风总量不变；根据现场施工进度，动态控制两进风支管处节流阀的开启程度，可直接控制两进风支管的进风量，从而达到配给两侧风仓进风量的目的。
第一风机6设置在第一风仓1的出风端，第二风机7设置在第二风仓2的出风端；优选的，第一风机6和第二风机7均采用射流风机；当通风距离过长，供风风压不足时，采用射流风机对风流进行二次加压，保证新鲜风流顺利运送至主洞两侧的掌子面。
本发明优选的，分流风仓3采用中空梯形风仓，分流风仓3的进风口设置在中空梯形风仓的小底端，出风口设置在中空梯形风仓的大底端；分流风仓3采用中空梯形风仓，能够有效减小风仓通风风阻，减少风流损失。
风幕机11竖向设置在第一风仓1和第二风仓2之间，风幕机11采用整体式风幕机；在隧道斜井主洞施工通风时，通过在第一风仓1和第二风仓2的中间下方设置风幕机11，并将风幕机11设置在隧道斜井与主洞的交叉口处，形成动态风幕屏障，能够有效隔绝两端的回风风流的相互作用，在斜井与主洞交汇处引导风流形成稳定的回流，降低风力损失，极大的有利于洞内污浊风流排出洞外。
工作原理及通风方法
在隧道施工斜井与主洞交叉口处，设置本发明所述的分流风仓通风系统；使用时，将第一风仓和第二风仓的出风端背离设置，朝向主洞两侧的掌子面，并利用风管接引至对应掌子面；通过在隧道施工斜井洞口设置两台风机，作为两个独立风源；当开启送风时，洞外的两个独立风源通过第一通风管和第二通风管，分别向第一风仓和分流风仓送风；风流进入分流风仓后进行分流，分流后的风流其中一路利用第一进风支管进入第一风仓，另一路利用第二进风支管进去第二风仓；当主洞两侧掌子面的施工进度相差较大时，对应调节设置在第一进风支管和第二进风支管上的节流阀的开启程度，分流后的一部分风流汇入第一风仓，另一部分汇入第二风仓，以满足对不同施工距离下掌子面的需风量要求；同时，在隧道施工通风过程中，全程开启设置于第一风仓和第二风仓底部正中间位置的风幕机，在隧道施工斜井与主洞交叉口处形成风幕，有效隔绝两侧掌子面的污染回风风流，引导污染风流顺利通过隧道施工斜井，排出洞外；避免风流在隧道施工斜井与主洞交叉口处交汇，形成涡流，导致洞内粉尘浓度过高，作业环境变差。
本发明所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，一风源的风流经第一通风管4射入第一风仓1，另一风源的风流从隧道施工斜井通过第二通风管5射入分流风仓3；通过节流阀10控制分流风仓3出风口两路的出风量；根据现场实际使用需求，对第一风仓1及第二风仓2的进风量进行配置；第一风仓1中的风流经第一风机6加压射出，第二风机2中的风流经第二风机7加压射出；第一风机6和第二风机7的出风口分别通过通风软管送达掌子面；开启风幕机11，可在隧道断面内形成风幕阻隔两侧回风风流，引导回风风流形成稳定的通路。
本发明可根据主洞的两侧掌子面施工长度的不同合理配置送风量，有效缩短独头通风距离，利用风幕对风流形成有效的引导，梳理隧道内风流组织形式，对隧道施工斜井通风具有较强的指导意义。
实施例
如附图1-3所示，本实施例提供了一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，包括第一风仓1、第二风仓2、分流风仓3、第一通风管4、第二通风管5、第一风机6、第二风机7、第一进风支管8、第二进风支管9、节流阀10及风幕机11。
第一风仓1与第二风仓2对称设置，且分布位于隧道施工斜井与主洞交叉口处，并面向两侧掌子面出风；第一风仓1的一侧设置有进风端口，另一侧设置有出风端口；其中，第一风仓1的进风端口包括两个进风口；第二风仓1的一侧设置有进风端口，另一侧设置有出风端口；第一风仓1的出风端口与第二风仓2的出风端口背离设置。
分流风仓3设置在第一风仓1与第二风仓2之间，分流风仓3的一端设置有进风口，另一端设置出风口；其中，分流风仓3的出风口包括第一出风孔及第二出风孔。
第一风仓1的第一个进风口通过第一通风管4与第一风源连接，分流风仓3的进风口通过第二通风管5与第二风源连接；其中，第一通风管4及第二通风管5均采用通风软管。
第一风仓1的第二进风口通过第一进风支管8与分流风仓3的第一出风孔连接，第一进风支管8的端部设置节流阀10；第二风仓2的进风口通过第二进风支管9与分流风仓3的第二出风孔连接，第二进风支管9的端部设置节流阀10；其中，第一进风支管8及第二进风支管9均采用钢制通风管。
本实施例中，第一风仓1和第二风仓2均为中空的密闭刚体结构风仓，分流风仓3为钢制梯形分流风仓。
风幕机11竖向设置在第一风仓1和第二风仓2之间，风幕机11采用整体式风幕机。
本发明所述的分流风仓通风系统，针对特长隧道斜井施工通风时，独头通风距离较长，风流损失较大，两端需风量不均衡，风机整体利用率不高，斜井与主洞交汇处风流组织混乱，洞内施工作业环境较差等问题；本发明所述的分流风仓通风系统，使用分流互补的方式，将施工距离短的一侧掌子面的清洁风流导入另一侧掌子面，补充施工距离较长一侧的掌子面需风量；在不增设洞外风机的前提下，供给两侧掌子面的需风，可间接做到减少供风机数量降低能耗的作用；在隧道施工斜井与主洞交叉口处设置风幕机，利用所形成的风幕，隔绝两侧的污染回风风流在此处的交汇，引导风流顺利通过斜井排出洞外；可有效提高供风风机总体利用率，梳理洞内风流组织形式，改善洞内作业环境，降低整体通风能耗，降低施工通风维护及运营成本。
本发明所述的分流风仓通风系统中，各组件均可在施工现场根据实际尺寸进行预制，所有组件均可现场安装和拆卸，在施工结束后，可拆除并进行二次利用。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，包括第一风仓(1)、第二风仓(2)及分流风仓(3)；第一风仓(1)及第二风仓(2)均采用中空密闭式风仓，中空密闭式风仓的进风端和出风端分两侧设置，且第一风仓(1)的出风端与第二风仓(2)的出风端背离设置；
分流风仓(3)的一端设置有进风口，另一端设置有出风口；进风口与一风源连接，出风口分两路；其中一路与第一风仓(1)的进风端连接，另一路与第二风仓(2)的进风端连接；第一风仓(1)的进风端还与另一风源连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，第一风仓(1)的进风端包括第一进风口和第二进风口，第一风仓(1)的第一进风口通过第一通风管(4)与风源连接，第一风仓(1)的第二进风口通过第一进风支管(8)与分流风仓(3)的出风口连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，第二风仓(2)的进风端通过第二进风支管(9)与分流风仓(3)的出风口连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，还包括第一风机(6)及第二风机(7)，第一风机(6)设置在第一风仓(1)的出风端处，第二风机(7)设置在第二风机(2)的出风端处。
5.根据权利要求4所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，第一风机(6)及第二风机(7)均采用射流风机。
6.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，分流风仓(3)采用中空梯形风仓，分流风仓(3)的进风口设置在中空梯形风仓的小底端，出风口设置在中空梯形风仓的大底端。
7.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，还包括风幕机(11)；风幕机(11)竖向设置在第一风仓(1)与第二风仓(2)之间。
8.根据权利要求7所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，风幕机(11)的出风口处设置有水雾喷淋系统及静电除尘装置。
9.根据权利要求1所述的一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风系统，其特征在于，分流风仓(3)的出风口处设置有节流阀(10)。
10.一种用于隧道斜井施工的分流风仓通风方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
在隧道施工斜井与主洞交叉口处正上方设置分流风仓通风系统，所述分流风仓通风系统采用权利要求1-9任意一项所述的分流风仓通风系统；并将第一风仓和第二风仓的出风端分别朝向主洞的两侧掌子面；
利用一风源向分流风仓进行供风，分流风仓的出风分别向第一风仓和第二风仓进行供风；利用另一风源向第一风仓进行供风；调节分流风仓向第一风仓与第二风仓的供风量，使第一风仓的出风满足其中一侧掌子面的需风量要求，第二风仓的出风满足另一侧掌子面的需风量要求。
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