CN113565553B - 一种通风系统及通用式瓦斯隧道综合快速处置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道工程技术领域，公开了一种通风系统及通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，包括送风系统、风管系统和移动监控处置车；送风系统包括送风机和软质送风筒，软质送风筒的一端连接送风机，软质送风筒的另一端沿着隧道顶部设置在掌子面处；风管系统包括风机、主风管和连接主风管的多组支风管，主风管沿隧道两侧的底部设置，风机设置在隧道外且连接主风管，每组支风管包括侧墙支风管和底板支风管；移动监控处置车上设置有瓦斯浓度监测器、喷雾降尘杆、扇型抽吸式通风系统和操作臂。本发明能够实现准确预测瓦斯隧道地质、快速清除瓦斯气体、多点位实时监测瓦斯浓度、喷雾降尘的功能，保障瓦斯隧道快速安全施工。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种通风系统及通用式瓦斯隧道综合快速处置系统。
背景技术
隧道工程属地下密闭空间结构，围岩中瓦斯气体一旦泄露后果将不堪设想。我国西南地区油气储量丰富，瓦斯地质隧道工程屡见不鲜，瓦斯隧道施工期间火灾、爆炸事故亦常有发生。据已有施工经验及文献资料，瓦斯隧道现有施工技术尚存在如下问题：
(1)施工通风方式稍欠合理。施工通风是瓦斯隧道病害处置的核心方法，合理设置通风方式可快速降低瓦斯浓度。现有技术基本采用单只软质风管进行压入式送风，致掌子面处高浓度瓦斯稀释不均匀，拱脚、墙角、底板、二衬台车处瓦斯易产生聚集。对于特长隧道难以快速降低洞内瓦斯气体整体浓度。
(2)施工通风强度略有不足。现有瓦斯隧道多通过提升送风风速进行病害处置，但由于存在风筒弯道能量衰减、沿程阻力损失、风筒漏气等客观问题，致送风风速、风量并不足以稀释洞内瓦斯气体，特别是对于特长瓦斯隧道工程。
(3)施工通风响应速度偏慢。施工隧道发生瓦斯突涌后，现场单位难以形成快速有效的响应机制，期间造成瓦斯浓度二次上升，加大施工风险。
(4)超前预报实施略显不足。采用雷达、钻孔进行地质超前预报时会延误现场施工工序，故现场地质预报实施工作往往不充分，为瓦斯隧道施工埋下隐患。
(5)瓦斯浓度监测不准确。施工隧道内部瓦斯气体呈不均匀状态分布，且容易在拱脚、墙角、拱顶、坍穴处堆积，现有隧道瓦斯监测体系难以有效满足监测精度。
(6)粉尘与瓦斯难以同步快速处置。隧道爆破施工后瓦斯逸出，施工现场难以同步快速降尘、降气。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通风系统及通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，用以克服现有瓦斯隧道施工时所存在的通风方式不合理、通风强度不足、通风响应不及时、地质超前预报不充分、瓦斯浓度监测不准确、粉尘与瓦斯难以同步快速处置的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种通风系统，包括送风系统和风管系统，所述的送风系统包括送风机和软质送风筒，所述软质送风筒的一端连接送风机，所述软质送风筒的另一端沿着隧道顶部设置在掌子面处；
所述的风管系统包括风机、主风管和连接主风管的多组支风管，所述的主风管沿隧道两侧的底部设置，所述风机设置在隧道外且连接主风管，所述主风管上包括主风管外接口；
所述每组支风管包括侧墙支风管和底板支风管，所述的侧墙支风管上设置有侧墙支风管排式支管，所述的侧墙支风管排式支管的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的底板支风管上设置有底板支风管排式支管，所述的底板支风管排式支管的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的侧墙支风管排式支管和底板支风管排式支管的出风口处设有孔口滤网，所述的侧墙支风管和底板支风管上设置有瓦斯浓度监测器。
进一步的，所述的伸缩式吸风筒包括控制臂、风筒壁、挡板和气密橡胶，所述的风筒壁包括三层且风筒壁从底层到顶层的直径递减，所述的中间层和顶层风筒壁的底部外侧均设置有气密橡胶，所述的底层和中间层风筒壁的顶部设置有挡板，所述的控制臂连接在顶层风筒壁和液压千斤顶之间，所述的每层风筒壁上均设置有壁面气孔，所述的壁面气孔上设置有壁面气孔滤网。
进一步的，主风管上还设置有侧墙支风管接口和底板支风管接口，所述的主风管外接口、侧墙支风管接口和底板支风管接口结构相同，所述的侧墙支风管接口包括连接口侧壁、U型卡槽和连接口垫块，所述的U型卡槽设置在连接口侧壁内，所述的连接口垫块在连接口侧壁外，所述连接口垫块上设置有螺纹；
所述的侧墙支风管、底板支风管以及气箱外接口均设置有连接插头，所述连接插头包括螺帽、插头本体、环形挡块和多个环形橡胶圈，所述螺帽套设在插头本体上，所述插头本体连接侧墙支风管、底板支风管以及气箱外接口的出口处，所述的环形挡块设置侧墙支风管、底板支风管以及气箱外接口的出口处，所述的多个环形橡胶圈均匀套设在插头本体上，所述的插头本体与U型卡槽的形状匹配。
进一步的，所述的支风管包括三组，在掌子面后1m～3m处和掌子面后 5m～8m处分别设置一组支风管，且这两组支风管的侧墙支风管排式支管的开口朝向和底板支风管排式支管的开口朝向均为掌子面侧，第三组支风管设置在隧道内的二衬台车前方，该组支风管的侧墙支风管排式支管的开口朝向和底板支风管排式支管的开口朝向均为隧道口侧。
进一步的，所述的送风机设置在风机底座上，所述的风机底座能够升降和移动。
一种通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，包括通风系统和移动监控处置车；
所述的移动监控处置车上设置有瓦斯浓度监测器、喷雾降尘杆、扇型抽吸式通风系统和操作臂，所述的扇型抽吸式通风系统包括气箱，所述气箱的顶部均匀设置有多个伸缩式吸风筒，每个伸缩式吸风筒旁设置有液压千斤顶，所述气箱的侧面设置有气箱外接口，所述的气箱外接口与主风管外接口相匹配。
进一步的，所述的操作臂包括依次连接的底部限位套筒、从动齿轮、竖向液压泵、横向液压泵、气压泵和转头，所述的转头内设置有方形插座，所述的转头通过限位钉安装在操作臂上，所述的操作臂还包括主动齿轮和电动马达，所述主动齿轮连接第一电动马达固定在移动监控处置车的车厢顶板上。
进一步的，所述的操作臂用于连接预报钻头或预报天线。
更进一步的，所述的预报钻头包括第一方形插头、钻杆基座、钻头本体、传动皮带和第二电动马达，所述的第一方形插头与方形插座形状匹配，所述钻杆基座设置在第一方形插头上，所述钻头本体设置在钻杆基座上且钻头本体通过传动皮带与第二电动马达连接。
更进一步的，所述的预报天线包括第二方形插头、夹臂基座、夹板、转轴、夹板弹簧和天线本体，所述的第二方形插头与方形插座形状匹配，所述夹臂基座设置在第二方形插头上，所述夹板设置在夹臂基座上，所述夹板包括两块且两块夹板通过转轴固定，所述的两块夹板间连接有夹板弹簧，所述天线本体通过夹板夹持。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
(1)采用拱顶两台风机送风，保证瓦斯隧道送风量，快速稀释瓦斯浓度。
(2)通过侧墙硬质风管抽吸瓦斯气体，有效避免隧道内轮廓边缘、底板及二衬台车处瓦斯浓度堆积。
(3)硬质风管采用分节段拼装形式，可随掌子面掘进逐步续接。硬质主风管上设有侧墙、底板接风口及外接口，依据现场情况在适宜部位安设支风管，实现精准有效降尘。
(4)硬质风管可实现吸风、送风两种功能。对于高浓度瓦斯必须采取抽吸式，低浓度瓦斯可依据现场情况采取抽吸式或送风式。
(5)侧墙与底板支风管、主风管端头均安设瓦斯浓度实时监测系统，实现瓦斯浓度精准监测与风险等级评价，反馈于降气操作与隧道施工。
(6)对于特长瓦斯隧道、高浓度瓦斯隧道、瓦斯突涌隧道、斜井开辟的掌子面逸出瓦斯，移动监控处置车可直接将高浓度瓦斯气体运移至洞外，实现快速高效降气，并避免隧道内瓦斯气体二次堆积。
(7)移动监控处置车配有地质雷达超前预报、超前钻孔装置，实现物探、钻探相结合，保证瓦斯隧道地质超前预报准确性。
(8)移动监控处置车的厢体尾部装有喷雾杆，实现隧道内降尘、降气同步进行。
(9)移动监控处置车具备独立的动力系统、方向系统、刹车系统，瓦斯涌出后可进行快速机动与响应。
(10)采用可升降、可移动式风机底座，施工通风中便于调整风机位置并满足不同隧道断面形式，亦便于风机安装与拆卸。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为主风管和支风管结构示意图；
图3为侧墙、底板支风管连接口结构示意图；
图4为分节段主风管搭接结构示意图；
图5为主风管外接口结构示意图；
图6为移动监控处置车结构示意图；
图7为扇型抽吸式通风系统结构示意图；
图8为扇型抽吸式通风系统横剖面图；
图9为伸缩式风筒结构示意图；
图10为伸缩式风筒三维结构示意图；
图11为操作臂装置结构示意图；
图12为地质超前预报钻头结构图；
图13为预报天线结构图；
图中标号代表：1-掌子面；2-道路路面；3-侧墙；4-主风管；5-风机；6- 移动监控处置车；7-软质送风筒；8-送风机；9-风机支架；
4.1-一节段主风管；4.2-外接口；4.3-侧墙支风管接口；4.4-底板支风管接口；4.5-侧墙支风管；4.6-侧墙支风管排式支管；4.7-底板支风管；4.8-底板支风管排式支管；4.9-孔口滤网；
6.1-喷雾降尘杆；6.2-扇型抽吸式通风系统；6.3-操作臂；6.4-气压泵；6.5- 液压泵；6.6-操作平台；6.7-轮胎；6.8-操作室；6.9-电源；6.10-水箱；6.11-车厢平台；
7.1-螺帽；7.2-插头本体；7.3-环形挡块；7.4-环形橡胶圈；7.5-螺帽卡头
8.1-连接口侧壁；8.2-U型卡槽；8.3连接口垫块；
6.2.1-伸缩式吸风筒；6.2.2-液压千斤顶；6.2.3-外接口；6.2.4-阀门；6.2.5- 气箱；
6.2.1.1-控制臂；6.2.1.2-风筒壁；6.2.1.3-挡板；6.2.1.4-圆环形气密橡胶；6.2.1.5-壁面气孔；6.2.1.6-壁面气孔滤网；
6.3.1.1-底部限位套筒；6.3.1.2-从动齿轮；6.3.1.3-竖向液压泵；6.3.1.4-横向液压泵；6.3.1.5-气压泵；6.3.1.6-转头；6.3.1.7-限位钉；6.3.1.8-方形插座； 6.3.1.9-主动齿轮；6.3.1.10-第一电动马达；6.3.1.11-车厢顶板；
6.3.2-预报钻头；6.3.2.1-第一方形插头；6.3.2.2-钻杆基座；6.3.2.3-钻头本体；6.3.2.4-传动皮带；6.3.2.5-第二电动马达；
6.3.3-预报天线；6.3.3.1-第二方形插头；6.3.3.2-夹臂基座；6.3.3.3-夹板；6.3.3.4-转轴；6.3.3.5-夹板弹簧；6.3.3.6-天线本体。
具体实施方式
首先对本发明中出现的技术词语进行解释：
二衬台车：道二次衬砌模筑台车，是一种用来进行立模浇筑隧道二次衬砌混凝土结构的台车机械。
瓦斯浓度标准：《瓦斯隧道施工安全技术规范》中规定，瓦斯溢出速度为 0.5m3/min属低瓦斯浓度隧道、1.0m3/min为中瓦斯隧道、1.5m3/min为高瓦斯浓度隧道。
粉尘浓度标准：每立方米空气中，含有10％以上游离二氧化硅的粉尘必须在2mg以下。
在本实施例中公开了一种通风系统包括送风系统和风管系统；
所述的送风系统包括送风机8和软质送风筒9，所述软质送风筒9的一端连接送风机8，所述软质送风筒9的另一端沿着隧道顶部设置在掌子面处；
所述的风管系统包括风机5、主风管4和连接主风管4的多组支风管，所述的主风管4沿隧道两侧的底部设置，所述风机5设置在隧道外且连接主风管 4，所述主风管4上包括主风管外接口4.2；
所述每组支风管包括侧墙支风管4.5和底板支风管4.7，所述的侧墙支风管4.5上设置有侧墙支风管排式支管4.6，所述的侧墙支风管排式支管4.6的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的底板支风管4.7上设置有底板支风管排式支管4.8，所述的底板支风管排式支管4.8的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的侧墙支风管排式支管4.6和底板支风管排式支管4.8的出风口处设有孔口滤网4.9，所述的侧墙支风管4.5和底板支风管4.7上设置有瓦斯浓度监测器。
在本实施例中公开了一种通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，包括上述实施例的通风系统和移动监控处置车；
所述的送风系统包括送风机8和软质送风筒9，所述软质送风筒9的一端连接送风机8，所述软质送风筒9的另一端沿着隧道顶部设置在掌子面处；
如图1所示，两段软质送风筒9中间的风筒省略画出，主要为避免风筒与图中线条混淆，随着隧道不断向前开挖，软质送风筒9也需不断向前续接，保证软质送风筒9端头始终靠近掌子面，以此对掌子面进行通风除尘、清除瓦斯，在隧道拱顶上隔段设置吊环，软质送风筒9穿过拱顶一系列吊环进行固定。
所述的风管系统包括风机5、主风管4和连接主风管4的多组支风管，所述的主风管4沿隧道两侧的底部设置，所述风机5设置在隧道外且连接主风管 4，所述主风管4上包括主风管外接口4.2；
风机5具备送风、吸风两种功能，主风管4设置为硬质风管，低浓度瓦斯状态下，两侧风管一般为吸风状态，也可进行送风。比如隧道掘进长度较短、隧道属于直线隧道时，两侧风管即可送风，废气统一可由洞口排出。但对于掘进长度较长，隧道为曲线隧道，或者由斜井掘进的隧道，洞口难以快速有效排除废气，则此时两侧风管采用吸风，协助清除洞内废气。
所述每组支风管包括侧墙支风管4.5和底板支风管4.7，所述的侧墙支风管4.5上设置有侧墙支风管排式支管4.6，所述的侧墙支风管排式支管4.6的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的底板支风管4.7上设置有底板支风管排式支管4.8，所述的底板支风管排式支管4.8的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的侧墙支风管排式支管4.6和底板支风管排式支管4.8的出风口处设有孔口滤网4.9，所述的侧墙支风管4.5和底板支风管4.7上设置有瓦斯浓度监测器；
所述的移动监控处置车上设置有瓦斯浓度监测器、喷雾降尘杆6.1、扇型抽吸式通风系统6.2和操作臂6.3，所述的扇型抽吸式通风系统6.2包括气箱 6.2.5，所述气箱6.2.5的顶部均匀设置有多个伸缩式吸风筒6.2.1，每个伸缩式吸风筒6.2.1旁设置有液压千斤顶6.2.2，所述气箱6.2.5的侧面设置有气箱外接口6.2.3，气箱外接口6.2.3上设置有阀门6.2.4，所述的气箱外接口6.2.3与主风管外接口4.2相匹配。
瓦斯隧道施工过程中，隧道洞内特征位置均设置有瓦斯浓度实时监测器，洞外设置有集中监控室，当隧道内瓦斯浓度超过一定阀值时(报警阀值可由现场管理人员结合实际情况设置，规范中规定0.5m3/min为低瓦斯浓度)，监控系统即会实施报警，移动监控处置车方可在报警后进入瓦斯隧道内部。
具体的，送风机8、风机5各有两台，风机5在隧道左右各一台，如图1 所示。
具体的，所述的伸缩式吸风筒6.2.1包括控制臂6.2.1.1、风筒壁6.2.1.2、挡板6.2.1.3和气密橡胶6.2.1.4，所述的风筒壁6.2.1.2包括三层且风筒壁6.2.1.2 从底层到顶层的直径递减，所述的中间层和顶层风筒壁6.2.1.2的底部外侧均设置有气密橡胶6.2.1.4，所述的底层和中间层风筒壁6.2.1.2的顶部设置有挡板6.2.1.3，所述的控制臂6.2.1.1连接在顶层风筒壁6.2.1.2和液压千斤顶6.2.2 之间，所述的每层风筒壁6.2.1.2上均设置有壁面气孔6.2.1.5，所述的壁面气孔上6.2.1.5设置有壁面气孔滤网6.2.1.6。
具体的，主风管4上还设置有侧墙支风管接口4.3和底板支风管接口4.4，所述的主风管外接口4.2、侧墙支风管接口4.3和底板支风管接口4.4结构相同，所述的侧墙支风管接口4.3包括连接口侧壁8.1、U型卡槽8.2和连接口垫块 8.3，所述的U型卡槽8.2设置在连接口侧壁8.1内，所述的连接口垫块8.3在连接口侧壁8.1外，所述连接口垫块8.3上设置有螺纹；
所述的侧墙支风管4.5、底板支风管4.7以及气箱外接口6.2.3均设置有连接插头，所述连接插头包括螺帽7.1、插头本体7.2、环形挡块7.3和多个环形橡胶圈7.4，所述螺帽7.1套设在插头本体7.2上，所述插头本体7.2连接侧墙支风管4.5、底板支风管4.7以及气箱外接口6.2.3的出口处，所述的环形挡块 7.3设置侧墙支风管4.5、底板支风管4.7以及气箱外接口6.2.3的出口处，所述的多个环形橡胶圈7.4均匀套设在插头本体7.2上，所述的插头本体7.2与U 型卡槽8.2的形状匹配。
优选的，瓦斯隧道通风后掌子面拱顶浓度最低，边缘、底板处浓度偏高。掌子面后20m内瓦斯浓度逐步下降，20m后瓦斯浓度基本处于平稳状态，二衬台车处会因断面收缩造成瓦斯浓度堆积。故所述的支风管包括三组，在掌子面后1m～3m处和掌子面后5m～8m处分别设置一组支风管，且这两组支风管的侧墙支风管排式支管4.6的开口朝向和底板支风管排式支管4.8的开口朝向均为掌子面侧，第三组支风管设置在隧道内的二衬台车前方，该组支风管的侧墙支风管排式支管4.6的开口朝向和底板支风管排式支管4.8的开口朝向均为隧道口侧。
采用掌子面侧或隧道口侧安装，主要是为精准稀释高浓度区域瓦斯，比如掌子面处瓦斯浓度高，则必须采用掌子面侧安装。但如果随着送风筒送风，致使掌子面处瓦斯浓度被稀释，但掌子面后方因某些原因导致隧道断面收缩，致使后方区域瓦斯浓度升高，比如放置二衬台车机械，此时就需采用隧道口侧安装。吸收后方瓦斯气体。
具体的，所述的送风机8设置在风机底座9上，所述的风机底座9能够升降和移动。
具体的，所述的操作臂6.3为L型，所述的操作臂6.3包括依次连接的底部限位套筒6.3.1.1、从动齿轮6.3.1.2、竖向液压泵6.3.1.3、横向液压泵6.3.1.4、气压泵6.3.1.5和转头6.3.1.6，所述的转头6.3.1.6内设置有方形插座6.3.1.8，所述的转头6.3.1.6通过限位钉6.3.1.7安装在操作臂6.3.1上，所述的操作臂 6.3.1还包括主动齿轮6.3.1.9和电动马达6.3.1.10，所述主动齿轮6.3.1.9连接第一电动马达6.3.1.10固定在移动监控处置车的车厢顶板上。
具体的，所述的操作臂6.3用于连接预报钻头6.3.2或预报天线6.3.3。
优选的，所述的预报钻头6.3.2包括第一方形插头6.3.2.1、钻杆基座6.3.2.2、钻头本体6.3.2.3、传动皮带6.3.2.4和第二电动马达6.3.2.5，所述的第一方形插头6.3.2.1与方形插座6.3.8形状匹配，所述钻杆基座6.3.2.2设置在第一方形插头6.3.2.1上，所述钻头本体6.3.2.3设置在钻杆基座6.3.2.2上且钻头本体 6.3.2.3通过传动皮带6.3.2.4与第二电动马达6.3.2.5连接。
优选的，所述的预报天线6.3.3包括第二方形插头6.3.3.1、夹臂基座6.3.3.2、夹板6.3.3.3、转轴6.3.3.4、夹板弹簧6.3.3.5和天线本体6.3.3.6，所述的第二方形插头6.3.3.1与方形插座6.3.8形状匹配，所述夹臂基座6.3.3.2设置在第二方形插头6.3.3.1上，所述夹板6.3.3.3设置在夹臂基座6.3.3.2上，所述夹板6.3.3.3包括两块且两块夹板通过转轴6.3.3.4固定，所述的两块夹板6.3.3.3间连接有夹板弹簧6.3.3.5，所述天线本体6.3.3.6通过夹板6.3.3.3夹持。
具体的，本实施例中天线本体6.5.6采用美国GSSI地质雷达探测系统的 100M雷达天线。
进行瓦斯隧道地质超前预报时，可将移动监控处置车以倒退方式行驶至掌子面，将地质雷达天线夹臂安装于L型操作臂6.3上，旋转L型操作臂6.3使雷达天线密贴于掌子面，探测前方瓦斯地质。拆除天线夹臂，安装预报钻头实施钻孔探测。实现瓦斯隧道地质超前预报的物探、钻探相结合。
具体的，所述的移动监控处置车包括独立的方向系统、动力系统、刹车系统，隧道瓦斯气体逸出时，可迅速将处置车机动至掌子面位置进行降尘、降气操作。
具体的，所述的移动监控处置车还包括操作平台6.6和车厢平台6.11，所述操作平台6.6下设置有轮胎6.7，所述操作平台6.6上设置有气压泵6.4、液压泵6.5、操作室6.8、电源6.9和水箱6.10，所述的车厢平台6.11上设置有喷雾降尘杆6.1、扇型抽吸式通风系统6.2和操作臂6.3。
具体的，扇型抽吸式风杆包括前后两组，按梅花桩形式布设，呈现前后插空形态，提高瓦斯气体抽吸效率。移动监控处置车以倒退方式行驶至掌子面位置，根据现场掌子面形状确定各千斤顶伸缩量，以此控制每根扇型抽吸式风杆伸缩形态，适应不同隧道断面。快速接连硬质风管外接口与移动处置车气箱外接口，打开气箱阀门抽吸瓦斯气体。
由于喷雾降尘杆、扇型抽吸式风杆均设置在车辆厢体，以倒退方式进入隧道结构，便于降尘、降瓦斯系统最大贴近掌子面。另外便于瓦斯清除过程中车辆的前后移动。最后隧道内部空间狭窄，不便于车辆掉头，当瓦斯气体处理完毕后，车辆可直接驶离隧道。
具体的，移动监控处置车工作时，需去除侧墙、底板支风管，并通过螺帽卡头将各支风管口进行封闭，目的是为了确保移动车抽吸时的抽吸风压强度，使得处置车集中高效抽吸隧道高浓度瓦斯。待处置车操作完毕后，将各支风管进行再次连接，由支风管进行抽吸或送风稀释。
具体的，本实施例中，瓦斯浓度监测器采用吉联达科技隧道气体监测系统。
本发明的工作过程如下：
(1)隧道施工通风前期，准备抽吸式硬质主、支风管，软质送风筒，若干台抽吸式风机及送风机。制作送风机底座，检查移动式瓦斯处置车的气压泵、液压泵、水箱、蓄电瓶是否运行正常。
(2)将移动监控处置车以倒退方式行驶至掌子面，将地质雷达天线夹臂安装于L型操作臂上，旋转L型操作臂使雷达天线密贴于掌子面，探测前方瓦斯地质。拆除天线夹臂，安装超前预报钻头实施钻孔探测。
(3)瓦斯隧道施工掘进5m后，在隧道洞口外架设升降式风机底座及两台送风机，风机固定完成后利用支腿上的液压千斤顶与滚轮将其移动至适宜位置，送风机应距掌子面5m～10m。
(4)沿隧道两侧墙角分节段拼装硬质抽吸式风管，风管端头距掌子面不宜大于1m。通过硬质风管抽吸洞内高浓度瓦斯气体。抽吸式风机距隧道洞口不应小于60m，且架设抽吸式风机位置处不应有任何遮挡。
(5)靠近掌子面处分别安装2～4组侧墙与底板支风管，均采用正向式安装，用于抽吸掌子面扩散瓦斯。二衬台车处分别安设1组支风管，用于吸收二衬台车处因断面骤变而积聚的瓦斯，该处支风管采用反向式安装。结合现场实际施工情况酌情在瓦斯积聚处增设侧墙、底板支风管。
(6)当隧道瓦斯属中、高等级浓度时，或施工隧道属长、特长隧道，亦或斜井所开辟的施工掌子面，需将移动监控处置车两组扇型风管分别接连左、右侧硬质抽吸式风管，集中抽吸掌子面高浓度瓦斯，避免隧道内瓦斯二次堆积。抽吸操作完毕后拆除移动监控处置车连接管，安装侧墙、底板支风管，开启拱顶两台送风机，实现断面中心送风、边缘吸风的组合通风形式。
(7)对于低浓度瓦斯隧道可采取拱顶两台风机同时送风，两侧硬质风管接连移动监控处置车进行送风，快速联合清除掌子面瓦斯。当掌子面瓦斯浓度处于可控状态后，拆除移动监控处置车连接管，连接侧墙、底板支风管抽吸隧道内轮廓边缘瓦斯气体。
(8)侧墙与底板支风管、主风管端头均安设瓦斯浓度实时监测系统，实现瓦斯浓度精准监测与风险等级评价，反馈于降气操作与隧道施工。
(9)采用仪器进行现场监测，或由现场施工人员视觉可见度及自身呼吸舒适度进行判断。若施工现场粉尘浓度偏大，则通过喷雾杆，可实现隧道内降尘和降气。喷雾降尘杆主要针对隧道爆破后，粉尘浓度较高，尚来不及排出时，需立即开启喷雾降尘杆，实现隧洞内快速降尘。当降尘完毕后，停止喷雾。
(10)瓦斯处置完毕后，可将移动监控处置车停靠至隧道内闲余位置，便于后期快速响应。
Claims (9)
1.一种通风系统，其特征在于，包括送风系统和风管系统；
所述的送风系统包括送风机(8)和软质送风筒(9)，所述软质送风筒(9)的一端连接送风机(8)，所述软质送风筒(9)的另一端沿着隧道顶部设置在掌子面处；
所述的风管系统包括风机(5)、主风管(4)和连接主风管(4)的多组支风管，所述的主风管(4)沿隧道两侧的底部设置，所述风机(5)设置在隧道外且连接主风管(4)，所述主风管(4)上包括主风管外接口(4.2)；
每组支风管包括侧墙支风管(4.5)和底板支风管(4.7)，所述的侧墙支风管(4.5)上设置有侧墙支风管排式支管(4.6)，所述的侧墙支风管排式支管(4.6)的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的底板支风管(4.7)上设置有底板支风管排式支管(4.8)，所述的底板支风管排式支管(4.8)的开口朝向为掌子面侧或隧道口侧，所述的侧墙支风管排式支管(4.6)和底板支风管排式支管(4.8)的出风口处设有孔口滤网(4.9)，所述的侧墙支风管(4.5)和底板支风管(4.7)上设置有瓦斯浓度监测器；
主风管(4)上还设置有侧墙支风管接口(4.3)和底板支风管接口(4.4)，所述的主风管外接口(4.2)、侧墙支风管接口(4.3)和底板支风管接口(4.4)结构相同，所述的侧墙支风管接口(4.3)包括连接口侧壁(8.1)、U型卡槽(8.2)和连接口垫块(8.3)，所述的U型卡槽(8.2)设置在连接口侧壁(8.1)内，所述的连接口垫块(8.3)在连接口侧壁(8.1)外，所述连接口垫块(8.3)上设置有螺纹；
所述的侧墙支风管(4.5)、底板支风管(4.7)以及气箱外接口(6.2.3)均设置有连接插头，所述连接插头包括螺帽(7.1)、插头本体(7.2)、环形挡块(7.3)和多个环形橡胶圈(7.4)，所述螺帽(7.1)套设在插头本体(7.2)上，所述插头本体(7.2)连接侧墙支风管(4.5)、底板支风管(4.7)以及气箱外接口(6.2.3)的出口处，所述的环形挡块(7.3)设置侧墙支风管(4.5)、底板支风管(4.7)以及气箱外接口(6.2.3)的出口处，所述的多个环形橡胶圈(7.4)均匀套设在插头本体(7.2)上，所述的插头本体(7.2)与U型卡槽(8.2)的形状匹配。
2.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述的支风管包括三组，在掌子面后1m～3m处和掌子面后5m～8m处分别设置一组支风管，且这两组支风管的侧墙支风管排式支管(4.6)的开口朝向和底板支风管排式支管(4.8)的开口朝向均为掌子面侧，第三组支风管设置在隧道内的二衬台车前方，该组支风管的侧墙支风管排式支管(4.6)的开口朝向和底板支风管排式支管(4.8)的开口朝向均为隧道口侧。
3.如权利要求1所述的通风系统，其特征在于，所述的送风机(8)设置在风机底座(9)上，所述的风机底座(9)能够升降和移动。
4.一种通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项所述的通风系统和移动监控处置车(6)；
所述的移动监控处置车(6)上设置有瓦斯浓度监测器、喷雾降尘杆(6.1)、扇型抽吸式通风系统(6.2)和操作臂(6.3)，所述的扇型抽吸式通风系统(6.2)包括气箱(6.2.5)，所述气箱(6.2.5)的顶部均匀设置有多个伸缩式吸风筒(6.2.1)，每个伸缩式吸风筒(6.2.1)旁设置有液压千斤顶(6.2.2)，所述气箱(6.2.5)的侧面设置有气箱外接口(6.2.3)，所述的气箱外接口(6.2.3)与主风管外接口(4.2)相匹配。
5.如权利要求4所述的通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，所述的伸缩式吸风筒(6.2.1)包括控制臂(6.2.1.1)、风筒壁(6.2.1.2)、挡板(6.2.1.3)和气密橡胶(6.2.1.4)，所述的风筒壁(6.2.1.2)包括三层且风筒壁(6.2.1.2)从底层到顶层的直径递减，中间层和顶层风筒壁(6.2.1.2)的底部外侧均设置有气密橡胶(6.2.1.4)，所述的底层和中间层风筒壁(6.2.1.2)的顶部设置有挡板(6.2.1.3)，所述的控制臂(6.2.1.1)连接在顶层风筒壁(6.2.1.2)和液压千斤顶(6.2.2)之间，每层风筒壁(6.2.1.2)上均设置有壁面气孔(6.2.1.5)，所述的壁面气孔上(6.2.1.5)设置有壁面气孔滤网(6.2.1.6)。
6.如权利要求4所述的通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，所述的操作臂(6.3)包括依次连接的底部限位套筒(6.3.1.1)、从动齿轮(6.3.1.2)、竖向液压泵(6.3.1.3)、横向液压泵(6.3.1.4)、气压泵(6.3.1.5)和转头(6.3.1.6)，所述的转头(6.3.1.6)内设置有方形插座(6.3.1.8)，所述的转头(6.3.1.6)通过限位钉(6.3.1.7)安装在操作臂(6.3.1)上，所述的操作臂(6.3.1)还包括主动齿轮(6.3.1.9)和电动马达(6.3.1.10)，所述主动齿轮(6.3.1.9)连接第一电动马达(6.3.1.10)固定在移动监控处置车的车厢顶板上。
7.如权利要求4所述的通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，所述的操作臂(6.3)用于连接预报钻头(6.3.2)或预报天线(6.3.3)。
8.如权利要求7所述的通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，所述的预报钻头(6.3.2)包括第一方形插头(6.3.2.1)、钻杆基座(6.3.2.2)、钻头本体(6.3.2.3)、传动皮带(6.3.2.4)和第二电动马达(6.3.2.5)，所述的第一方形插头(6.3.2.1)与方形插座(6.3.8)形状匹配，所述钻杆基座(6.3.2.2)设置在第一方形插头(6.3.2.1)上，所述钻头本体(6.3.2.3)设置在钻杆基座(6.3.2.2)上且钻头本体(6.3.2.3)通过传动皮带(6.3.2.4)与第二电动马达(6.3.2.5)连接。
9.如权利要求7所述的通用式瓦斯隧道综合快速处置系统，其特征在于，所述的预报天线(6.3.3)包括第二方形插头(6.3.3.1)、夹臂基座(6.3.3.2)、夹板(6.3.3.3)、转轴(6.3.3.4)、夹板弹簧(6.3.3.5)和天线本体(6.3.3.6)，所述的第二方形插头(6.3.3.1)与方形插座(6.3.8)形状匹配，所述夹臂基座(6.3.3.2)设置在第二方形插头(6.3.3.1)上，所述夹板(6.3.3.3)设置在夹臂基座(6.3.3.2)上，所述夹板(6.3.3.3)包括两块且两块夹板通过转轴(6.3.3.4)固定，所述的两块夹板(6.3.3.3)间连接有夹板弹簧(6.3.3.5)，所述天线本体(6.3.3.6)通过夹板(6.3.3.3)夹持。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Qing Inventor after: Yang Yongbin Inventor after: Fan Yongqiang Inventor after: Gao Weizheng Inventor after: Xue Wenfei Inventor before: Yang Yongbin Inventor before: Fan Yongqiang Inventor before: Wang Qing Inventor before: Gao Weizheng Inventor before: Xue Wenfei |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |