CN116085024A - 一种隧道通风系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工技术领域，具体地说，涉及一种隧道通风系统及方法。该系统包括，风仓组件、进风组件、第一送风组件、第二送风组件以及第一回风组件和第二回风组件。该方法基于上述系统实现。通过上述，能够较佳地实现送风风路和回风风路的布置。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体地说，涉及一种隧道通风系统及方法。
背景技术
高原地区铁路建设面临的首要问题就是高寒、高海拔、低气压的特殊气候条件。在高海拔隧道的建设中，面临最主要的一个难题就是施工人员的安全，尽管高原居民已经适应了在高原特殊环境劳动作业，但是高原地区地广人稀，劳动力稀少，在高原隧道建设中的大量施工作业人员均来自平原地区，施工人员除了需要面对同平原隧道建设中相同的施工环境问题，如机械噪音、爆破产生的粉尘及有害气体等常规问题外，高寒缺氧也将严重影响施工人员工作效率。特别是严重缺氧，将会导致施工人员产生严重高原反应，诱发工程安全事故，严重的影响了施工作业的顺利进行。
此外，在隧道施工过程中，还需要对隧道内的有害气体、粉尘浓度等进行控制，故需要进行通风设计。考虑到目前的隧道施工，首先是开挖斜井，而后进行正洞开挖，故需要对隧道施工的全流程的通风系统及方法进行设计。
发明内容
本发明提供了一种隧道通风系统，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
根据本发明的一种隧道通风系统，其包括，
风仓组件，其设置于隧道上层且位于斜洞与正洞的交叉口处，风仓组件内部形成密闭的风仓，风仓具有位于斜洞处的风仓进风区域、位于正洞大里程方向的风仓第一出风区域和位于正洞小里程方向的风仓第二出风区域；
进风组件，其连通风仓进风区域及外界，以用于将外界空气输送至风仓内；
第一送风组件，其包括通过第一轴流风机与风仓第一出风区域连接的第一送风管道，第一轴流风机用于将风仓处的空气输送至大里程掌子面处；
第二送风组件，其包括通过第二轴流风机与风仓第二出风区域连接的第二送风管道，第二轴流风机用于将风仓处的空气输送至小里程掌子面处；以及
第一回风组件和第二回风组件，第一回风组件包括第一射流风机，第二回风组件包括第二射流风机，第一射流风机和第二射流风机分别位于大里程掌子面处和小里程掌子面处且均位于隧道下层，第一射流风机和第二射流风机用于分别促进大里程掌子面处和小里程掌子面处空气流通至斜洞与正洞的交叉口处。
通过上述，能够较佳地实现送风风路和回风风路的布置；具体的，送风风路处，外界空气能够由进风组件输送至风仓组件处，而后通过第一送风组件和第二送风组件形成两条支路分别输送至大里程掌子面和小里程掌子面处；同时，通过第一回风组件和第二回风组件的设置，能够较佳地实现隧道内空气向外界的排出，以实现回风风路的设置。通过此种设置，较佳地保证了隧道施工过程中的通风设置。
作为优选，风仓内设置导流组件，导流组件包括导流板和第三射流风机；导流板用于对风仓第一出风区域和风仓第二出风区域进行隔断，且构造成使得风仓第一出风区域和风仓第二出风区域均与风仓进风区域分别形成第一出风区域进风口和第二出风区域进风口；第三射流风机具有2个且分别设于第一出风区域进风口和第二出风区域进风口处。通过上述，能够较佳地促进风仓内的空气向第一送风组件和第二送风组件处的流动，故而能够较佳地提升通风效果。
作为优选，风仓组件包括隔板和挡板，隔板用于形成风仓底面，挡板用于对风仓进风区域、风仓第一出风区域及风仓第二出风区域的开口端进行封堵。
通过上述，能够较佳地实现风仓的搭建。
作为优选，隔板通过设于隧道侧壁处的支架进行固定，支架通过锚钉进行固定。故而能够较佳地实现隔板的安装。
作为优选，隔板包括采用工字钢制作的框架，框架处设置多个采用槽钢制备的支撑梁，框架处铺设有板体。故而较佳地实现了隔板的制备。
作为优选，进风组件包括进风轴流风机和进风管道，进风轴流风机用于通过进风管道将外界空气输送至风仓进风区域处。故而较佳地实现外界空气自斜洞处的输送。
作为优选，进风轴流风机通过风机支架进行架高，进风管道通过吊索进行加固。故而较佳地实现了进风轴流风机及进风管道的固定设置。
作为优选，风机支架包括矩形门框，矩形门框内部上方设置拱形梁。故而较佳地实现了风机支架的构造。
本发明还提供了一种隧道通风方法，其通过任一上述的一种隧道通风系统实现隧道施工中的通风。故而能够较佳地实现隧道的通风。
附图说明
图1为实施例1中的隧道供氧系统的管路示意图；
图2为实施例1中的供氧主管道的布置示意图；
图3为实施例1中的休息室及休息室供氧管道310的布置平面图示意图；
图4为实施例1中的休息室及休息室供氧管道310的布置纵断面图示意图；
图5为实施例1中的休息室及休息室供氧管道310的布置横断面图示意图；
图6为实施例1中的衬砌台车输氧管道布置横断面图示意图；
图7为实施例1中的衬砌台车输氧管道布置纵断面图示意图；
图8为实施例1中的挂布台车输氧管道布置横断面图示意图；
图9为实施例1中的挂布台车输氧管道布置纵断面图示意图；
图10为实施例1中的开挖台车输氧管道布置横断面图示意图；
图11为实施例1中的开挖台车输氧管道布置纵断面图示意图；
图12为实施例1中的隧道供氧系统在实际运用时的部署示意图；
图13为实施例2中的一种隧道通风系统的布置示意图；
图14为实施例2中的风仓的布置示意图；
图15为实施例2中的隔板的布置示意图；
图16为实施例2中的隔板的结构示意图；
图17为实施例2中的进风组件的布置示意图；
图18为实施例2中的风机支架的结构示意图；
图19为实施例2中的斜洞施工阶段的布置示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
见于图1本实施例提供了一种隧道供氧系统，其包括，
制氧设备110，其设于隧道洞口处，以用于提供富氧空气；
供氧主管道120，其沿隧道开挖方向布置，以用于向隧道内输送富氧空气；
休息室供氧管道310，其设置于休息室处，以用于向休息室处输送富氧空气；
衬砌台车输氧管道，其设置于衬砌台车130处，以用于向衬砌台车130处输送富氧空气；
挂布台车输氧管道，其设置于挂布台车140处，以用于向挂布台车140处输送富氧空气；以及
开挖台车输氧管道，其设置于开挖台车150处，以用于向开挖台车150处输送富氧空气。
通过上述，能够较佳地针对隧道洞内施工复杂、机械人员需要大量供氧的特性，较佳地实现对隧道内的可行、稳定地供氧，提稿了施工效率，保障了施工人员的身体健康和隧道的正常施工。
本实施例中，制氧设备110采用变压吸附制氧设备110。故而能够较佳地实现富氧空气的提供。
本实施例中，变压吸附制氧设备110能够直接采用现有的PSA系列制氧机。
见于图2，供氧主管道120沿隧道侧壁设置且采用不锈钢管。故而能够较佳地实现富养空气的输送。
见于图3-5，休息室供氧管道310通过三通接头320及阀门330接入供氧主管道120，休息室供氧管道310处设置多个面罩式吸氧口410。通过此种设置，能够较佳在隧道内的空气污浊的情况下，为施工人员提供应急躲避的场所。
其中，面罩式吸氧口410用于为现有的吸氧面罩设备提供接口，阀门330的设置，能够在休息室内无人时，关闭休息室供氧管道310，以降低富氧空气的损耗。
见于图6及7，衬砌台车输氧管道包括沿环向设置的衬砌台车输氧主管道610及沿纵向设置的多个衬砌台车输氧支管道620，衬砌台车输氧主管道610通过第一软管630接入供氧主管道120；所述多个衬砌台车输氧支管道620均接入衬砌台车输氧主管道610，衬砌台车输氧支管道620处形成有多个第一供氧接口710。故而能够较佳地实现，对衬砌台车处施工人员的供氧。
其中，第一供氧接口710用于提供现有口鼻氧气面罩的接口，通过为施工人员配置口鼻氧气面罩，故而能够较佳地在施工时，通过将口鼻氧气面罩接入第一供氧接口710，实现富氧空气的实时供给。
见于图8及9，挂布台车输氧管道包括沿环向设置的挂布台车输氧主管道810及沿纵向设置的多个挂布台车输氧支管道820，挂布台车输氧主管道810通过第二软管830接入供氧主管道120；所述多个挂布台车输氧支管道820均接入挂布台车输氧主管道810，挂布台车输氧支管道820处形成有多个第二供氧接口910。故而能够较佳地实现，对挂布台车处施工人员的供氧。
其中，第二供氧接口910用于提供现有口鼻氧气面罩的接口，通过为施工人员配置口鼻氧气面罩，故而能够较佳地在施工时，通过将口鼻氧气面罩接入第二供氧接口910，实现富氧空气的实时供给。
见于图10及图11，开挖台车输氧管道包括沿环向设置的开挖台车输氧主管道1010及沿纵向设置的多个开挖台车输氧支管道1020，开挖台车输氧主管道1010通过第三软管1030接入供氧主管道120；所述多个开挖台车输氧支管道1020均接入开挖台车输氧主管道1010，开挖台车输氧支管道1020处形成有多个氧气弥散口1130。故而能够较佳地实现，对开挖台车处施工人员的供氧。
本实施例中，通过直接弥散的方式对掌子面施工区域进行供氧，故而能够较佳地适应掌子面施工人员较为集中、通风较差且距离洞口最远的特征，实现较佳地富氧空气供给。
基于本实施例的所提供的系统，本实施例还提供了一种隧道供氧方法，见于图12，其包括：
在隧道洞口处设置制氧气设备安装区域，并在氧气设备安装区域处设置制氧设备110以提供富氧空气；
沿隧道开挖方向(纵向)布置供氧主管道120，以进行富氧空气向隧道内的输送；
在衬砌施工完成区域处，间隔设置休息室，休息室内设置休息室供氧管道310；
在衬砌台车施工区域处，设置衬砌台车输氧管道，以向衬砌台车处的施工人员提供富氧空气；
在挂布台车施工区域处，设置挂布台车输氧管道，以向挂布台车处的施工人员提供富氧空气；
在掌子面施工区域处，设置开挖台车输氧管道，以向掌子面处的施工人员提供富氧空气。
通过上述方法，能够较佳结合隧道的不同施工区域的特征，实现多方位、多形式相结合的供氧方案，故而能够较佳地保证隧道内的充分供氧。
其中，休息室能够每间隔500m设置1个，且休息室与隧道间能够设置隔离幕帘420。
此外，仰拱台车施工区域处，考虑到作业人员的活动范围较大，故能够采用便携式制氧设备如氧气包、氧气罐等方式实现独立供氧。
此外，在本实施例的方法中，还需要对制氧设备110的供氧量Q进行设计。具体地，Q＝α*Q*。其中，α为安全系数，本实施例中能够取1.2；Q*为需氧量。
其中，需氧量Q*能够以掌子面施工区域处的弥散供氧需氧量Q1和隧道内作业人员的需氧量Q2进行计算，即Q*＝Q1+Q2。
其中，
其中，VF为所需提供富氧空气的区域的面积，a％为所需提供富氧空气的区域的每小时氧含量提升的体积百分比，R0为供氧主管道120处的出氧口氧气浓度(％)，K1为空间密封性修正系数。
本实施例中，以掌子面开挖面积83.6平方米为例，在保证10m的弥散供氧区域时，则VF为836立方米。以海拔4500m处的氧气浓度为11.93％、需要达到的氧气浓度为14.46％为例，则a％为2.53％。R0为已知值，以93％为例；K1以取1.67为例，则Q1约为37.98(m3/h)。
其中，
其中，QR为单人每小时耗氧流量(m3/h)，本实施例中以0.24m3/h为例；nR为隧道内最大作业人员数量，本实施例中以48人为例；故而，Q2约为12.39(m3/h)。
通过本实施例中的系统及方法，能够较佳地通过理论计算，实现对隧道内的充分供氧。
实施例2
见于图13及图14，本实施例提供了一种隧道通风系统，其包括，
风仓组件1310，其设置于隧道上层且位于斜洞与正洞的交叉口处，风仓组件1310内部形成密闭的风仓1410，风仓1410具有位于斜洞处的风仓进风区域1311、位于正洞大里程方向的风仓第一出风区域1312和位于正洞小里程方向的风仓第二出风区域1313；
进风组件1320，其连通风仓进风区域1311及外界，以用于将外界空气输送至风仓1410内；
第一送风组件1330，其包括通过第一轴流风机1331与风仓第一出风区域1312连接的第一送风管道1332，第一轴流风机1331用于将风仓1410处的空气输送至大里程掌子面处；
第二送风组件1340，其包括通过第二轴流风机1341与风仓第二出风区域1313连接的第二送风管道1342，第二轴流风机1341用于将风仓1410处的空气输送至小里程掌子面处；以及
第一回风组件和第二回风组件，第一回风组件包括第一射流风机1333，第二回风组件包括第二射流风机1343，第一射流风机1333和第二射流风机1343分别位于大里程掌子面处和小里程掌子面处且均位于隧道下层，第一射流风机1333和第二射流风机1343用于分别促进大里程掌子面处和小里程掌子面处空气流通至斜洞与正洞的交叉口处。
通过上述，能够较佳地实现送风风路和回风风路的布置；具体的，送风风路处，外界空气能够由进风组件1320输送至风仓组件1310处，而后通过第一送风组件1330和第二送风组件1340形成两条支路分别输送至大里程掌子面和小里程掌子面处；同时，通过第一回风组件和第二回风组件的设置，能够较佳地实现隧道内空气向外界的排出，以实现回风风路的设置。通过此种设置，较佳地保证了隧道施工过程中的通风设置。
本实施例中，风仓1410内设置导流组件，导流组件包括导流板1351和第三射流风机1352；导流板1351用于对风仓第一出风区域1312和风仓第二出风区域1313进行隔断，且构造成使得风仓第一出风区域1312和风仓第二出风区域1313均与风仓进风区域1311分别形成第一出风区域进风口1361和第二出风区域进风口1362；第三射流风机1352具有2个且分别设于第一出风区域进风口1361和第二出风区域进风口1362处。
通过上述，能够较佳地促进风仓1410内的空气向第一送风组件1330和第二送风组件1340处的流动，故而能够较佳地提升通风效果。
本实施例中，风仓组件1310包括隔板1420和挡板1430，隔板1420用于形成风仓1410底面，挡板1430用于对风仓进风区域1311、风仓第一出风区域1312及风仓第二出风区域1313的开口端进行封堵。
通过上述，能够较佳地实现风仓1410的搭建。
见于图15，隔板1420通过设于隧道侧壁处的支架1510进行固定，支架1510通过锚钉1520进行固定。故而能够较佳地实现隔板1420的安装。
见于图16，隔板1420包括采用工字钢制作的框架1610，框架1610处设置多个采用槽钢制备的支撑梁1620，框架1610处铺设有板体1630。故而较佳地实现了隔板1420的制备。
见于图17，进风组件1320包括进风轴流风机1710和进风管道1720，进风轴流风机1710用于通过进风管道1720将外界空气输送至风仓进风区域1311处。故而较佳地实现外界空气自斜洞处的输送。
本实施例中，进风轴流风机1710通过风机支架1740进行架高，进风管道1720通过吊索1730进行加固。故而较佳地实现了进风轴流风机1710及进风管道1720的固定设置。
见于图18，风机支架1740包括矩形门框1810，矩形门框1810内部上方设置拱形梁1820。故而较佳地实现了风机支架1740的构造。
此外，本实施例还提供了一种隧道通风方法，其通过上述的一种隧道通风系统实现隧道施工中的通风。故而能够较佳地实现隧道的通风。
本实施例的一种隧道通风方法具体包括如下。
一、斜洞施工阶段
见于图19，此时首先架设风机支架1740，而后完成进风轴流风机1710和进风管道1720的铺设，该阶段中，进风管道1720随斜洞施工进度进行加长；
二、正洞施工阶段
在斜洞与正洞的交叉口施工完毕后，布设风仓组件1310，并完成进风组件1320与风仓组件1310的组装，而后随正洞的施工进度对第一送风组件1330、第二送风组件1340、第一回风组件和第二回风组件进行铺设。
实施例3
本实施例提供了一种隧道供气系统其具有实施例1中的供氧系统和实施例2中的通风系统。
容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的一个或几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实施例所示的也只是本发明的实施方式的部分，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种隧道通风系统，其特征在于：包括，
风仓组件(1310)，其设置于隧道上层且位于斜洞与正洞的交叉口处，风仓组件(1310)内部形成密闭的风仓(1410)，风仓(1410)具有位于斜洞处的风仓进风区域(1311)、位于正洞大里程方向的风仓第一出风区域(1312)和位于正洞小里程方向的风仓第二出风区域(1313)；
进风组件(1320)，其连通风仓进风区域(1311)及外界，以用于将外界空气输送至风仓(1410)内；
第一送风组件(1330)，其包括通过第一轴流风机(1331)与风仓第一出风区域(1312)连接的第一送风管道(1332)，第一轴流风机(1331)用于将风仓(1410)处的空气输送至大里程掌子面处；
第二送风组件(1340)，其包括通过第二轴流风机(1341)与风仓第二出风区域(1313)连接的第二送风管道(1342)，第二轴流风机(1341)用于将风仓(1410)处的空气输送至小里程掌子面处；以及
第一回风组件和第二回风组件，第一回风组件包括第一射流风机(1333)，第二回风组件包括第二射流风机(1343)，第一射流风机(1333)和第二射流风机(1343)分别位于大里程掌子面处和小里程掌子面处且均位于隧道下层，第一射流风机(1333)和第二射流风机(1343)用于分别促进大里程掌子面处和小里程掌子面处空气流通至斜洞与正洞的交叉口处。
2.根据权利要求1所述的一种隧道通风系统，其特征在于：风仓(1410)内设置导流组件，导流组件包括导流板(1351)和第三射流风机(1352)；导流板(1351)用于对风仓第一出风区域(1312)和风仓第二出风区域(1313)进行隔断，且构造成使得风仓第一出风区域(1312)和风仓第二出风区域(1313)均与风仓进风区域(1311)分别形成第一出风区域进风口(1361)和第二出风区域进风口(1362)；第三射流风机(1352)具有2个且分别设于第一出风区域进风口(1361)和第二出风区域进风口(1362)处。
3.根据权利要求1所述的一种隧道通风系统，其特征在于：风仓组件(1310)包括隔板(1420)和挡板(1430)，隔板(1420)用于形成风仓(1410)底面，挡板(1430)用于对风仓进风区域(1311)、风仓第一出风区域(1312)及风仓第二出风区域(1313)的开口端进行封堵。
4.根据权利要求3所述的一种隧道通风系统，其特征在于：隔板(1420)通过设于隧道侧壁处的支架(1510)进行固定，支架(1510)通过锚钉(1520)进行固定。
5.根据权利要求3所述的一种隧道通风系统，其特征在于：隔板(1420)包括采用工字钢制作的框架(1610)，框架(1610)处设置多个采用槽钢制备的支撑梁(1620)，框架(1610)处铺设有板体(1630)。
6.根据权利要求1所述的一种隧道通风系统，其特征在于：进风组件(1320)包括进风轴流风机(1710)和进风管道(1720)，进风轴流风机(1710)用于通过进风管道(1720)将外界空气输送至风仓进风区域(1311)处。
7.根据权利要求6所述的一种隧道通风系统，其特征在于：进风轴流风机(1710)通过风机支架(1740)进行架高，进风管道(1720)通过吊索(1730)进行加固。
8.根据权利要求6所述的一种隧道通风系统，其特征在于：风机支架(1740)包括矩形门框(1810)，矩形门框(1810)内部上方设置拱形梁(1820)。
9.一种隧道通风方法，其通过权利要求1-8中任一所述的一种隧道通风系统实现隧道施工中的通风。
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| CN202211662300.7A CN116085024A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种隧道通风系统及方法 |
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