CN116357370A - 一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统及通风方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统及通风方法，通风系统包括设置在隧道左洞进口处的第一风机、右洞进口处的第四风机、服务隧道进口处的第二风机和第三风机，每只风机的风口处分别接有风管，风管沿主洞洞体、服务隧道的洞体或横通道延伸至隧道的各个施工工作面。本发明通过在服务隧道向两侧主洞增设横通道，增加左右主洞工作面，实现长隧短打，缩短工期，隧道左右主洞通过横通道与服务隧道相互连通，送风时可实现超特长隧道多工作面同时供风。

Description

一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统及通风方法

技术领域

本发明属于隧道技术领域，具体涉及一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统及通风方法。

背景技术

在隧道及地下工程的施工阶段，通风是掌子面与外界进行空气交换的必需途径，是为作业人员提供新鲜空气及维持机电设备正常运行必不可少的保障措施，通风常常对整个工程的施工方案和施工组织设计起不可忽视的甚至是决定性的作用，尤其对于处于复杂环境的长大隧道，必需保证洞内充足风量，稀释降低洞内有害物质的浓度并将污浊空气排出洞外，避免对人员健康造成伤害和灾害的发生。长大隧道施工过程中，为实现长隧短打，缩短工期的目的，通常从服务隧道向两侧主洞开设横通道，增加左右主洞工作面，多工作面同时施工的情况对隧道施工通风提出了更大的难题，现有的多工作面同时供风的通风方法仅考虑到双洞施工情况下四个工作面的同时通风情况，不能满足左右主洞加中导洞的超特长隧道多工作面同时供风的需求，超特长隧道多工作面施工中的通风问题已成为影响此类隧道工程施工的关键因素之一，对施工进度具有较大限制。

因此，亟需设计一种适用于超特长隧道多工作面施工的通风模式，实现特长隧道多工作面同时供风，改善洞内作业环境，提高施工安全，服务于现有超特长隧道多工作面的施工通风，并为其他长大隧道施工通风提供参考。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统及方法，由横通道将隧道左洞、右洞与服务隧道相互连通，送风时可实现超特长隧道多工作面同时供风的目的，有助于改善工作面作业环境，提高隧道施工安全。

本发明的技术方案如下：

一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统，所述的超特长隧道包括主洞和服务隧道，主洞包括隧道左洞和隧道右洞，服务隧道位于隧道左洞和隧道右洞之间，隧道左洞和隧道右洞之间有与隧道方向垂直并贯穿服务隧道的横通道，其特征在于：所述的通风系统包括设置在隧道左洞进口处的第一风机、右洞进口处的第四风机、服务隧道进口处的第二风机和第三风机，每只风机的风口处分别接有风管，风管沿主洞洞体、服务隧道的洞体或横通道延伸至隧道的各个施工工作面。

上述用于超特长隧道多工作面施工的通风系统中，风机安装在洞口外部，与洞口的距离不小于30m。

上述用于超特长隧道多工作面施工的通风系统中，风管末端距施工掌子面的距离不大于15m。

上述用于超特长隧道多工作面施工的通风系统中，风管由PVC塑纤布和拉链式接头制作，悬挂在拱腰位置并延伸至隧道工作面。

一种用于超特长隧道多工作面施工的通风方法，其特征在于：

【1】五工作面通风模式：

第一风机经风管将新鲜风输送至左洞第一工作面，第四风机经风管将新鲜风输送至右洞第一工作面；

第二风机经过风管向隧道内压入的新鲜风在第一横通道处发生分流，一部分沿服务隧道由风管输送至服务隧道工作面，另一部分沿第一横通道由风管输送至左洞第二工作面，二者形成的污染风均通过服务隧道排出；

第三风机将新鲜风经过风管沿服务隧道与第一横通道最终压入到右洞第二工作面，右洞第二工作面处的污染风经服务隧道排出；

【2】七工作面通风模式：

第一风机经风管将新鲜风输送至左洞第一工作面，第四风机经风管将新鲜风输送至右洞第一工作面；

第二风机经风管向隧道内压入的新鲜风在第一横通道处发生分流，一部分沿第一横通道由风管输送至左洞第二工作面，另一部分沿服务隧道经第二横通道时再次发生分流，分别到达服务隧道工作面以及沿第二横通道由风管输送至左洞第三工作面；

第三风机经过风管向隧道内压入的新鲜风也在第一横通道处发生分流，一部分沿第一横通道由风管输送至右洞第二工作面，另一部分沿服务隧道经第二横通道输送至右洞第三工作面；

左洞第二工作面、左洞第三工作面、右洞第二工作面、右洞第三工作面以及服务隧道工作面的污染风均通过服务隧道排出。

本发明具有的有益技术效果如下：

一、本发明提出了一种适用于超特长隧道多工作面施工的通风模式，通过在服务隧道向两侧主洞增设横通道，增加左右主洞工作面，实现长隧短打，缩短工期，隧道左右主洞通过横通道与服务隧道相互连通，送风时可实现超特长隧道多工作面同时供风。

二、本发明提出的多工作面施工的通风模式扩大了压入式通风机在隧道通风中的作用范围，最大程度的利用了风机送入的新鲜空气，充分的稀释了隧道内受污染空气，节约施工通风能耗，同时避免了风流紊乱，回风流涌向掌子面，污染物无法排除等通风问题，有助于改善洞内作业环境，提高隧道施工安全。

附图说明

图1为本发明隧道结构及施工原理示意图；

图2为本发明隧道施工过程中三工作面通风模式示意图；

图3为本发明隧道施工过程中五工作面通风模式示意图；

图4为本发明隧道施工过程中七工作面通风模式示意图；；

附图标记如下：1—第一风机；2—第二风机；3—第四风机；4—新鲜风；5—风管；6—污染风；7—左洞第一工作面；8—服务隧道工作面；9—右洞第一工作面；10—隧道左洞；11—服务隧道；12—隧道右洞；13—左洞第二工作面；14—第一横通道；15—右洞第二工作面；16—第三风机；17—左洞第三工作面；18—右洞第三工作面；35—第二横通道。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明提供了一种适用于超特长隧道多工作面的施工通风模式，整个隧道包括用于通车的主洞(左洞和右洞)和中间的服务隧道，施工过程中，服务隧道采用TBM硬岩掘进机施工，两侧的主洞采用钻爆法施工，以TBM服务隧道掘进为关键线路，利用TBM能够在硬岩中快速掘进的特点，实现TBM超前施工。服务隧道与左右主洞相比，施工断面小，掘进速度快，因此可合理从服务隧道向两侧主洞开设横通道，增加左右主洞工作面，实现长隧短打，缩短工期。

隧道左洞10、服务隧道11、隧道右洞12以及主洞内新增工作面的通风方式均为压入式通风。在隧道左洞、右洞洞口位置分别安置第一风机1和第四风机3，服务隧道洞口位置安置第二风机2和第三风机16，风机连接有柔性风管，可选择耐久性强、涂敷层密实的材料制作的风管和密封性能好的接头以起到减少漏风和降低风阻风管的作用，一般选用选取由PVC塑纤布和拉链式接头制作的风管，风管悬挂在拱腰位置并延伸至隧道工作面，挂设风管要平、直、顺，以减少风管的局部阻力。根据规范，风管送风口距掌子面距离不宜大于15m，风机安装位置在洞口外部，距洞口的距离不小于30m，以避免回风污染。风机不断向各工作面输送新鲜空气使得三个工作面的气压处在高于当地大气压力的状态，在压力差的作用下洞内的污浊风6沿隧道洞身经洞口排出，从而改善洞内作业环境，提高隧道施工安全。

根据施工步骤，超特长隧道多工作面施工通风可划分为三个阶段：

(1)三工作面通风模式

隧道开挖初始阶段，左右主洞与服务隧道均采用独头压入式通风，如图2所示，隧道左洞10进口设置第一风机1连接风管5供应左洞第一工作面7；服务隧道11进口左侧设置第二风机2连接风管5供应服务隧道工作面8；隧道右洞12进口设置第四风机3连接风管5供应右洞第一工作面9。通风时，第一风机1、第二风机2、第四风机3经风管5分别向隧道左洞10、服务隧道11和隧道右洞12持续压入新鲜风4，使三个工作面的气压处在高于当地大气压力的状态，在压力差的作用下洞内的污浊风6沿隧道洞身经洞口排出，从而改善洞内作业环境，提高隧道施工安全。

(2)五工作面通风模式

为了实现长隧短打，需通过服务隧道在左右洞内增开工作面，新增开的工作面通风将由服务隧道11通风管道输送。如图3所示，隧道左洞10进口设置第一风机1连接风管5供应左洞第一工作面7；服务隧道11进口左侧设置第二风机2连接风管5分别供应左洞第二工作面13及服务隧道工作面8；服务隧道11进口右侧设置第三风机16连接风管5供应右洞第二工作面15；隧道右洞12进口设置第四风机3连接风管5供应右洞第一工作面9。通风时，第一风机1和第四风机3分别经过风管5向左洞第一工作面7和右洞第一工作面9输送新鲜风4，并把污染风6沿隧道洞身压出；第二风机2经过风管5向隧道内压入的新鲜风4在第一横通道14处发生分流，一部分沿服务隧道11由风管5输送至服务隧道工作面8，另一部分沿第一横通道14由风管5输送至左洞第二工作面13，二者形成的污染风6均通过服务隧道11排出；服务隧道11进口右侧新增置的第三风机将新鲜风4经过风管5沿服务隧道11与第一横通道14最终压入到右洞第二工作面15，右洞第二工作面15处的污染风6经服务隧道11排出。

此通风模式采用压入式通风方法，第一风机1供风给左洞第一工作面7，第四风机3供风给右洞第一工作面9；第二风机2供风给服务隧道工作面8和左洞第二工作面13；第三风机16供风给右洞第二工作面15。隧道左右主洞通过横通道与服务隧道相互连通，送风时可实现超特长隧道多工作面同时供风，风机不断向各工作面输送新鲜空气使得各工作面的气压处在高于当地大气压力的状态，在压力差的作用下将洞内的污染空气经隧道洞口排出，

同时在服务隧道向两侧主洞增设横通道的方法，增加了左右主洞工作面，可实现长隧短打，有效地缩短了工期，节约施工成本。

(3)七工作面通风模式

为缩短工期，从服务隧道11向两侧主洞增设横通道，开辟左洞第三工作面17、右洞第三工作面18。如图4所示，隧道左洞10进口设置第一风机1连接风管5供应左洞第一工作面7；服务隧道11进口左侧设置第二风机2分连接风管5别供应左洞第二工作面13、左洞第三工作面17及服务隧道工作面8；服务隧道11进口右侧设置第三风机16连接风管5供应右洞第二工作面15、右洞第三工作面18；隧道右洞12进口设置第四风机3连接风管5供应右洞第一工作面9。通风时，第一风机1和第四风机3分别经过风管5向左洞第一工作面7和右洞第一工作面9输送新鲜风4，并把污染风6沿隧道洞身压出；第二风机2经过风管5向隧道内压入的新鲜风4在第一横通道14处发生分流，一部分沿第一横通道14由风管5输送至左洞第二工作面13，另一部分沿服务隧道11经第二横通道35时再次发生分流，分别到达服务隧道工作面8以及沿第二横通道35由风管5输送至左洞第三工作面17；第三风机16经过风管5向隧道内压入的新鲜风4也在第一横通道14处发生分流，一部分沿第一横通道14由风管5输送至右洞第二工作面15，另一部分沿服务隧道11经第二横通道35输送至右洞第三工作面18。左洞第二工作面13、左洞第三工作面17、右洞第二工作面15、右洞第三工作面18以及服务隧道工作面的污染风6均通过服务隧道11排出。

此通风模式采用压入式通风方法，第一风机1供风给左洞第一工作面7，第四风机3供风给右洞第一工作面9；第二风机2供风给左洞第二工作面13、服务隧道工作面8以及左洞第三工作面17；第三风机16供风给右洞第二工作面15和右洞第三工作面18。当各工作面的气压大于外界气压时，污染风在压力差的作用下被排出隧道。此通风模式在服务隧道向两侧主洞增设横通道，增加左右主洞工作面，可实现长隧短打及超特长隧道多工作面同时供风，同时扩大了压入式通风机在隧道通风中的作用范围，最大程度的利用了风机送入的新鲜空气，充分的稀释了隧道内受污染空气，节约施工通风能耗。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种用于超特长隧道多工作面施工的通风系统，所述的超特长隧道包括主洞和服务隧道，主洞包括隧道左洞(10)和隧道右洞(12)，服务隧道(11)位于隧道左洞(10)和隧道右洞(12)之间，隧道左洞(10)和隧道右洞(12)之间有与隧道方向垂直并贯穿服务隧道(11)的横通道，其特征在于：所述的通风系统包括设置在隧道左洞进口处的第一风机(1)、右洞进口处的第四风机(3)、服务隧道进口处的第二风机(2)和第三风机(16)，每只风机的风口处分别接有风管(5)，风管(5)沿主洞洞体、服务隧道的洞体或横通道延伸至隧道的各个施工工作面。

2.根据权利要求1所述的用于超特长隧道多工作面施工的通风系统，其特征在于：风机安装在洞口外部，与洞口的距离不小于30m。

3.根据权利要求1所述的用于超特长隧道多工作面施工的通风系统，其特征在于：风管末端距施工掌子面的距离不大于15m。

4.根据权利要求1所述的用于超特长隧道多工作面施工的通风系统，其特征在于：风管(5)由PVC塑纤布和拉链式接头制作，悬挂在拱腰位置并延伸至隧道工作面。

5.利用权利要求1至4任意之一所述的用于超特长隧道多工作面施工的通风系统进行通风的方法，其特征在于，当采用五工作面通风模式时：

第一风机(1)经风管(5)将新鲜风(4)输送至左洞第一工作面(7)，第四风机(3)经风管(5)将新鲜风(4)输送至右洞第一工作面(9)；

第二风机(2)经过风管(5)向隧道内压入的新鲜风(4)在第一横通道(14)处发生分流，一部分沿服务隧道(11)由风管(5)输送至服务隧道工作面(8)，另一部分沿第一横通道(14)由风管(5)输送至左洞第二工作面(13)，二者形成的污染风(6)均通过服务隧道(11)排出；

第三风机(16)将新鲜风(4)经过风管(5)沿服务隧道(11)与第一横通道(14)最终压入到右洞第二工作面(15)，右洞第二工作面(15)处的污染风(6)经服务隧道(11)排出。

6.利用权利要求1至4任意之一所述的用于超特长隧道多工作面施工的通风系统进行通风的方法，其特征在于，当采用七工作面通风模式时：

第一风机(1)经风管(5)将新鲜风(4)输送至左洞第一工作面(7)，第四风机(3)经风管(5)将新鲜风(4)输送至右洞第一工作面(9)；

第二风机(2)经风管(5)向隧道内压入的新鲜风(4)在第一横通道(14)处发生分流，一部分沿第一横通道(14)由风管(5)输送至左洞第二工作面(13)，另一部分沿服务隧道(11)经第二横通道(35)时再次发生分流，分别到达服务隧道工作面(8)以及沿第二横通道(35)由风管(5)输送至左洞第三工作面(17)；

第三风机(16)经过风管(5)向隧道内压入的新鲜风也在第一横通道(14)处发生分流，一部分沿第一横通道(14)由风管(5)输送至右洞第二工作面(15)，另一部分沿服务隧道(11)经第二横通道(35)输送至右洞第三工作面(18)；

左洞第二工作面(13)、左洞第三工作面(17)、右洞第二工作面(15)、右洞第三工作面(18)以及服务隧道工作面(8)的污染风均通过服务隧道(11)排出。

Images