CN210333675U - 一种泥水盾构有害气体收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种泥水盾构有害气体收集装置，在盾构机前中盾的顶部设置导气装置，所述导气装置分别与盾构机中的泥水仓和气垫仓相连通且导气装置与集气装置的上部相连通，集气装置的上部与转运装置相连通，集气装置的下部与主排浆管相连通，集气装置与控制系统相连接。本实用新型能够及时将盾构掘进地层中的有害气体进行收集，然后转运到隧道外进行处理，大大降低有害气体在施工隧道中的含量，提高泥水盾构在富含有害气体地层施工的安全性，整体装置安装方便，操作简单，具有很好的推广应用前景。

Description

一种泥水盾构有害气体收集装置

技术领域

本实用新型涉及盾构内有害气体处理的技术领域，尤其涉及一种泥水盾构有害气体收集处理装置。

背景技术

随着盾构施工技术的发展，采用盾构机开挖的隧道工程越来越多。但是在有些隧道项目的地质勘测中发现地层中存在大量有害气体，主要为甲烷和一氧化碳。按照《铁路瓦斯隧道技术规范》要求，甲烷浓度小于0.3%，一氧化碳浓度小于30PPM才算安全；甲烷浓度大于5%即可引发爆炸，一氧化碳浓度达到200PPM即可危及人身安全。有害气体的存在给盾构机的施工带来不少的安全隐患，因为隧道施工一般都存在空气流通不畅的情况，目前隧道施工主要采用强通风、多检测等手段来对有害气体进行稀释，降低安全风险；但是有害气体还是存在于已开挖的隧道里面，安全隐患依然存在。

实用新型内容

针对目前隧道施工中有采用强通风、多检测等手段进行有害气体的处理，整体排风设备繁杂的技术问题使得隧道内有害气体的处理效果并不理想，本实用新型提出一种泥水盾构有害气体收集处理装置。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种泥水盾构有害气体收集装置，在盾构机前中盾的顶部设置导气装置，所述导气装置分别与盾构机中的泥水仓和气垫仓相连通且导气装置与集气装置的上部相连通，集气装置的上部与转运装置相连通，集气装置的下部与主排浆管相连通，主排浆管与气垫仓的下部相连通，集气装置与控制系统相连接。

优选地，所述导气装置包括两组导气管，两组导气管相连通，两组导气管分别与泥水仓和气垫仓相连通且两组导气管均与集气装置相连通。

优选地，所述两组导气管上均设有通气阀。

优选地，所述集气装置设置在拖车上。

优选地，所述集气装置包括集气罐，集气罐设置在拖车上，集气罐的上部通过进气阀与导气装置中的两组导气管相连通，集气罐的上部与转运装置相连通，集气罐的下部与主排浆管相连通；所述集气罐上设有液位检测装置、第一压力检测装置和有害气体浓度检测装置，集气罐内设有第二压力检测装置，进气阀、液位检测装置、第二压力检测装置和有害气体浓度检测装置均与控制系统相连接。

优选地，所述集气罐通过排浆支管与主排浆管相连通，排浆支管上设有排浆阀，排浆阀与控制系统中的上位机相连接；所述集气罐通过气体压缩装置与转运装置相连通。

优选地，所述液位检测装置包括液位检测仪，第一压力检测装置包括压力检测表，第二压力检测装置包括压力传感器，有害气体浓度检测装置包括有害气体浓度检测仪，液位检测仪、压力传感器和有害气体浓度检测仪均与控制系统中的上位机相连接。

优选地，所述液位检测仪的设置数量为至少两组且两组液位检测仪分别集气罐上不同高度处。

优选地，所述转运装置包括转运车，转运车上设有储气罐，储气罐通过气体压缩装置与集气罐相连通；所述储气罐上设有压力检测仪。

本实用新型的有益效果：本实用新型结合控制系统，对集气罐上的有害气体检测装置检测信息实时处理，能够及时对盾构掘进地层中的有害气体进行收集处理，然后转运到隧道外进行处理，大大降低有害气体在施工隧道中的含量，提高泥水盾构在富含有害气体地层施工的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1中导气装置的结构示意图。

图3为图1中集气装置的结构示意图。

图4为图1中转运装置的结构示意图。

图中，1为导气装置，2为集气装置，3为转运装置，4为通气阀，5为液位检测仪，6为集气罐，7为压力检测表，8为有害气体浓度检测仪，9为压力传感器，10为气体压缩装置，11为储气罐，12为主排浆管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种泥水盾构有害气体收集装置，本装置在大直径泥水盾构（直径10米以上）和常规泥水盾构（直径6米左右）都可以使用，结构简单在盾构机前中盾的顶部设置导气装置1，所述导气装置1分别与盾构机中的泥水仓和气垫仓相连通且导气装置1与集气装置2相连通，主要是因为甲烷和一氧化碳密度都比空气小，有利于有害气体排出。泥水盾构正常掘进时，在泥水仓顶部或多或少存在部分气体，其他大部分被泥浆充满；如图2所示，导气装置1包括两组导气管，两组导气管相连通，两组导气管分别与泥水仓和气垫仓相连通且两组导气管均与集气装置2的上部相连通，导气管连接开挖仓和气垫仓，哪个仓里有有害气体均可进行收集，然后处理，两组导气管上均设有通气阀4，通气阀4为手动阀，可方便工作人员对管路连通情况进行切换，方便操作。

导气管的主要作用是以下2点：1、将泥水仓顶部的气体排出，从而使泥水仓里尽可能多的充满泥浆，满足盾构掘进施工要求。如果此部分气体不存在有害气体，也可将其排放到气垫仓里面去；2、如果长时间在富含有害气体的地层施工，为了防止气垫仓中存在大量有害气体，也可通过SAMSON系统向气垫仓补气，通过导气管向外排气对气垫仓内气体进行置换，从而降低有害气体浓度。

如图3所示，集气装置2的上部与转运装置3相连通，集气装置2的下部与主排浆管12相连通，主排浆管12与泥水仓的下部相连通，集气装置2设置在拖车合适位置上，集气装置2与控制系统相连接，集气装置2包括集气罐6，集气罐6设置在拖车上，集气罐6通过进气阀与导气装置1中的两组导气管相连通，集气罐6分别与主排浆管12和转运装置3相连通；所述集气罐6上设有液位检测装置、第一压力检测装置和有害气体浓度检测装置，集气罐内设有第二压力检测装置，进气阀、液位检测装置、第二压力检测装置和有害气体浓度检测装置均与控制系统相连接，液位检测装置包括液位检测仪5，第一压力检测装置包括压力检测表7，第二压力检测装置包括压力传感器9，有害气体浓度检测装置包括有害气体浓度检测仪8，若地层中的气体进入到开挖仓，但是通过集气罐有害气体浓度检测仪判断气体不是有害气体，可将此气体通过输气管道排放到气垫仓内，作为气垫仓保压气体使用，对集气罐内部的有害气体浓度进行检测，液位检测仪5、压力传感器9和有害气体浓度检测仪8均与控制系统中的上位机连接。

工作人员打开通气阀后，有害气体通过导气管被排放到集气罐6中，在收集有害气体的同时，如果泥水仓里的泥浆太满，也会有部分泥浆进入集气罐6中并存在其底部，上部为有害气体。所述液位检测仪5的设置数量为至少两组且两组液位检测仪5分别设置在集气罐上不同高度处，在不同位置有液位检测，如发现液位一直升高，则可判断泥水仓里不存在气体，可停止气体收集。集气罐上还设置有压力检测表和压力传感器，如果压力达到设定值也可通过控制系统中的上位机关闭进气阀，停止有害气体进入集气罐内。

所述集气罐6通过排浆支管与主排浆管12相连通，主排浆管与泥水仓相连通，排浆支管上设有排浆阀，排浆阀与控制系统中的上位机相连接，集气罐6底部积存的泥浆可通过排浆支管连接到主排浆管上，对其中的泥浆进行排放，此时也需要观察液位检测仪上的液位值通过排浆阀来控制泥浆量的排放。如果有泥浆进入到集气罐中，会在集气罐的底部聚集，并可以通过液位检测仪自动检查泥浆位，并控制底部的排浆阀进行排浆，将泥浆重新打回到盾构机主排浆管道内，对气体的收集和排放无影响，方便零污染；如果存在卡瓦仓液位降低，在向开挖仓补充泥浆的同时可通过导气管将部分气体排放到集气罐内。

如图4所示，所述集气罐6通过气体压缩装置10与转运装置3相连通，转运装置3包括转运车，转运车上设有储气罐11，储气罐11通过气体压缩装置10与集气罐6相连通；所述储气罐11上设有压力检测仪，压力检测仪用于检测储气罐内存储量，集气罐6上的排气口上可连接气体压缩装置，气体压缩装置对有害气体进行压缩处理，提高集气量，通过此装置将压缩后的高压有害气体排放到气体存储装置中，导气管连接到转运车上的储气罐11内储存，隧道内不用布置管道，达到一定存量后再用储气罐将有害气体转移到隧道外面处理，成本较小。

如果有少量的有害气体需要收集，首先工作人员打开通气阀开启导气管装置，将有害气体排入集气罐内中直到收集装置中的压力跟泥水仓顶部压力相同；然后查看收集装置中的泥浆液位是否在最低位，如果不是则开启排浆阀进行放浆，等到最低液位时关闭阀门，尽量保证收集装置中能尽可能多的收集有害气体，最后关闭进气阀门。气体可暂存在收集装置中，待合适时间再向隧道外转运。

如果盾构掘进地层中存在大量的有害气体，可通过多次有害气体收集和压缩将其有害气体压缩到转运装置中。在进行此项操作的同时，要时刻关注泥水仓内的压力变化，适时进行补浆操作，保证泥水仓内部压力的稳定，最后把收集到的有害气体转运到隧道外进行处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种泥水盾构有害气体收集装置，在盾构机前中盾的顶部设置导气装置（1），其特征在于，所述导气装置（1）分别与盾构机中的泥水仓和气垫仓相连通且导气装置（1）与集气装置（2）的上部相连通，集气装置（2）的上部与转运装置（3）相连通，集气装置（2）的下部与主排浆管（12）相连通，主排浆管（12）与气垫仓的下部相连通，集气装置（2）与控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述导气装置（1）包括两组导气管，两组导气管相连通，两组导气管分别与泥水仓和气垫仓相连通且两组导气管均与集气装置（2）相连通。

3.根据权利要求2所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述两组导气管上均设有通气阀（4）。

4.根据权利要求1或2所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述集气装置（2）设置在拖车上。

5.根据权利要求4所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述集气装置（2）包括集气罐（6），集气罐（6）设置在拖车上，集气罐（6）的上部通过进气阀与导气装置（1）中的两组导气管相连通，集气罐（6）的上部与转运装置（3）相连通，集气罐（6）的下部与主排浆管（12）相连通；所述集气罐（6）上设有液位检测装置、第一压力检测装置和有害气体浓度检测装置，集气罐内设有第二压力检测装置，进气阀、液位检测装置、第二压力检测装置和有害气体浓度检测装置均与控制系统相连接。

6.根据权利要求5所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述集气罐（6）通过排浆支管与主排浆管（12）相连通，排浆支管上设有排浆阀，排浆阀与控制系统中的上位机相连接；所述集气罐（6）通过气体压缩装置（10）与转运装置（3）相连通。

7.根据权利要求5所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述液位检测装置包括液位检测仪（5），第一压力检测装置包括压力检测表（7），第二压力检测装置包括压力传感器（9），有害气体浓度检测装置包括有害气体浓度检测仪（8），液位检测仪（5）、压力传感器（9）和有害气体浓度检测仪（8）均与控制系统中的上位机相连接。

8.根据权利要求7所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述液位检测仪（5）的设置数量为至少两组且两组液位检测仪（5）分别设置在集气罐上不同高度处。

9.根据权利要求6所述的泥水盾构有害气体收集装置，其特征在于，所述转运装置（3）包括转运车，转运车上设有储气罐（11），储气罐（11）通过气体压缩装置（10）与集气罐（6）相连通；所述储气罐（11）上设有压力检测仪。

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