一种特长型高瓦斯隧道抽出式施工通风系统的制作方法

1.本发明涉及隧道施工技术领域，具体是涉及一种特长型高瓦斯隧道抽出式施工通风系统。


背景技术：

2.在近些年新建的一些特长型双线(双洞分修) 平导隧道修建中，应用了一种新型特长隧道“阶段型混合式”通风系统方案，该方案主要针对双洞分修 平导的特长型隧道施工组织模式，利用隧道斜井和泄水洞的自然高差所形成的气压差，通过右线结合风墙设置，形成总体的进风巷道(泄水洞)及回风巷道(斜井)，从而达到负压排风式通风模式。在施工期间采用“阶段型”通风技术，结合平导超前左右正线施工状态，通过多次移动风墙位置将总体独头通风距离分割成三段，每段2
‑
3km，实现10km独头掘进“长隧短风”动态通风管理的效果。
3.但是该通风系统方案主要是针对整体工区为无瓦斯环境，需风量小的隧道施工，其新风进风主要是靠在风室风墙上各作业面配置的轴流风机的吸风作业实现。随着隧道的掘进施工，其风室风墙需要进行阶段式前移，这样虽然在一定程度上减少了轴流风机的送风距离，但是会增加右线新风进入进风通道的距离，同时进风摩擦阻力也随之增加，这会导致风室风墙处的轴流风机吸风极其困难，导致其向开挖面送风出现困难，进而导致送风不足，使得隧道施工出现安全性问题。而且，该通风系统方案中，新风与旧风混合在一起，难以分辨到达开挖面的空气是新风还是旧风，或者是两者的混合气体。因此，该通风系统方案不能应用于瓦斯隧道或高瓦斯隧道施工中。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种将新风与旧风分隔开并独立输送的、安全高效的、特别适用于瓦斯或高瓦斯隧道的特长型高瓦斯隧道抽出式施工通风系统。
5.为了实现上述的目的，本发明提供的一种特长型高瓦斯隧道抽出式施工通风系统，包括泄水洞、斜井、左线、右线和平导，左线和右线分设在平导的两侧，斜井设置在左线的一侧，泄水洞设置在右线的一侧，左线、右线及平导内分别设置有开挖面，抽出式施工通风系统还包括主进风单元、主回风单元和支路通风单元，主进风单元通过支路通风单元与主回风单元连通；主进风单元包括进风区、至少三台新风风机和至少三根风管，进风区位于左线和平导的后端，进风区与斜井连通，进风区能沿施工方向向前扩展，新风风机设置在进风区内，三台新风风机分别对应左线、平导和右线，每一新风风机通过风管向对应的开挖面送新风；主回风单元包括回风区和抽风机，回风区位于右线的后端并与泄水洞连通，回风区能沿施工方向向前扩展，抽风机设置在泄水洞内并从内向外抽风；支路通风单元包括通风区，通风区位于左线和右线及平导的前端，通风区分别与进风区和回风区连通，抽风机将通风区内的旧风向外抽走，使得新风从进风区进入通风区内。
6.由上述方案可见，通过在泄水洞设置抽风机，用于向外抽出隧道内的旧风，使得新
风从斜井进入隧道内，同时降低隧道内瓦斯气体的含量，实现隧道施工的通风效果，防止在隧道掘进施工过程中发生爆炸，提高施工的安全性；通过设置新风风机和风管，用于将新风通过风管直接输送至每一开挖面，方便施工人员的正常自由呼吸，防止发生缺氧现象。本发明特别适用于瓦斯或高瓦斯隧道施工中，隧道内的旧风中包含有瓦斯气体，本发明利用抽风机吸走含有瓦斯气体的旧风，使得新风区内含有足够多的新风，以保证新风风机的吸风量符合设计需求，防止新风风机因吸风量不足而导致其电机运转损坏率增加，并利用新风风机和风管输送新风，一方面能减少隧道内瓦斯气体的含量，另一方面还能保证新风在输送过程中不会与旧风混合，防止新风被旧风的瓦斯气体所污染，有利于保证开挖面附近区域内的新鲜空气供给量，有利于提高隧道施工的安全性和高效性。
7.进一步的方案是，斜井与左线之间设有分隔部，分隔部将斜井的风流分成第一流道和第二流道，第一流道与左线的后端连通，第二流道与左线的前端连通；左线内设置有用于调节左线前后两端风流量的活动风门，活动风门位于分隔部的一侧。
8.又进一步的方案是，斜井和泄水洞之间设置有第一横道和第二横道，第一横道分别与第一流道、左线、右线及平导连通，第二横道分别与第二流道、左线、右线及平导连通；第一横道与右线之间设置有第一风墙，第一横道与平导之间设置有第二风墙，第一横道、第一风墙、第二风墙和活动风门之间形成进风区。
9.由上述方案可见，通过设置第一流道和第二流道，用于将新风分成两个支路，一支路的新风直接向左线最接近斜井的一个开挖面输送，另一支路汇聚在进风区内，方便新风风机将新风射向左线其它开挖面、平导的开挖面及右线的各个开挖面，有利于合理调整新风的进风量，均衡各个新风风机的吸风量，保证每一开挖面均有足够的新风。
10.进一步的方案是，平导与右线之间设置有多个右横道，右横道的两端分别与平导及右线连通，位于平导内的风管穿过右横道与右线的开挖面延伸；平导与左线之间设置有多个左横道，左横道的两端分别与平导及左线连通，位于平导内的风管穿过左横道与左线的开挖面延伸；左线的前端、右线的前端、平导的前端、右横道和左横道形成通风区。
11.由上述方案可见，通过设置左横道和右横道，一方面有利于加快隧道施工进度，另一方面方便风管的铺设。
12.进一步的方案是，泄水洞远离右线的一端连通地设置有y型抽风通道，抽风机设置在y型抽风通道的第一端；回风区还设置有备用抽风机，备用抽风机设置在y型抽风通道的第二端。
13.由上述方案可见，在抽风机检修或故障时，开启备用抽风机，有利于保证隧道施工通风系统的正常、持续运行。
14.进一步的方案是，左线内设置有多个左线开挖面，右线内设置有多个右线开挖面，平导内设置有一个平导开挖面，在施工方向上，平导开挖面超前于所有左线开挖面及右线开挖面；新风风机分别与左线开挖面、平导开挖面及右线开挖面一一对应，风管的数量与新风风机的数量相等。
15.进一步的方案是，当回风区沿施工方向向前扩展后，回风区内设置有第一挡风墙和多个第二挡风墙，第一挡风墙封堵在右线的后端，第二挡风墙封堵在进风区和回风区之间。
16.由上述方案可见，通过设置第一挡风墙和第二挡风墙，有利于调整回风区的延伸
方向，以最大限度地吸走隧道前端施工区域内的旧风，避免新风区内的新风尚未达到施工区域就被吸走。
17.进一步的方案是，当进风区沿施工方向向前扩展后，新风风机和风管均跟随进风区向前移动。
18.由上述方案可见，通过设置新风风机和风管均跟随进风区向前移动，有利于减少风管的长度，提高新风的输送速度。
附图说明
19.图1是本发明实施例的结构图。
20.图2是本发明实施例中进风区和回风区的放大图。
21.图3是本发明实施例第一次向前扩展后的结构图。
22.图4是本发明实施例中第一次向前扩展后进风区和回风区的放大图。
23.图5是本发明实施例第二次向前扩展后的结构图。
24.以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
25.参见图1和图2，本实施例提供的抽出式施工通风系统特别适用于特长型高瓦斯隧道施工中，抽出式施工通风系统包括泄水洞1、斜井2、左线3、右线4和平导5，左线3和右线4平行地分设在平导5的两侧，泄水洞1位于右线4一侧并与右线4连通，斜井2位于左线3一侧并与左线3连通。左线3和平导5之间设置有多个左横道6，多个左横道6沿施工方向排列布置，左线3通过左横道6与平导5连通，右线4和平导5之间设置有多个右横道7，多个右横道7沿施工方向排列布置，右线4通过右横道7与平导5连通。
26.左线3、右线4和平导5内分别设置有开挖面，且在施工方向上，平导5的开挖面超前于左线3的开挖面，也超前于右线4的开挖面。为了提高施工效率，左线3和右线4均设置有多个开挖面，多个开挖面同时掘进施工。在图1和图2中，左线3设置有两个左线开挖面31，右线4设置有两个右线开挖面41。
27.抽出式施工通风系统还包括主进风单元、主回风单元和支路通风单元，主进风单元通过支路通风单元与主回风单元连通，实现隧道内通风换风的功能。
28.主进风单元包括进风区8、五台新风风机81和五根风管82，五台新风风机81通过对应的风管82向前输送新风。进风区8位于左线3和平导5的后端，进风区8与斜井2连通，进风区8能沿施工方向向前扩展延伸。新风风机81设置在进风区8内，新风风机81与各个开挖面一一对应设置，新风风机81的数量与风管82的数量相等，每一新风风机81通过独立的风管82将新风输送至对应的开挖面，方便隧道各个开挖面的独立掘进施工。
29.在图2中，斜井2与左线3之间设置有三角形的分隔部21，分隔部21将斜井2的通道分成第一流道22和第二流道23，第一流道22与左线3的后端连通，第二流道23与左线3的前端连通。在左线3的前端和后端之间设置有活动风门32，活动风门32位于分隔部21的一侧，活动风门32用于调节左线3的前端和后端的风流量。由于左线3与斜井2的第二流道23直接连通，在第二流道23和左线3之间设置有一新风风机81，新风风机81通过风管82向左线3内、与斜井2最接近的一个左线开挖面31输送新风。风管82优选沿左线3的一侧布置，方向旧风
从左线3的另一侧排走，使得新风和旧风分别具有各自独立的路线，有利于保证新风和旧风的顺利流道。
30.斜井2和泄水洞1之间设置有第一横道11和第二横道12，第一横道11分别与第一流道22、左线3、平导5和右线4连通，第二横道12分别与第二流道23、左线3、平导5和右线4连通。第一横道11与右线4之间封堵地设置有第一风墙111，用于截断第一横道11与右线4的气流，使得新风汇聚在第一风墙111面向平导5的一侧。第一横道11与平导5之间封堵地设置有第二风墙112，用于截断第一横道11与平导5的气流，使得新风汇聚在第二风墙112面向第一横道11的一侧。本实施例中，在第一横道11、第一风墙111、第二风墙112和活动风门32之间形成上述的进风区8。
31.一般地，平导5内设置有三台新风风机81，三台新风风机81均位于第二风墙112朝向进风区8的一侧，风管82穿过第二风墙112沿平导5向平导开挖面51延伸，风管82还可通过左横道6和右横道7分别向左线开挖面31及右线开挖面41延伸。由于平导5的空间有限，无法容纳所有的新风风机81及所有的风管82，对于与进风区8最接近的一右线开挖面41，可在第一横道11内设置一新风风机81，并通过拐角延伸的风管82延伸至该右线开挖面41处；对于与进风区8最接近的一左线开挖面31，由于斜井2通过第二流道23与左线3直接连通，可直接在左线3内设置一新风风机81，并通过直线延伸的风管82延伸至该左线开挖面31处。
32.主回风单元包括回风区9、抽风机91和备用抽风机92，回风区9位于右线4的后端，回风区9与泄水洞1连通，回风区9能沿施工方向向前扩展延伸。泄水洞1的一端与右线4连通，泄水洞1的另一端连通地设置有“y”型抽风通道，抽风机91设置有“y”型抽风通道的第一端，备用抽风机92设置有“y”型抽风通道的第二端，抽风机91和备用抽风机92均能从内向外抽风，使得隧道内形成负压环境，新风在压力的作用下自动从斜井2进入隧道。与现有技术相比，本实施增加的抽风机，以确保进行进风区内的新风风量。回风区9与右线4中、最接近泄水洞1的一开挖面连通，用于抽走该开挖面附近的旧风；同时，回风区9还与第二横道12连通，使得平导5及左线3内的旧风均能向回风区9流动。
33.支路通风单元包括通风区10，通风区10位于左线3的前端、右线4的前端和平导5的前端，通风区10分别与进风区8及回风区9连通，抽风机91通过回风区9将通风区10内含有瓦斯气体的旧风向外抽走，使得新风能从进风区8进入通风区10内。左线3的前端、右线4的前端、平导5的前端、左横道6和右横道7形成通风区10，通风区10内的旧风沿预设方向流动。
34.参见图3和图4，随着隧道的分阶段施工的进展，进风区8和回风区9均沿施工方向向前扩展延伸，通风区10沿施工方向逐渐后移。对应地，新风风机81和风管82跟随进风区8的延伸向前移动。
35.当进风区8向前延伸时，在第一流道22和左线3之间封堵地设置第三挡风墙95，使得新风只从第二流道23进入隧道，同时关闭活动风门32并保留第一横道11和第二横道12之间的第二风墙112和位于第一横道11内的第一风墙111，使得新风只能沿施工方向向前流动。为了防止进风区8内的新风直接走向回风区9。在回风区9内设置第一挡风墙93和多个第二挡风墙94，第一挡风墙93封堵在右线4的后端，注意保持回风区9与泄水洞1连通，第二挡风墙94封堵在右横道7内，以切断进风区8和回风区9之间的气流。此时，进气区内的新风沿左线3和平导5只能向前流动。平导5的中部设置有一第二风墙112，该第二风墙位于新风风机81的前端，用于阻挡新风向通风区自由流动，然后通过位于该第二风墙112一侧的新风风
机81及穿过该第二风墙112的风管82向对应开挖面输送新风。左线3设置有三个左线开挖面31，除了最接近进风区8的一开挖面通过设置在左线3内的新风风机81进行输送新风外，左线3内的其它两个开挖面均通过设置在平导5中部的新风风机81输送新风。平导5中部设置四台新风风机81，其中两台用于向左线开挖面31输送新风，其中一台用于向平导开挖面51输送新风，另一台用于向右线开挖面输送新风。右线4设置有两个右线开挖面，最接近回风区9的一右线开挖面通过设置有最接近的一个第二挡风墙94一侧的新风风机81输送新风。
36.进风区8和通风区10之间至少具有一用于回风的左横道6，回风区9和通风区10之间至少具有一用于回风的右横道7，以保证回风的顺利进行，达到通风、换风的目的。
37.参见图5，在完成一阶段施工后，抽出式施工通风系统可进行第二次向前扩展延伸，直至完成全线隧道施工。在个阶段施工过程中，左线3和右线4各自的开挖面数量可根据实际需求进行调整。新风风机81的数量根据开挖面的数量进行调整。
38.综上可见，本发明通过在泄水洞设置抽风机，用于向外抽出隧道内的旧风，使得新风从斜井进入隧道内，同时降低隧道内瓦斯气体的含量，实现隧道施工的通风效果，防止在隧道掘进施工过程中发生爆炸，提高施工的安全性；通过设置新风风机和风管，用于将新风通过风管直接输送至每一开挖面，方便施工人员的正常自由呼吸，防止发生缺氧现象。本发明特别适用于瓦斯或高瓦斯隧道施工中，隧道内的旧风中包含有瓦斯气体，本发明利用抽风机吸走含有瓦斯气体的旧风，使得新风区内含有足够多的新风，以保证新风风机的吸风量符合设计需求，防止新风风机因吸风量不足而导致其电机运转损坏率增加，并利用新风风机和风管输送新风，一方面能减少隧道内瓦斯气体的含量，另一方面还能保证新风在输送过程中不会与旧风混合，防止新风被旧风的瓦斯气体所污染，有利于保证开挖面附近区域内的新鲜空气供给量，有利于提高隧道施工的安全性和高效性。
39.最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。