一种高海拔隧道梯级供氧系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及隧道工程领域，具体涉及一种高海拔隧道梯级供氧系统及其使用方法，供氧系统包括：第一封隔件，与隧道内壁适配，用于与掌子面间隔设置，第一封隔件与掌子面之间形成可开合的第一封隔空间；第二封隔件，与隧道内壁适配，与第一封隔件间隔设置，位于第一封隔件远离掌子面的一侧，第一封隔件与第二封隔件之间形成可开合的第二封隔空间；第一供氧装置，用于向第一封隔空间中供氧。本发明专利技术提供的上述高海拔隧道梯级供氧系统，通过设置两级封隔空间，能够保证掌子面附近的施工人员的氧气供应，有利于提高工作效率，在保障施工机械顺利通过的同时，能够降低氧气损耗，节约成本。使用方法基于上述的供氧系统。

【技术实现步骤摘要】
一种高海拔隧道梯级供氧系统及其使用方法
本专利技术涉及隧道工程领域，特别是一种高海拔隧道梯级供氧系统及其使用方法。
技术介绍
高海拔地区空气稀薄，缺氧严重，空气中的含氧量仅有海平面的50％。稀薄的空气使人头痛目眩，心悸发慌，胸闷气短，鼻子出血，出现呕吐。如果在高海拔的环境条件下进行施工作业，施工人员不仅要忍受这些强烈高原反应的折磨与痛苦，面临着健康损害和生命安全的威胁，而且劳动效率极低，施工进度和质量无法保证。为此采取安全、可靠、经济、科学的有效措施进行高海拔地区施工场所供氧，对于保障施工人员健康和生命安全、提高工作效率等具有重要意义。现有技术中，国内外在高海拔地区隧道施工的特殊环境下主要采用个人携氧的方式补充施工人员所需的氧气。施工人员将氧气瓶背在背上，用鼻吸管吸氧。该方法设备简单，容易操作，在短时间或某些紧急情况下比较适用。但这种供氧方式不能连续供氧，每隔一定时间需要更换氧气瓶，影响连续施工作业，并且长时间背负氧气瓶增加了施工人员的劳动强度，尤其是高海拔地区的隧道施工人员，极大地降低了工效。高海拔地区隧道洞内施工通风技术还没有较成熟的经验，一般较为普遍的通风供氧技术措施是采用加大风机功率、风管直径等来增加洞内通风量，从而改善洞内空气质量，提高洞内的氧含量和空气质量。但对于高海拔地区的特长隧道内，单纯采用加大通风量来实现洞内供氧的措施成本较高，也未能有效解决洞内低气压、缺氧的问题。对于特长隧道，由于洞内施工条件差，风管的损失率较大，由于通风管路径太长，当到达掌子面时，风管的风量会损失很大，供氧效果会受到影响。也有采用弥散式供氧技术，将预先制备好的氧气预先储存并放在洞内，通过供氧管连续不断的将氧气送至掌子面，然后在掌子面一定区域内供氧，但这种方法供氧成本较高。因此，需要提出一种更加高效可靠的隧道供氧系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的隧道内供氧成本高、效果差的问题，提供一种高海拔隧道梯级供氧系统及其使用方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种高海拔隧道梯级供氧系统，包括：第一封隔件，与所述隧道内壁适配，用于与掌子面间隔设置，所述第一封隔件与所述掌子面之间形成可开合的第一封隔空间；第二封隔件，与所述隧道内壁适配，与所述第一封隔件间隔设置，位于所述第一封隔件远离掌子面的一侧，所述第一封隔件与所述第二封隔件之间形成可开合的第二封隔空间；第一供氧装置，用于向所述第一封隔空间中供氧。本专利技术提供的上述高海拔隧道梯级供氧系统，施工时，施工人员在第一封隔空间中进行隧道施工，通过第一供氧装置向第一封隔空间中供氧，即可保证第一封隔空间内的气压和氧气含量，保证施工顺利进行。在施工机械需要进出第一封隔空间等情况下、需要开启第一封隔空间时，使第二封隔空间处于封闭状态，打开第一封隔件，此时，只在第一封隔空间和第二封隔空间的范围内产生气体交换，减小第一封隔空间内的气压和氧气降低的幅度。在施工机械进入到第二封隔空间内时，再关闭第一封隔件、打开第二封隔件，使施工机械驶出第二封隔空间即可。本专利技术提供的上述高海拔隧道梯级供氧系统，通过设置两级封隔空间，能够保证掌子面附近的施工人员的氧气供应，有利于提高工作效率，在保障施工机械顺利通过的同时，能够降低氧气损耗，节约成本。术语“与隧道内壁适配”，是指第一封隔件和第二封隔件的形状能够与隧道内壁贴合或基本贴合，从而起到封隔作用。实际施工时，在满足第一封隔空间和第二封隔空间的气压和氧含量能够维持在适当水平、使得施工人员能够保持正常工作的前提下，第一封隔件或第二封隔件与所述隧道内壁可以存在一定的间隙，而无需实现完全的气密。作为本专利技术的一种可选的方案，高海拔隧道梯级供氧系统还包括与所述隧道内壁适配的第三封隔件，所述第三封隔件设于所述第二封隔件远离所述第一封隔件的一侧。所述第三封隔件与所述第二封隔件间隔设置，二者之间形成可开合的第三封隔空间。通过设置第三封隔件，能够进一步降低氧气的损耗量。作为本专利技术的一种可选的方案，所述第一封隔件和所述第二封隔件设置为气囊，在充气状态下，所述第一封隔件和所述第二封隔件能够与所述隧道内壁适配。通过上述结构，第一封隔件和第二封隔件充气时，体积增大，能够与隧道内壁适配；在需要打开第一封隔空间或第二封隔空间时，对气囊进行放气，气囊体积减小，从而允许施工器械通过。作为本专利技术的一种可选的方案，所述第一封隔件和所述第二封隔件上均设有缝隙，在充气状态下，所述第一封隔件表面在所述缝隙处贴合，所述第二封隔件表面在所述缝隙处贴合。通过上述结构，由于气囊存在弹性，施工人员需要从第一封隔件和第二封隔件上进出时，无需对气囊进行充放气，只需要挤过缝隙即可。减小了气囊充放气的频率，有利于保证施工效率。作为本专利技术的一种可选的方案，所述第三封隔件设置为气囊，在充气状态下，所述第三封隔件能够与所述隧道内壁适配；所述第三封隔件上设有缝隙，在充气状态下，所述第三封隔件表面在所述缝隙处贴合。作为本专利技术的一种可选的方案，所述第一供氧装置包括氧气站，所述第一供氧装置设置于所述第一封隔空间内。作为本专利技术的一种可选的方案，高海拔隧道梯级供氧系统还包括设置于所述第二封隔空间内的第二供氧装置、以及设置于所述第三封隔空间内的第三供氧装置，所述第二供氧装置和所述第三供氧装置均包括氧气站。通过上述结构，第一供氧装置、第二供氧装置和第三供氧装置分别为各个封隔空间提供氧气，对各个封隔空间的氧气含量可以实现独立控制。作为本专利技术的一种可选的方案，所述第一供氧装置包括通风设备和通风管，所述通风管一端与所述第一封隔空间相连，另一端与所述通风设备相连；所述第一封隔件、所述第二封隔件和所述第三封隔件上均设有与所述通风管匹配的通孔，所述通风管上设有用于为第一封隔空间供氧的供氧孔。通过上述结构，装置结构更加简单。作为本专利技术的一种可选的方案，可沿所述隧道开挖方向移动。作为本专利技术的一种可选的方案，高海拔隧道梯级供氧系统还包括滚轮，所述第一封隔件和所述第二封隔件上均连接有滚轮。通过上述结构，在隧道掘进过程中，移动滚轮，带动第一封隔件和第二封隔件移动，从而使得封隔空间的位置可以随隧道掘进过程的进行不断移动，灵活性高。第二方面，本专利技术还提供了一种高海拔隧道梯级供氧系统的使用方法，其基于上述的高海拔隧道梯级供氧系统，其中，第一封隔空间作为隧道的施工区域，在进入第一封隔空间时，包括以下步骤：打开第二封隔件，所述第一封隔件保持封闭，进入第二封隔空间中；使所述第二封隔件封闭，打开所述第一封隔件，进入所述第一封隔空间中；使所述第一封隔件封闭。第三方面，本专利技术还提供了一种高海拔隧道梯级供氧装置的使用方法，其基于上述的高海拔隧道梯级供氧系统，其中，第一封隔空间作为隧道的施工区域，在退出第一封隔空间时，包括以下步骤：打开第二封隔件，所述第一封隔件保持封闭，进入第二封隔空间中；使所述第二封隔件封闭，打开所述第一封隔件，进入所述第一封隔空间中；使所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，包括：/n第一封隔件(41)，与所述隧道(1)内壁适配，与掌子面(3)间隔设置，所述第一封隔件(41)与所述掌子面(3)之间形成可开合的第一封隔空间(51)；/n第二封隔件(42)，与所述隧道(1)内壁适配，与所述第一封隔件(41)间隔设置，位于所述第一封隔件(41)远离掌子面(3)的一侧，所述第一封隔件(41)与所述第二封隔件(42)之间形成可开合的第二封隔空间(52)；/n第一供氧装置(6a)，用于向所述第一封隔空间(51)中供氧。/n

【技术特征摘要】
1.一种高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，包括：
第一封隔件(41)，与所述隧道(1)内壁适配，与掌子面(3)间隔设置，所述第一封隔件(41)与所述掌子面(3)之间形成可开合的第一封隔空间(51)；
第二封隔件(42)，与所述隧道(1)内壁适配，与所述第一封隔件(41)间隔设置，位于所述第一封隔件(41)远离掌子面(3)的一侧，所述第一封隔件(41)与所述第二封隔件(42)之间形成可开合的第二封隔空间(52)；
第一供氧装置(6a)，用于向所述第一封隔空间(51)中供氧。


2.根据权利要求1所述的高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，还包括与所述隧道(1)内壁适配的第三封隔件(43)，所述第三封隔件(43)设于所述第二封隔件(42)远离所述第一封隔件(41)的一侧，所述第三封隔件(43)与所述第二封隔件(42)间隔设置，所述第三封隔件(43)与所述第二封隔件(42)之间形成可开合的第三封隔空间(53)。


3.根据权利要求1所述的高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，所述第一封隔件(41)和所述第二封隔件(42)设置为气囊，在充气状态下，所述第一封隔件(41)和所述第二封隔件(42)能够与所述隧道(1)内壁适配；
所述第一封隔件(41)和所述第二封隔件(42)上均设有缝隙(411)，在充气状态下，所述第一封隔件(41)表面在所述缝隙(411)处贴合，所述第二封隔件(42)表面在所述缝隙(411)处贴合。


4.根据权利要求3所述的高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，所述第一供氧装置(6a)包括氧气站，所述第一供氧装置(6a)设置于所述第一封隔空间(51)内。


5.根据权利要求2所述的高海拔隧道(1)梯级供氧系统，其特征在于，还包括设置于所述第二封隔空间(52)内的第二供氧装置(6b)、以及设置于所述第三封隔空间(53)内的第三供氧装置(6c)，所述第二供氧装置(6b)和所述第三供氧装置(6c)均包括氧气站。


6.根据权利要求2所述的高海拔隧道(1)梯级供氧系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范雲鹤，陶伟明，袁志刚，刘祥，周羽哲，周路军，曹彧，匡亮，罗禄森，余刚，唐思聪，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51