一种多掌子面施工隧道通风系统及风量调控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多掌子面施工隧道通风系统及风量调控方法，该系统包括一套或多套通风装置，当为多套时，多套装置并行排列，用于向隧道开挖面供风；各套所述通风装置均包括：一个软风管，软风管穿入斜井，其前端向前延伸，侧壁上，且位于侧壁同一侧连接有多个与其相连通的智能调控骨架风管；其后端与设置于斜井的洞口外的风机相连接；各智能调控骨架风管沿软风管的长度间隔排布；各智能调控骨架风管的前端均各连接有分流风管，各分流风管均用于将其连同的软风管中的气体输送至对应的隧道开挖面

【技术实现步骤摘要】
一种多掌子面施工隧道通风系统及风量调控方法


[0001]本专利技术属于隧道工程通风施工
，具体涉及一种多掌子面施工隧道通风系统及风量调控方法
。

技术介绍

[0002]为缩短建设周期，长大隧道和特长隧道通常采用斜井
(
或平行导洞
)
辅助坑道的施工方式，在高峰期组织多个掌子面同时施工掘进
。
多掌子面同时施工导致洞内的机械设备增多，洞内污染严重，且随着隧道掘进的不断推进，施工环境进一步恶化，严重影响施工进度
。
[0003]施工隧道的通风是解决隧道内粉尘及有害气体等污染的重要技术手段，对保证隧道施工环境安全及施工人员健康起着重要的作用
。
针对多掌子面同时施工，如果采用多套通风设备单独向每个掌子面供风，斜井以及隧道中大部分的空间会被风管占据，影响施工车辆的通行；同时，各掌子面供风需求受实际施工工序影响，有时需要加强供风，有时需要停止供风，这种“一对一”的通风方式中左右相邻隧道的通风设备不能互用
、
调配，导致了通风设备冗余和闲置
。
在隧道间的横通道布置互通的风管实现了多掌子面之间的风力调度和分配，但这种方法风管之间连接复杂，需要增加大量风阀，且调控方法繁琐，难以广泛适用
。
若采用普通的三通进行分风，由于各支路摩擦阻力系数不同，各掌子面分风量难以控制，可能会造成风流紊乱，进而导致隧道内污染物的堆积
。
当采用
Y
型平衡通风器，借助压力传感器和电动节流阀的联动实现了各分支风路的风量均衡，但此种
Y
型平衡器结构相对复杂，安装困难，不能实现对多掌子面不同工序供风量的动态调控，并且仅适用于双洞隧道，难以实现三洞及以上隧道通风调控
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多掌子面施工隧道通风系统及风量调控方法，通过智能调控风阀之间的联动调节实现多个掌子面的智能分风，实现了相邻隧道通风装置互用，且可根据各掌子面工况实时改变分风量
。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种多掌子面施工隧道通风系统，包括：一套或多套通风装置，当为多套时，多套装置并行排列，用于向不同侧的隧道开挖面供风；各套所述通风装置均包括：
[0006]一个软风管，软风管穿入斜井，其前端向前延伸，侧壁上，且位于侧壁同一侧连接有多个与其相连通的智能调控骨架风管；其后端与设置于斜井的洞口外的风机相连接；
[0007]各智能调控骨架风管沿软风管的长度间隔排布，其位置与其所在侧的隧道开挖面的位置相对应，个数与隧道开挖面的个数相同；最前端的智能调控骨架风管位于软风管的前端部；
[0008]各智能调控骨架风管的前端均各连接有分流风管，分流风管的前端延伸至其对应位置处的隧道开挖面，各分流风管均用于将其连同的软风管中的气体输送至对应的隧道开
挖面；
[0009]各智能调控骨架风管均包括骨架风管，骨架风管为外部且沿其整个长度包裹螺旋状钢丝的软管，在骨架风管的中部同轴套设有一智能调控风阀；各智能调控风阀用于调节对应隧道开挖面处的供风量；各智能调控风阀均与电动执行器相连接；
[0010]在各分流风管的靠近智能调控骨架风管端均设置有风量采集模块，各风量采集模块均与电动执行器相连接
。
[0011]进一步地，各智能调控风阀均包括：
[0012]箍带，为金属丝围成的可收缩或放松的圆环，金属丝的两端均越过其相对的一端，呈叠放状态；在箍带的两端均设置有内螺纹的螺母，两个螺母的位置相一致，各螺母的轴线走向与箍带的走向相一致；
[0013]箍头螺钉，与两个螺母轴向螺纹连接，用于调整箍带的收缩或放松；
[0014]安装座，其包括：
[0015]筒状体，套设于箍头螺钉的两端，用于包覆箍头螺钉和螺母；在筒状体左右间隔设置有两个竖直向的支撑柱
(33)
，在两个支撑柱的上端，且位于两个支撑柱间连接有固定板；在筒体上，且位于上部开设有一通孔；
[0016]在固定板的中心开设有圆孔，且圆孔的位置与通孔的位置相对应；
[0017]在固定板的上方设置有水平向的转轴，转轴的外端与电动执行器相连接，转轴的内端连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮连接有竖直设置的传动轴，传动轴竖直穿过通孔和圆孔，且其下端连接有第二锥齿轮，第二锥齿轮与箍头螺钉动作连接，用于带动箍头螺钉顺或逆时针转动
。
[0018]进一步地，箍带为一整个金属丝或者两个半圆状的金属丝，当为两个半圆状的金属丝时，另两端通过螺栓紧固连接
。
[0019]进一步地，该分流风管的靠近智能调控骨架风管端均设置有风量采集模块，各风量采集模块均与电动执行器相连接
。
[0020]进一步地，该智能调控骨架风管和分流风管位于已开挖隧道内的顶部，且各智能调控风阀固定于顶部的隧道岩壁上
。
[0021]本专利技术还公开了上述的一种多掌子面施工隧道通风系统的风量调控方法，该通风方法如下：
[0022]各风机将新鲜空气从斜井的洞口外引入其相连接的软风管，进入软风管的空气分为多个流向，进入各智能调控骨架风管，并进入对应的隧道开挖面；
[0023]当其中有隧道开挖面进行高污染工序，有进行低污染工序时，增大高污染工序的隧道开挖面处的空气，具体如下：电动执行器启动，带动水平向的转轴转动，通过第一锥齿轮带动竖直向的传动轴转动，传动轴通过第二锥齿轮带动水平向的箍头螺钉转动，旋松或者旋紧箍带，以增大或减小智能调控骨架风管的送风截面，增大或减小送至隧道开挖面处的空气；
[0024]若智能调控风阀开度调节为最大时仍不能满足隧道开挖面处的需风量，则风机变频控制器接收到电动执行器的无线信号，调节风机频率，增加供风量；当两相邻隧道同时进行低污染工序时，通过自动或手动调节方式减小风机频率，同时缩小智能调控骨架风管的风阀开度，减小两个隧道开挖面风量
。
[0025]本专利技术的有益效果是：
1.
使用一个风机可以对多个掌子面供风，承担多个相邻掌子面的风量调控，解决了相邻隧道通风装置不能互用调配的问题，最大限度的提高设备利用率，避免了风机设备的冗余与闲置，降低了施工设备成本
。2.
借助智能调控骨架风管可以实现根据各掌子面实际操作工序实时调节供风量，有效实现了风力的调度与分配；掌子面侧设置风量采集模块，与智能调控风阀相连接，随掌子面掘进深度的增加，动态调整掌子面的风量大小，有利于改善长距离施工隧道通风效果，在保证及时排除粉尘等有害气体的前提下降低了通风能耗
。3.
智能调控骨架风管使用骨架风管，具有一定伸缩性，避免了风阀缩紧后对软质风管的拉扯损伤；智能调控风阀采用喉箍式或卡箍式，结构简单安装方便，智能调控风阀具有显示与手动调节装置，可以通过有线
、
无线及手动调节的形式实现对各掌子面风量准确快速调节，有助于推进施工隧道通风的智本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多掌子面施工隧道通风系统，其特征在于，包括：一套或多套通风装置，当为多套时，多套装置并行排列，用于向不同侧的隧道开挖面供风；各套所述通风装置均包括：一个软风管
(2)
，所述软风管
(2)
穿入斜井，其前端向前延伸，侧壁上，且位于侧壁同一侧连接有多个与其相连通的智能调控骨架风管
(3)
；其后端与设置于斜井
(13)
的洞口外的风机
(1)
相连接；各所述智能调控骨架风管
(3)
沿所述软风管
(2)
的长度间隔排布，其位置与其所在侧的隧道开挖面的位置相对应，个数与隧道开挖面的个数相同；最前端的智能调控骨架风管
(3)
位于所述软风管
(2)
的前端部；各所述智能调控骨架风管
(3)
的前端均各连接有分流风管
(5)
，所述分流风管
(5)
的前端延伸至其对应位置处的隧道开挖面，各所述分流风管
(5)
均用于将其连同的软风管
(2)
中的气体输送至对应的隧道开挖面；各所述智能调控骨架风管
(3)
均包括骨架风管
(15)
，所述骨架风管
(15)
为外部且沿其整个长度包裹螺旋状钢丝
(18)
的软管，在所述骨架风管
(15)
的中部同轴套设有一智能调控风阀
(16)
；各所述智能调控风阀
(16)
用于调节对应隧道开挖面处的供风量；各所述智能调控风阀
(16)
均与电动执行器
(27)
相连接；在各所述分流风管
(5)
的靠近智能调控骨架风管
(3)
端均设置有风量采集模块
(31)
，各所述风量采集模块
(31)
均与电动执行器
(27)
相连接
。2.
如权利要求1所述的一种多掌子面施工隧道通风系统，其特征在于，各所述智能调控风阀
(16)
均包括：箍带
(22)
，为金属丝围成的可收缩或放松的圆环，金属丝的两端均越过其相对的一端，呈叠放状态；在所述箍带
(22)
的两端均设置有内螺纹的螺母，两个所述螺母的位置相一致，各螺母的轴线走向与所述箍带
(22)
的走向相一致；箍头螺钉
(20)
，与两个所述螺母轴向螺纹连接，用于调整所述箍带
(22)
的收缩或放松；安装座
(21)
，其包括：筒状体
(32)
，套设于所述箍头螺钉
(20)
的两端，用于包覆所述箍头螺钉
(20)
和螺母；在所述筒状体左右间隔设置有两个竖直向的支撑柱
(33)
，在两个所述支撑柱的上端，且位于两个支撑柱间连接有固定板
(34)

【专利技术属性】
技术研发人员：尹龙，王栋，孙毅，王树刚，周嵩，罗占夫，周川川，高士超，马国栋，赵希望，冯小海，吴元金，张云龙，彭桂彬，杨效广，刘润华，高华勇，蔡征宇，史文哲，
申请(专利权)人：中铁隧道勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：