长距离隧道施工用通风系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种长距离隧道施工用通风系统，包括一个布设于隧道洞口外侧的轴流式通风机、一个位于当前所施工掌子面后侧的射流风机、位于当前所施工掌子面后侧的可移动式监测装置和通过通讯电缆与可移动式监测装置相接的上位监测装置，可移动式监测装置包括检测装置和可移动式安装架；射流风机位于隧道洞内且其安装在移动式风机安装架上；隧道洞内布设有与轴流式通风机的送风口相接的风管，风管前端与当前所施工掌子面之间的距离为30～100m；射流风机位于风管的前端后侧且其与风管前端之间的间距为60～90m。本实用新型结构简单、设计合理且安装及使用简便、使用效果好，能满足长大隧道施工过程中掌子面不断向前推进的通风需求。
【专利说明】长距离隧道施工用通风系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道开挖施工【技术领域】，具体涉及一种长距离隧道施工用通风系统。
【背景技术】
[0002]溆怀高速关虎冲隧道位于湖南省怀化市辰溪县境内，为双洞单向四车道交通隧道，设计速度为100Km/h，左线全长4918m，右线全长4970m，隧道纵坡为单坡，溆浦端洞口设计高程为287m?289m,怀化端洞口设计高程为196m,洞内设5个车行横洞且间距约800m,整个隧道中间未设措施斜井或竖井。关虎冲隧道采用分别从两端上下行线独头掘进到分界里程的施工方案，溆浦端最远独头掘进2560m，怀化端最远独头掘进2410m。根据洞身围岩性质及其成分推测，隧道围岩内可能产生有害气体(如瓦斯)。长距离隧道施工通风相对于运营期间通风而言，面临着掘进施工面不断推进、需风量动态变化、通风强度大以及通风系统设施安装、维护与保养困难等问题，特别是特长距离隧道独头掘进施工期间问题尤为突出。因而，现如今缺少一种结构简单、设计合理且安装及使用简便、使用效果好的长距离隧道施工用通风系统，能满足长大隧道施工过程中掌子面不断向前推进的通风需求。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种长距离隧道施工用通风系统，其结构简单、设计合理且安装及使用简便、使用效果好，能满足长大隧道施工过程中掌子面不断向前推进的通风需求。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:包括一个布设于所施工隧道的隧道洞口外侧的轴流式通风机、一个布设于当前所施工掌子面后侧的射流风机、位于当前所施工掌子面后侧的可移动式监测装置和通过通讯电缆与所述可移动式监测装置相接的上位监测装置，所述可移动式监测装置包括对有害气体浓度、粉尘浓度与风速进行实时检测的检测装置和供检测装置安装的可移动式安装架；所施工隧道的长度大于500m ;所述射流风机位于所施工隧道的隧道洞内且射流风机安装在移动式风机安装架上；所述隧道洞内布设有与轴流式通风机的送风口相接的风管，所述风管沿所施工隧道的延伸方向由后至前布设，所述风管前端与当前所施工掌子面之间的距离为d3，其中d3 = 30m?10m ;所述射流风机位于风管的前端后侧，所述射流风机与风管前端之间的间距dl = 60m?90m ;所述移动式风机安装架包括第一支撑架体和多个安装在所述第一支撑架体底部的第一行走轮，所述射流风机安装在所述第一支撑架体上；所述可移动式安装架包括第二支撑架体和多个安装在所述第二支撑架体底部的第二行走轮，所述检测装置安装在所述第二支撑架体上。
[0005]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述轴流式通风机与所述隧道洞口之间的间距d2 = 20m?50m ;所述轴流式通风机安装在水平安装架上，所述水平安装架固定在所述隧道洞口外侧且其高度为3m?4m。
[0006]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述第二支撑架体的高度为1.5m?
2m ο
[0007]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述第一支撑架体和所述第二支撑架体均为由型钢焊接而成的支撑架，所述第一支撑架体的高度为4m?6m。
[0008]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述风管布设在隧道洞内部一侧，所述射流风机布设在隧道洞内部另一侧，所述通讯电缆与风管呈平行布设。
[0009]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述可移动式监测装置与当前所施工掌子面之间的间距不大于500m ;所述可移动式监测装置的数量为多个，多个所述可移动式监测装置沿所施工隧道的延伸方向由前至后布设，多个所述可移动式监测装置中位于最前侧的所述可移动式监测装置为前侧监测装置，所述前侧监测装置位于当前所施工掌子面所处位置处，前后相邻两个所述可移动式监测装置之间的间距为80m?120m。
[0010]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述可移动式监测装置还包括布设在所述第二支撑架体上的无线通信模块一，所述无线通信模块一与检测装置相接，所述上位监测装置与无线通信模块二相接，所述检测装置通过无线通信模块一和无线通信模块二与所述上位监测装置进行双向通信。
[0011]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述上位监测装置包括对检测装置所检测信息进行采集的前端采集装置和与所述前端采集装置相接的上位机，所述前端采集装置与检测装置之间通过所述通讯电缆进行连接，所述前端采集装置与上位机之间通过串行通信接口连接。
[0012]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述检测装置包括风速检测仪、对有害气体浓度进行实时检测的气体浓度传感器和对粉尘浓度进行实时检测的粉尘浓度传感器，所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器均与数据收发器相接，所述数据收发器通过所述通讯电缆与所述前端采集装置相接；所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器的数量均为多个，多个所述风速检测仪、多个所述气体浓度传感器和多个所述粉尘浓度传感器均沿隧道洞的宽度方向由左至右进行布设。
[0013]上述长距离隧道施工用通风系统，其特征是:所述轴流式通风机和射流风机均由所述上位监测装置进行控制且二者均与所述上位监测装置相接；所述轴流式通风机为变频风机。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、结构简单且设计合理，投入成本较低。
[0016]2、安装布设方便、使用操作简便且通风效果好，能满足长距离隧道的通风需求，并且对隧道施工不会造成任何影响。
[0017]3、所采用的通风设备位置布设合理、操作简便且使用效果好，由一个布设于所施工隧道的隧道洞口外侧的轴流式通风机和一个布设于当前所施工掌子面后侧的射流风机组成，其中射流风机为移动式风机，能随隧道向前掘进进度对安装位置进行调整。实际使用时，对所施工隧道前500m进行开挖时，仅采用轴流式通风机进行压入式通风；待隧道掘进至500m后，在采用轴流式通风机进行压入式通风的同时，通过射流风机持续向隧道洞外侧吹风；并且开挖施工过程中，风管前端与当前所施工掌子面之间的距离均为d3 ;射流风机与风管前端之间的距离均为dl。
[0018]4、所采用的可移动式监测装置结构简单、设计合理且移动方便、使用效果好，能随隧道向前掘进进度对监测位置进行相应调整，从而满足长距离隧道通风监测需求。
[0019]5、所采用的可移动式监测装置与上位监测装置之间采用无线通信与通信电缆两种通讯方式，既满足了可移动式监测装置布设位置的灵活性需求，并且也保障了长距离通讯数据传输的可靠性。
[0020]6、推广应用前景广泛，能推广适用至长距离隧道的通风施工过程。
[0021]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且安装及使用简便、使用效果好，能满足长大隧道施工过程中掌子面不断向前推进的通风需求。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的使用状态参考图。
[0024]图2为本实用新型的电路原理框图。
[0025]附图标记说明:
[0026]I一隧道洞；2—轴流式通风机；3—当前所施工掌子面；
[0027]4一射流风机；5—风管；6—检测装置；
[0028]7—上位机；8—PLC控制器；9一无线通信模块一；
[0029]10—无线通信模块二。
【具体实施方式】
[0030]如图1、图2所示，本实用新型包括一个布设于所施工隧道的隧道洞口外侧的轴流式通风机2、一个布设于当前所施工掌子面3后侧的射流风机4、位于当前所施工掌子面3后侧的可移动式监测装置和通过通讯电缆与所述可移动式监测装置相接的上位监测装置，所述可移动式监测装置包括对有害气体浓度、粉尘浓度与风速进行实时检测的检测装置6和供检测装置6安装的可移动式安装架。所施工隧道的长度大于500m。所述射流风机4位于所施工隧道的隧道洞I内且射流风机4安装在移动式风机安装架上。所述隧道洞I内布设有与轴流式通风机2的送风口相接的风管5，所述风管5沿所施工隧道的延伸方向由后至前布设，所述风管5前端与当前所施工掌子面3之间的距离为d3，其中d3 = 30m?100m。所述射流风机4位于风管5的前端后侧，所述射流风机4与风管5前端之间的间距dl =60m?90m。所述移动式风机安装架包括第一支撑架体和多个安装在所述第一支撑架体底部的第一行走轮，所述射流风机4安装在所述第一支撑架体上；所述可移动式安装架包括第二支撑架体和多个安装在所述第二支撑架体底部的第二行走轮，所述检测装置6安装在所述第二支撑架体上。
[0031]本实施例中，所述轴流式通风机2与所述隧道洞口之间的间距d2 = 20m?50m。
[0032]实际安装时，所述轴流式通风机2安装在水平安装架上，所述水平安装架固定在所述隧道洞口外侧。本实施例中，所述水平安装架为由型钢焊接而成的支架且其高度为3m ?4m。
[0033]本实施例中，所述风管5为拉链式软风管，所述拉链式软风管通过多个紧固件固定在隧道洞I的侧壁上，多个所述紧固件沿所施工隧道的延伸方向由后至前布设。
[0034]本实施例中，所述拉链式软风管为拉链式胶皮风管且其直径为Φ1.5m，所述拉链式胶皮风管由多个节段由后至前拼接而成，每个节段的长度为20m左右。所述紧固件包括固定在隧道洞I侧壁上的铆钉和将所述拉链式软风管悬挂于所述铆钉上的悬挂铁丝。
[0035]实际加工时，所述第一支撑架体和所述第二支撑架体均为由型钢焊接而成的支撑架。
[0036]本实施例中，所述第二支撑架体的高度为1.5m?2m。所述第一支撑架体的高度为4m?6m。具体加工时，可以根据实际需要，对所述第一支撑架体和所述第二支撑架体的高度进行相应调整。
[0037]实际布设安装时，所述风管5布设在隧道洞I内部一侧，所述射流风机4布设在隧道洞I内部另一侧。所述通讯电缆与风管5呈平行布设。
[0038]本实施例中，所述可移动式监测装置与当前所施工掌子面3之间的间距不大于500m。所述可移动式监测装置的数量为多个，多个所述可移动式监测装置沿所施工隧道的延伸方向由前至后布设，多个所述可移动式监测装置中位于最前侧的所述可移动式监测装置为前侧监测装置，所述前侧监测装置位于当前所施工掌子面3所处位置处，前后相邻两个所述可移动式监测装置之间的间距为80m?120m。
[0039]同时，所述可移动式监测装置还包括布设在所述第二支撑架体上的无线通信模块一 9，所述无线通信模块一 9与检测装置6相接，所述上位监测装置与无线通信模块二 10相接，所述检测装置6通过无线通信模块一 9和无线通信模块二 10与所述上位监测装置进行双向通信。
[0040]本实施例中，所述无线通信模块一 9和无线通信模块二 10均为Zigbee无线通信模块一。
[0041]也就是说，当前所施工掌子面3后侧500m范围内为监测区域，需在该监测区域内由前至后布设多个所述可移动式监测装置。实际使用过程中，多个所述可移动式监测装置所检测信息同步上传至所述上位监测装置，这样通风监控人员可通过所述上位监测装置对当前状态下监测区域内的通风状况进行及时、准确了解。
[0042]并且，所述可移动式监测装置与所述上位监测装置通过无线传输与通讯电缆相结合的数据传输模式，这样既满足了可移动式监测装置布设位置的灵活性需求，并且也保障了长距离通讯数据传输的可靠性。
[0043]本实施例中，所述上位监测装置包括对检测装置6所检测信息进行采集的前端采集装置和与所述前端采集装置相接的上位机7，所述前端采集装置与检测装置6之间通过所述通讯电缆进行连接，所述前端采集装置与上位机7之间通过串行通信接口连接。
[0044]所述检测装置6包括风速检测仪、对有害气体浓度进行实时检测的气体浓度传感器和对粉尘浓度进行实时检测的粉尘浓度传感器，所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器均与数据收发器相接，所述数据收发器通过所述通讯电缆与所述前端采集装置相接。所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器的数量均为多个，多个所述风速检测仪、多个所述气体浓度传感器和多个所述粉尘浓度传感器均沿隧道洞I的宽度方向由左至右进行布设。
[0045]本实施例中，所述无线通信模块一 9与所述数据收发器相接，且所述数据收发器通过无线通信模块一 9和无线通信模块二 10与所述前端采集装置进行双向通信，所述无线通信模块二 10与所述前端采集装置相接。
[0046]本实施例中，多个所述风速检测仪、多个所述气体浓度传感器和多个所述粉尘浓度传感器均布设在同一水平面上且其与隧道洞I底部的距离均为1.5m?1.Sm。
[0047]本实施例中，所述前端采集装置为PLC控制器8。实际使用时，所述前端采集装置也可以采用其它类型的控制器芯片。
[0048]实际使用时，所述轴流式通风机2和射流风机4均由所述上位监测装置进行控制且二者均与所述上位监测装置相接。
[0049]本实施例中，所述轴流式通风机2为变频风机，轴流式通风机2的变频器与所述上位监测装置相接。实际接线时，所述轴流式通风机2的变频器与PLC控制器8相接。
[0050]实际使用过程中，所述检测装置6所检测信息上传至所述前端采集装置后，由所述前端采集装置完成信息采集，并上传至上位机7。通风监控技术人员通过上位机7和PLC控制器8对轴流式通风机2和射流风机4进行控制，以对所施工隧道内的通风状况进行调難
iF.0
[0051]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:包括一个布设于所施工隧道的隧道洞口外侧的轴流式通风机(2)、一个布设于当前所施工掌子面(3)后侧的射流风机(4)、位于当前所施工掌子面(3)后侧的可移动式监测装置和通过通讯电缆与所述可移动式监测装置相接的上位监测装置，所述可移动式监测装置包括对有害气体浓度、粉尘浓度与风速进行实时检测的检测装置(6)和供检测装置(6)安装的可移动式安装架；所施工隧道的长度大于500m ;所述射流风机(4)位于所施工隧道的隧道洞(I)内且射流风机(4)安装在移动式风机安装架上；所述隧道洞(I)内布设有与轴流式通风机(2)的送风口相接的风管(5)，所述风管(5)沿所施工隧道的延伸方向由后至前布设，所述风管(5)前端与当前所施工掌子面⑶之间的距离为d3，其中d3 = 30m?10m ;所述射流风机⑷位于风管(5)的前端后侧，所述射流风机(4)与风管(5)前端之间的间距dl = 60m?90m ;所述移动式风机安装架包括第一支撑架体和多个安装在所述第一支撑架体底部的第一行走轮，所述射流风机(4)安装在所述第一支撑架体上；所述可移动式安装架包括第二支撑架体和多个安装在所述第二支撑架体底部的第二行走轮，所述检测装置(6)安装在所述第二支撑架体上。
2.按照权利要求1所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述轴流式通风机⑵与所述隧道洞口之间的间距d2 = 20m?50m ;所述轴流式通风机(2)安装在水平安装架上，所述水平安装架固定在所述隧道洞口外侧且其高度为3m?4m。
3.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述第二支撑架体的高度为1.5m?2m。
4.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述第一支撑架体和所述第二支撑架体均为由型钢焊接而成的支撑架，所述第一支撑架体的高度为4m ?6m。
5.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述风管(5)布设在隧道洞(I)内部一侧，所述射流风机(4)布设在隧道洞(I)内部另一侧，所述通讯电缆与风管(5)呈平行布设。
6.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述可移动式监测装置与当前所施工掌子面(3)之间的间距不大于500m;所述可移动式监测装置的数量为多个，多个所述可移动式监测装置沿所施工隧道的延伸方向由前至后布设，多个所述可移动式监测装置中位于最前侧的所述可移动式监测装置为前侧监测装置，所述前侧监测装置位于当前所施工掌子面(3)所处位置处，前后相邻两个所述可移动式监测装置之间的间距为80m?120m。
7.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述可移动式监测装置还包括布设在所述第二支撑架体上的无线通信模块一(9)，所述无线通信模块一 O)与检测装置(6)相接，所述上位监测装置与无线通信模块二(10)相接，所述检测装置(6)通过无线通信模块一(9)和无线通信模块二(10)与所述上位监测装置进行双向通?目。
8.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述上位监测装置包括对检测装置(6)所检测信息进行采集的前端采集装置和与所述前端采集装置相接的上位机(7)，所述前端采集装置与检测装置(6)之间通过所述通讯电缆进行连接，所述前端采集装置与上位机(7)之间通过串行通信接口连接。
9.按照权利要求8所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述检测装置(6)包括风速检测仪、对有害气体浓度进行实时检测的气体浓度传感器和对粉尘浓度进行实时检测的粉尘浓度传感器，所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器均与数据收发器相接，所述数据收发器通过所述通讯电缆与所述前端采集装置相接；所述风速检测仪、所述气体浓度传感器和所述粉尘浓度传感器的数量均为多个，多个所述风速检测仪、多个所述气体浓度传感器和多个所述粉尘浓度传感器均沿隧道洞(I)的宽度方向由左至右进行布设。
10.按照权利要求1或2所述的长距离隧道施工用通风系统，其特征在于:所述轴流式通风机(2)和射流风机(4)均由所述上位监测装置进行控制且二者均与所述上位监测装置相接；所述轴流式通风机(2)为变频风机。
【文档编号】E21F1/00GK203939516SQ201420380680
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】刘文武, 雷耀军, 张王杰, 张晓刚, 赵朝阳, 王群英, 党莹 申请人:中铁二十局集团第二工程有限公司