一种排放平导内部瓦斯的系统及方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种排放平导内部瓦斯的系统及方法。

背景技术：

隧道平导是指隧道正洞的平行导洞，在多数情况下，隧道平导沿长度方向与隧道正洞相平行，并与隧道斜井相垂直。位于隧道正洞长度方向一侧的隧道平导主要起辅助作用，是为隧道施工而增设的工作面，能够有效缩短长度大于3000m的长隧道或特长隧道的工期。在隧道正洞修建完成后，为了安全起见，通常会对隧道平导进行封堵。如果隧道平导处于瓦斯富集地层，瓦斯气体聚集对隧道运营产生重大安全隐患。现有技术中，通常通过安装抽风机对隧道平导内聚集的瓦斯进行抽排。抽风机不仅需要消耗大量电能，而且还要定期维护。特别是对于偏远地区来说，由于交通不便，抽风机的安装和维护更加费时费力。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种排放瓦斯简单有效的排放平导内部瓦斯的系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种排放平导内部瓦斯的系统，包括隧道正洞、隧道平导和横通道；所述隧道平导设置在隧道正洞长度方向的一侧；所述横通道的一端与隧道正洞相连通，另一端与隧道平导相连通；所述隧道平导的两端分别设置有封堵墙；所述横通道的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为钝角或直角；

所述横通道中设置有控制气体单向流动的装置，并保证气体从隧道正洞流向隧道平导；

所述封堵墙的上方开设有通风口。

进一步的，所述控制气体单向流动的装置包括单向阀；

所述单向阀的进风口与隧道正洞相对应，出风口与隧道平导相对应。

进一步的，两个所述单向阀分别安装在横通道的两端；两个所述单向阀之间形成单向风通道。

进一步的，还包括封堵件，所述封堵件封堵单向阀外壁与横通道内壁之间的空隙。

一种排放平导内部瓦斯的方法，包括步骤：

a、在拟将横通道设置成单向风通道的入风口处的不同位置安装风速测量器，测出列车通过时，各个位置的风速值；

b、将连通隧道正洞与隧道平导的横通道设置成单向风通道，单向风通道的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为钝角或直角，使活塞风从隧道正洞经单向风通道向隧道平导流动；单向风通道的入风口设置在最大风速值的位置；

c、隧道平导的两端均设置有封堵墙，在封堵墙的上方开设通风口。

进一步的，如步骤b中的所述单向风通道的设置方法，包括顺次进行的如下步骤：

b1、在横通道中设置封堵件，封堵件上预留安装孔；

b2、将单向阀安装在安装孔中，使活塞风从隧道正洞流向隧道平导。

进一步的，如步骤b2中的所述单向阀设置有两个，两个单向阀之间形成单向风通道。

进一步的，如步骤b1中的所述封堵件的设置方法，包括步骤：将其中一个封堵件设置在横通道的一端，将另一个封堵件设置在横通道的另一端。

进一步的，如步骤b1中的所述封堵件的设置方法，包括步骤：将封堵件设置在横通道中，且封堵件的长度与两个单向阀之间的间距相等。

进一步的，如步骤b1中的所述封堵件的设置方法，包括：浇筑混凝土形成封堵件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种排放瓦斯简单有效的排放平导内部瓦斯的系统及方法，利用列车进入隧道正洞产生的活塞风将隧道平导内的瓦斯排出，有效防止瓦斯聚集。在保证隧道营运安全的同时，还具有清洁环保、节约成本、瓦斯排放次数稳定的优势。

附图说明

图1是本发明的其中一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的a处放大图；

图4是本发明的b处放大图；

附图标记：1-隧道正洞；2-隧道平导；3-横通道；4-单向风通道；5-单向阀；6-封堵件；7-封堵墙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如附图所示，一种排放平导内部瓦斯的系统，包括隧道正洞1、隧道平导2和横通道3；所述隧道平导2设置在隧道正洞1长度方向的一侧；所述横通道3的一端与隧道正洞1相连通，另一端与隧道平导2相连通；所述隧道平导2的两端分别设置有封堵墙7；所述横通道3的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为钝角或直角；所述横通道3中设置有控制气体单向流动的装置，并保证气体从隧道正洞1流向隧道平导2；所述封堵墙7的上方开设有通风口。

当隧道为长隧道或特长隧道时，由于受到隧道正洞1侧壁的阻挡和空间限制，列车行驶进入隧道正洞1，车头不断推挤前方的空气，空气因受到挤压而压力增大，形成活塞风。列车尾部存在的负压涡旋区域，其气压低于列车前部的气压，负压涡旋区域将隧道正洞1外的空气从隧道正洞1入口引入到隧道正洞1中。活塞风通过控制气体单向流动的装置，从横通道3进入隧道平导2中，并为隧道平导2中瓦斯的运动提供动力作用。瓦斯的密度小于空气密度，隧道平导2中的瓦斯在活塞风的推动作用下，从开设在封堵墙7上方的通风口排出。通风口既可以开设在其中一个封堵墙7上，又可以分别开设在两个封堵墙7上。在如图所示的实施例中，通风口开设在其中一个封堵墙7的上方。

当横通道3的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为直角时，活塞风在静压作用下，从隧道正洞1进入到横通道3中。由于静压较小，因而进入横通道3中的风量有限。在如图所示的实施例中，横通道3的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为钝角，利用动压将活塞风引入横通道3中，风量较大。横通道3的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α的值优选为120°≤α≤150°。

控制气体单向流动的装置具有多种具体实施方式：第一种具体实施方式，控制气体单向流动的装置包括挡板、转轴和复位弹簧；挡板与横通道3的横截面相适配，挡板的一端与横通道3的内壁通过转轴铰接，另一端为自由端。复位弹簧套设在转轴上，没有活塞风时，挡板将横通道3关闭。形成活塞风后，在活塞风的作用下，挡板绕转轴向横通道3内壁方向转动，复位弹簧被挡板和横通道3内壁压缩，将横通道3打开。第二种具体实施方式，在如图所示的实施例中，所述控制气体单向流动的装置包括单向阀5；所述单向阀5的进风口与隧道正洞1相对应，出风口与隧道平导2相对应。活塞风能够从单向阀5的进风口进入，从出风口排出，实现单向流动。

当单向阀5出现倒流的失效情形时，瓦斯会进入隧道正洞1中，为了解决上述技术问题，优选的，两个所述单向阀5分别安装在横通道3的两端；两个所述单向阀5之间形成单向风通道4。当其中一个单向阀5出现倒流的失效情形时，另一个单向阀5继续工作，防止瓦斯进入隧道正洞1中，保证安全。

当横通道3的内径较大时，优选的，还包括封堵件6，所述封堵件6封堵单向阀5外壁与横通道3内壁之间的空隙。从而保证活塞风仅从单向阀5通过。实施例一、封堵件6包括第一封堵板和第二封堵板；第一封堵板设置在其中一个单向阀5外壁与横通道3内壁之间，第二封堵板设置在另一个单向阀5外壁与横通道3内壁之间。实施例二、两个单向阀5之间的间距等于封堵件6的长度，封堵件6一端设置在其中一个单向阀5外壁与横通道3内壁之间，另一端设置在另一个单向阀5外壁与横通道3内壁之间。此时，封堵件6设置在横通道3中除单向风通道4之外的空间。封堵件6既可以为混凝土制品，又可以为钢板。

一种排放平导内部瓦斯的方法，包括步骤：

a、在拟将横通道3设置成单向风通道4的入风口处的不同位置安装风速测量器，测出列车通过时，各个位置的风速值；

b、将连通隧道正洞1与隧道平导2的横通道3设置成单向风通道4，单向风通道4的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α为钝角或直角，使活塞风从隧道正洞1经单向风通道4向隧道平导2流动；单向风通道4的入风口设置在最大风速值的位置；

c、隧道平导2的两端均设置有封堵墙7，在封堵墙7的上方开设通风口。

横通道3连通隧道正洞1与隧道平导2，在拟将横通道3设置成单向风通道4的入风口处的不同位置安装风速测量器，测出列车通过时，各个位置的风速值。将横通道3设置成单向风通道4，单向风通道4的入风口设置在最大风速值的位置。风速最大时，活塞风对瓦斯的推动作用最强，排瓦斯的效果最好。在隧道正洞1中形成的活塞风从单向风通道4的入风口进入单向风通道4，进而进入隧道平导2中。活塞风为隧道平导2中瓦斯的运动提供动力作用，进而将隧道平导2中的瓦斯从封堵墙7上方的通风口排出。

单向风通道4具有多种设置方法：第一种设置方式，设置与横通道3截面相适配的挡板，将挡板的一端与横通道3的内壁通过转轴铰接，另一端为自由端。将复位弹簧套设在转轴上，没有活塞风时，挡板将横通道3关闭。活塞风形成后，在活塞风的作用下，复位弹簧被挡板和横通道3内壁压缩，挡板绕转轴向横通道3内壁方向转动，将横通道3打开。

将横通道3的长度方向与列车行进方向l之间的夹角α设置为直角时，活塞风在静压作用下，从隧道正洞1进入到横通道3中。由于静压较小，因而进入横通道3中的风量有限。在如图所示的实施例中，将横通道3与列车行进方向l之间的夹角α设置为钝角，利用动压将活塞风引入横通道3中，风量较大。横通道3与列车行进方向l之间的夹角α的值优选为120°≤α≤150°。

既可以在其中一个封堵墙7的上方开设通风口，又可以分别在两个封堵墙7的上方开设通风口。在如图所示的实施例中，在其中一个封堵墙7的上方开设通风口。

在如图所示的实施例中，第二种设置方式，包括顺次进行的如下步骤：

b1、在横通道3中设置封堵件6，封堵件6上预留安装孔；

b2、将单向阀5安装在安装孔中，使活塞风从隧道正洞1流向隧道平导2。

安装时，单向阀5的进风口与隧道正洞1相对应，出风口与隧道平导2相对应。活塞风能够从单向阀5的进风口进入，从出风口排出，实现单向流动。

单向阀5出现倒流的失效情形时，瓦斯会进入隧道正洞1中，为了解决上述技术问题，在如图所示的实施例中，所述单向阀5设置有两个，两个单向阀5之间形成单向风通道4。安装两个单向阀5能有效防止瓦斯进入隧道正洞1，即：当其中一个单向阀5出现倒流的失效情形时，另一个单向阀5继续工作，保证安全。

封堵件6的设置具有多种方法：第一种方法，将其中一个封堵件6设置在横通道3的一端，将另一个封堵件6设置在横通道3的另一端。由于两个封堵件6上均安装有单向阀5，因此，单向风通道4也位于两个封堵件6之间。第二种方法，将封堵件6设置在横通道3中，且封堵件6的长度与两个单向阀5之间的间距相等。封堵件6设置在横通道3中除单向风通道4之外的空间。

封堵件6可以由钢板加工形成，优选的，浇筑混凝土形成封堵件6。

以上为本发明的具体实施方式，从实施过程可以看出，本发明提供一种排放瓦斯简单有效的排放平导内部瓦斯的系统及方法，利用列车进入隧道正洞产生的活塞风将隧道平导内的瓦斯排出，有效防止瓦斯聚集。在保证隧道营运安全的同时，还具有清洁环保、节约成本、瓦斯排放次数稳定的优势。