一种掘进头压抽切换正压通风方法与流程

本发明涉及地下工程通风领域，具体涉及一种地下工程掘进通风方法。

背景技术：

地下工程如隧道、矿井巷道等掘进施工过程中需进行掘进通风，目前常规方式分为压入式、抽出式和混合式。压入式通风局扇（局部通风机）放置在新鲜风流上风侧，通过柔性风筒向掘进掌子面供风，污风从隧道或巷道内排出，风筒内风压高于隧道或巷道内风压，为正压通风。抽出式通风局扇放置在新鲜风流下风侧，通风刚性风筒从掘进掌子面将污风吸出，新鲜风流从隧道或巷道内流进，风筒内风压低于隧道或巷道内风压，为负压通风。混合式同时布置上述压入式和抽出式，因设备数量多、投资大、运营电费高，一般不常采用。

压入式通风掘进掌子面风流质量高，抽出式通风排炮烟时间短，若能实现压抽切换可综合两种通风方式优势，提高掘进通风风质、缩短拍炮烟时间。目前行业内通常采用刚性风筒+轴流式局扇正反转实现压抽切换，存在如下问题：1、轴流式局扇反转风量为正转风量的60%左右，反转通风效率低；2、轴流式局扇无论放置在新鲜风流上风侧还是下风侧，压抽两种通风方式中总有一种存在循环污风；3、刚性风筒重量重，安装不便，且造价为柔性风筒3倍左右。

cn204113709u公布了一种混合式局扇，其解决方案为：局扇维持正转，通过在局扇入风口与出风口间设置反风风筒及多组三通风筒与阀门，通过调控阀门切换刚性风筒与局扇入风口或出风口风力连接实现压抽切换，可解决局扇反转效率低的问题，但无法解决循环污风及刚性风筒造价高、安装不便等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种不仅能解决压抽切换循环污风问题，而且可提高掘进通风质量、降低掘进通风成本的掘进头压抽切换通风方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种掘进头压抽切换正压通风方法，是：在新鲜风流上风侧布置1#局扇和1#三通切换阀，在掌子面附近布置2#局扇和2#三通切换阀，所述1#三通切换阀分为3个风流出入口，即常开口、常闭口和主风口，所述2#三通切换阀分为3个风流出入口，即常开口、常闭口和主风口，所述1#局扇出风口通过风筒ⅰ与1#三通切换阀常闭口连接，所述2#局扇出风口通过风筒ⅱ与2#三通切换阀常闭口连接，所述1#三通切换阀主风口通过风筒ⅲ与2#三通切换阀主风口连接，所述1#三通切换阀常开口连接风筒ⅳ延伸至新鲜风流下风侧，所述2#三通切换阀常开口连接风筒ⅴ延伸至掌子面；

压入式通风时，关闭2#局扇、开启1#局扇，在1#局扇风压作用下1#三通切换阀自动切换常闭口与主风口连通，2#三通切换阀常开口与主风口连通，新鲜风流经1#局扇、风筒ⅰ、1#三通切换阀、风筒ⅲ、2#三通切换阀、2#三通切换阀常开口、风筒ⅴ到达掌子面；

抽出式通风时，关闭1#局扇、开启2#局扇，在2#局扇风压作用下2#三通切换阀自动切换常闭口与主风口连通，1#三通切换阀常开口与主风口连通，掌子面污风经2#局扇、风筒ⅱ、2#三通切换阀、风筒ⅲ、1#三通切换阀、1#三通切换阀常开口、风筒ⅳ到达新鲜风流下风侧。

进一步，所述1#三通切换阀内设有阀板和弹性组件，常闭口无风压作用时，阀板在弹性组件作用下封闭常闭口，常开口与主风口连通；当常闭口在1#局扇风压作用下时，风压克服弹性组件作用力将阀板转向常开口，封闭常开口，常闭口与主风口连通。

进一步，所述2#三通切换阀内设有阀板和弹性组件，常闭口无风压作用时，阀板在弹性组件作用下封闭常闭口，常开口与主风口连通；当常闭口在2#局扇风压作用下时，风压克服弹性组件作用力将阀板转向常开口，封闭常开口，常闭口与主风口连通。

进一步，所述风筒ⅰ、风筒ⅱ、风筒ⅲ、风筒ⅳ、风筒ⅴ可采用柔性风筒，也可采用刚性风筒。

进一步，所述掌子面附近2#局扇入风口可连接可伸缩刚性风筒，减少掌子面附近2#局扇随掘进搬迁工作量。

进一步，所述1#三通切换阀内设有风速风向传感器ⅰ，所述1#局扇通过风速风向传感器ⅰ实现电气闭锁；所述2#三通切换阀内设有风速风向传感器ⅱ，所述2#局扇通过风速风向传感器ⅱ实现电气闭锁，同时只能开启一台局扇。

本发明的有益效果：可采用柔性风筒供风，能解决现有技术压抽切换污风循环问题，可提高掘进通风质量、降低掘进通风成本。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2为本发明压入式通风状态；

图3为本发明抽出式通风状态；

图中：1-1#局扇，2-2#局扇，3-1#三通切换阀，4-2#三通切换阀，5-风筒ⅲ，6-风筒ⅴ，7-风筒ⅳ，8-可伸缩刚性风筒，9-新鲜风流下风侧，10-新鲜风流上风侧，11-掌子面，12-阀板及弹性组件，13-风速风向传感器ⅰ，14-新鲜风流流向，15-污风流向。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

参照图1，一种掘进头压抽切换正压通风方法，是：在新鲜风流上风侧10布置1#局扇1和1#三通切换阀3，在掌子面11附近布置2#局扇2和2#三通切换阀4，所述1#三通切换阀3分为3个风流出入口，即常开口、常闭口和主风口，所述2#三通切换阀2分为3个风流出入口，即常开口、常闭口和主风口，所述1#局扇1出风口通过风筒ⅰ与1#三通切换阀3常闭口连接，所述2#局扇2出风口通过风筒ⅱ与2#三通切换阀4常闭口连接，所述1#三通切换阀3主风口通过风筒ⅲ5与2#三通切换阀4主风口连接，所述1#三通切换阀3常开口连接风筒ⅳ7延伸至新鲜风流下风侧9，所述2#三通切换阀4常开口连接风筒ⅴ6延伸至掌子面11；

压入式通风时，关闭2#局扇2、开启1#局扇1，在1#局扇1风压作用下1#三通切换阀3自动切换常闭口与主风口连通，2#三通切换阀4常开口与主风口连通，新鲜风流经1#局扇1、风筒ⅰ、1#三通切换阀3、风筒ⅲ5、2#三通切换阀4、2#三通切换阀4常开口、风筒ⅴ6到达掌子面11，如图2所示；

抽出式通风时，关闭1#局扇1、开启2#局扇2，在2#局扇2风压作用下2#三通切换阀4自动切换常闭口与主风口连通，1#三通切换阀3常开口与主风口连通，掌子面11污风（污风流向15）经2#局扇2、风筒ⅱ、2#三通切换阀4、风筒ⅲ5、1#三通切换阀3、1#三通切换阀3常开口、风筒ⅳ7到达新鲜风流下风侧9，如图3所示。

所述1#三通切换阀3内设有阀板和弹性组件12，常闭口无风压作用时，阀板在弹性组件作用下封闭常闭口，常开口与主风口连通；当常闭口在1#局扇风压作用下时，风压克服弹性组件作用力将阀板转向常开口，封闭常开口，常闭口与主风口连通。

所述2#三通切换阀4内设有阀板和弹性组件12，常闭口无风压作用时，阀板在弹性组件作用下封闭常闭口，常开口与主风口连通；当常闭口在2#局扇风压作用下时，风压克服弹性组件作用力将阀板转向常开口，封闭常开口，常闭口与主风口连通。

所述风筒ⅰ、风筒ⅱ、风筒ⅲ5、风筒ⅳ7、风筒ⅴ6采用柔性风筒，当然，也可采用刚性风筒。

所述掌子面11附近2#局扇2入风口连接可伸缩刚性风筒8，减少掌子面附近2#局扇随掘进搬迁工作量。

所述1#三通切换阀3内设有风速风向传感器ⅰ13，所述1#局扇1通过风速风向传感器ⅰ13实现电气闭锁，即1#三通切换阀3内风速风向传感器ⅰ13监测到风速及风向信号闭锁1#局扇1不能启动；所述2#三通切换阀4内设有风速风向传感器ⅱ，所述2#局扇2通过风速风向传感器ⅱ实现电气闭锁，即2#三通切换阀4内风速风向传感器ⅱ监测到风速及风向信号闭锁2#局扇2不能启动。

某矿山掘进工作面最长掘进距离3200m，工作面断面积14.2m²，掌子面需风量5m³/s、供风量7.4m³/s，风筒直径1000mm，局扇选用fbd6.32×30kw对旋轴流局扇。通风方式比较如下。

方案一：选用常规柔性风筒作正压压入式通风，设备投资为16.9万元（1台局扇2.5万元，3200m柔性风筒14.4万元），排炮烟风速为（5+7.4）/2/(14.2-3.14*0.5*0.5)=0.46m/s，通风排炮烟最长时间为3200/0.46/60=116min。本方案投资小，但排炮烟时间长达2小时，影响掘进作业工序。

方案二：选用常规刚性风筒通过轴流局扇正反转实现压抽通风切换，通常作压入式通风，排炮烟时作抽出式通风，设备投资为44.1万元（1台局扇2.5万元，3200m刚性风筒41.6万元），排炮烟风速为（5+7.4）*0.6/2/(3.14*0.5*0.5)=4.7m/s，通风排炮烟最长时间为3200/4.7/60=11min。本方案投资大，排炮烟时间短，但存在污风循环问题。

方案三：采用本发明方法，设备投资为19.46万元（2台局扇5万元，3200m柔性风筒14.4万元，自制2个三通切换阀0.06万元），排炮烟风速为（5+7.4）/2/(3.14*0.5*0.5)=7.9m/s，通风排炮烟最长时间为3200/7.9/60=6.8min。本发明方案投资小，排炮烟时间短，且能解决污风循环问题，提高风流质量。