一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统及通风方法与流程

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统及通风方法。

背景技术：

当前，我国的隧道工程得到空前发展，各种长大隧道的建设方兴未艾，但建设过程中的许多难题并没有得到很好地解决。例如，采用钻爆法修筑山岭隧道时，长大隧道的施工通风问题，施工过程中的爆破、喷浆等工序都将产生大量的粉尘和co等物质来污染空气，但是现行的隧道通风技术不仅需要消耗大量的能量，而且空气质量也没有得到改善，不能很好地解决此问题。因此，提出新型而有效的解决方案，为施工人员提供良好的施工环境，并降低施工通风成本创造经济效益，亟待解决。

经过专利和文献检索，有两项对于此类工程进行研究的专利。其一，专利公布号为cn106285759a，通过对该专利的学习与研究，其发明中未在密闭空间中设置一台加速污染空气排出的风机，使得通风时间会增加，通风效果也难以保证。其二，专利公布号为cn103306702a，该专利使用气囊与隧道二衬接触起封闭作用，对气囊的充气放气都要消耗时间，同时隧道内施工环境恶劣，爆破时飞石易对气囊造成破坏，气囊维护的时间成本和经济成本都较高；再者，专利的屏蔽装置安装在二衬台车上，这样形成的封闭空间还可以进一步缩小，比如将屏蔽装置安装在防水板台车上，进一步压缩污染空气的范围，更小的密闭空间可以取得更好的通风排烟效果；最后，该专利含有一个门帘让施工车辆通行，门帘的开闭方式是人工拉索，自动化的程度不高，不符合现代隧道自动化、机械化的发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统及通风方法，将污染空气隔绝在一定的密闭空间内，在密闭的空间内，利用风机将污染空气快速排出洞外。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统，包括设置在隧道内的屏蔽装置和支撑架，所述支撑架拱形设置，与隧道的内壁相贴合；

所述屏蔽装置包括幕布滑轨和屏蔽幕布，所述幕布滑轨设置在支撑架上；

所述屏蔽幕布包括固定端和活动端，所述固定端固定连接在幕布滑轨的一个端部，活动端沿幕布滑轨滑动；

当屏蔽幕布展开时，屏蔽装置与隧道掌子面之间形成封闭空间；封闭空间内伸入有送风管和排风管，且送风管和排风管位于封闭空间外的端部伸出隧道洞口；

所述排风管连接有抽风机，抽风机将封闭空间内的气体排出封闭空间；外界气体通过送风管输送进入封闭空间。

进一步的，所述送风管连接有压入风机，压入风机设置在封闭空间外，压入风机将外界空气输送至封闭空间。

进一步的，所述屏蔽幕布包括对称设置的第一屏蔽幕布和第二屏蔽幕布，两个屏蔽幕布均设置有固定端和活动端，两个屏蔽幕布的固定端分别固定在对应侧的幕布滑轨的底部；两个屏蔽幕布的活动端沿幕布滑轨滑动；当两个活动端在幕布滑轨的顶部交汇时，屏蔽装置与隧道掌子面间形成封闭空间。

进一步的，所述支撑架安装在防水板台车上；防水板台车上设置有固定架，固定架与防水板台车之间设置有若干个伸缩杆，通过调整伸缩杆使得支撑架贴合隧道内壁。

进一步的，所述支撑架的顶部设置有用于切换屏蔽幕布移动方向的传动箱；两个屏蔽幕布的固定端均设置有幕布收纳箱，用于收纳对应侧的屏蔽幕布；两个屏蔽幕布的活动端均连接有幕布电机，且幕布电机的控制开关设置在隧道洞口处。

进一步的，所述支撑架上还设置有监控器和气体检测器，所述监控器设置在支撑架的顶部；所述气体检测器的数量为两个，两个气体检测器分别安装在支撑架的两侧；所述监控器和气体检测器均连接有显示屏，且显示屏设置在隧道洞口处。

进一步的，所述送风管位于封闭空间内的端部靠近掌子面设置，所述排风管位于封闭空间内的端部靠近屏蔽装置设置。

一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统的通风方法，包括以下步骤：

s1，安装屏蔽装置，将施工区域围成封闭空间；

s2，开启抽风机，将封闭空间内的污染空气排出；

s3，实时监测封闭空间内的空气质量，待空气符合要求，关闭抽风机，移动屏蔽装置进入下一个施工工序。

进一步的，所述步骤s1的具体方法为：将屏蔽装置安装在防水板台车上，并调整伸缩杆，使得支撑架贴合隧道内壁；启动两个幕布电机，驱动两个屏蔽幕布的活动端沿幕布滑轨滑动到顶部；所述步骤s2中，还包括外界空气的压入过程，具体地，通过启动压入风机，将外界空气经由送风管输送至封闭空间。

进一步的，所述步骤s3中，通过设置在隧道洞口处的监控器的显示屏和气体检测器的显示屏，对隧道内的空气实时监测；通过移动防水板台车，实现屏蔽装置在隧道内的移动。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

本发明一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统，所设置的屏蔽幕布的固定端固定在幕布滑轨的端部，活动端可以在幕布滑轨的轨道内滑动，通过移动屏蔽幕布的活动端，可以将屏蔽幕布展开，从而对施工区域形成一个封闭空间，使得施工区域与外界相对隔离；支撑架采用拱形设置，使得支撑架可以与隧道内壁相贴合，保证了屏蔽装置对施工区域的封闭效果；通过在封闭空间内设置排风管，且排风管连接抽风机，这样在抽风机的作用下，将封闭空间内的污染空气排出封闭空间；并且封闭空间内还伸入有送风管，这样外界的新鲜空气可以通过送风管进入到封闭空间内，通过这样的设置，使得封闭空间内的污染空气越来越少，同时进入新鲜空气，封闭空间内的空气质量便会越来越好；同时通过屏蔽装置的作用，使得施工区域内的污染空气被隔离在一个封闭空间内，再统一排出至隧道外，这样也有利于气体的快速排出，从而防止了爆破粉尘对隧道全长范围内的污染；

进一步的，通过设置压入风机，为外界空气进入封闭空间提供了压力，使得外界的新鲜空气能够被快速输入到封闭空间内，这样通过一压一抽，对封闭空间内的空气形成对流，加速封闭空间内的气体达标，与传统的通风方式相比，通风时间大大缩短，节约了能源，降低了通风成本；两台风机以及封闭空间的运用，取得了良好的通风效果，改善了隧道施工环境。

进一步的，通过设置两个屏蔽幕布，两个屏蔽幕布对称设置在幕布滑轨的两侧，两个屏蔽幕布分别连接对应的电机，可以对两个屏蔽幕布进行独立控制；将两个屏蔽幕布的活动端移动到支撑架的顶部便可以实现施工区域的隔离，从而使得施工区域被屏蔽装置隔离成封闭空间。

进一步的，将屏蔽装置安装在防水板台车上，通过在防水板台车上预设置固定架，然后将支撑架固定在固定架上，可以很方便地完成屏蔽装置的安装和铺展；通过在固定架与防水板台车之间设置伸缩杆，可以实现固定架高度的可调节，从而当在不同高度的隧道内施工时，只需要调整伸缩杆，便可以调整固定架的高度，进而使得屏蔽装置的支撑架与隧道的内壁相贴合；屏蔽装置通过伸缩杆的变换调节，可以适用于不同端面大小的隧道，可以重复使用，提高了设备的经济性，进一步降低了隧道通风成本；通过移动防水板台车可以实现对屏蔽装置的移动，这样可以根据施工进度，对屏蔽装置的位置进行动态调整；而且也实现了屏蔽装置的可重复利用。

进一步的，设置在支撑架顶部的传动箱，可以对所连接的屏蔽幕布的传动方向进行切换，以实现对屏蔽幕布的展开和收缩操作；设置在支撑架两侧底部的收纳箱，可以对使用后的屏蔽幕布进行收纳，防止屏蔽幕布被破坏，从而可以保证屏蔽幕布能够被重复使用；两个屏蔽幕布分别连接电机，可以实现对两个屏蔽幕布进行独立控制，将两个电机的控制开关设置在隧道洞口处，可以实现远程操作。

进一步的，通过设置监控器可以实时查看封闭空间内的空气情况；设置的气体检测器可以实时监测封闭空间内的空气质量，设置两个气体检测器，两个气体检测器分开设置在支撑架的两侧，这样可以提高检测的准确性；将监控器和气体检测器的显示屏设置在隧道洞口处，这样工作人员便可以远程监控封闭空间的空气质量，作为操作人员是否关停风机以及是否打开屏蔽装置的依据，监控器可以让操作人员直观地监控洞内环境，防止气体检测器故障而引起误操作；再通过远程操作屏蔽幕布的幕布电机，施工人员可以远程操作，提高了机械化和自动化的程度。

进一步的，将送风管位于封闭空间内的端部靠近掌子面设置，使得封闭空间内的污染空气能够被最大限度地排出；将排风管的端部靠近屏蔽装置设置，使得新鲜空气对污染空气形成驱赶作用，加速了封闭空间内气体的对流，从而提高了排风效率。

附图说明

图1为本发明中压排结合封闭空间通风排烟结构图；

图2为本发明中屏蔽装置图；

图中：1-压入风机，2-送风管，3-屏蔽装置，4-抽风机，5-排风管，6-排风口烟囱，7-电机，8-屏蔽幕布，9-支撑架，10-传动箱，11-气体检测器，12-幕布滑轨，13-幕布收纳箱，14-监控器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统，包括设置在隧道内的屏蔽装置3，屏蔽装置3主要由幕布电机7、屏蔽幕布8、支撑架9、传动箱10、气体检测器11、幕布滑轨12、幕布收纳箱13和监控器14构成，其中幕布电机7左右角落各一个，传动箱10位于支撑架9的顶端，可以对所连接的屏蔽幕布的传动方向进行切换，以根据需要对屏蔽幕布进行展开和收缩操作，幕布收纳箱13设置在支撑架9的底部隧道两侧，监控器14安装在支撑架9的顶部位置，通过监控器14可直观地实时监控作用隧道内的空气状况；配合气体检测器11一起帮助施工人员判断幕布打开的时机；气体检测器11设置有两个，两个气体检测器11对称安装在支撑架9的两侧，气体检测器11距地面的高度为2.5-3m，用于监测隧道内的空气质量；幕布滑轨12贴合设置在隧道的内壁；屏蔽幕布8包括固定端和活动端，固定端固定在幕布滑轨12的端部，活动端可在幕布滑轨12上滑动；幕布滑轨12设置在支撑架9上，支撑架9呈拱形设置，支撑架9贴合在隧道的内壁；

屏蔽装置3与隧道掌子面之间形成封闭空间；封闭空间内伸入有送风管2和排风管5，送风管2和排风管位于封闭空间外的端部伸出隧道洞口；其中，排风管5连接有抽风机4，抽风机4设置在封闭空间内，抽风机4将封闭空间内的气体排出封闭空间；外界气体经由送风管2进入封闭空间；送风管2连接有压入风机1，压入风机1设置在封闭空间外，压入风机1将外界空气输入封闭空间内。

在本发明的优选实施例中，屏蔽幕布8分为左右两部分，两部分对称开启和关闭，当左右两部关闭时，屏蔽幕布8与掌子面形成封闭空间；左右两部的屏蔽幕布分别连接对应侧的幕布电机，左右两部的屏蔽幕布均设置有固定端和活动端，两个屏蔽幕布的固定端分别固定在对应侧的幕布滑轨12的底部；幕布电机7驱动对应侧屏蔽幕布的活动端沿幕布滑轨12滑动，实现屏蔽幕布8的自动收放；当两个活动端在幕布滑轨12的顶部交汇时，屏蔽装置与隧道掌子面间形成封闭空间。两侧幕布升起后在传动箱10位置有15-20cm的重合；幕布两侧靠近地下预留了送风管2和排风管5的通过孔道，幕布收回后可放置于幕布收纳箱13；

两个幕布电机的控制开关设置在隧道洞口处，幕布电机通过线缆连接控制开关。

本发明中，为了实现远程监控，监控器14和气体检测器11均连接有显示屏，且显示屏设置在隧道洞口处。

本发明中，支撑架9安装在防水板台车上靠近掌子面的一侧，防水板台车上设置有固定架，支撑架9固定在所述固定架上；具体地，在固定架的中部和两个侧部均设置有伸缩杆，伸缩杆的另一端固定在防水板台车上，通过调整伸缩杆来调整固定架的高度，进而实现对支撑架9的高度的调节；

在本发明的某一实施例中，伸缩杆采用千斤顶连接钢管来实现，通过调节千斤顶来实现所连接的钢管与固定架之间距离的调整；

在本发明的另一实施例中，伸缩杆采用多节调节杆实现，每个调节杆上均设置有销孔，通过在销孔中插入销栓实现调节杆固定的固定。

通过移动防水板台车，实现屏蔽装置在隧道内的移动。

送风管2位于封闭空间内的端部靠近掌子面设置，排风管5位于封闭空间内的端部靠近屏蔽装置设置，具体地，将送风管送风口伸入至距掌子面距离小于15m的位置，抽风机4吸风口放置在距离屏蔽装置2-3m的位置，同时吸风口位置与送风管管口2相距20-30m。

本发明中，压入风机1位于洞口，送风管2和排风管5均为通风软管，且管径略大于幕布的预留孔道，其中排风管5伸出洞外并将出风口向上做成烟囱状，形成排风口烟囱6。

本发明一种钻爆法施工隧道封闭式压排结合通风系统的工作原理及过程具体为：首先架设洞外的压入风机1和洞内的抽风机4，将通风管与各风机相连紧密，开启风机后，通风软管膨胀可与屏蔽幕布贴合保持封闭效果。

在洞外安装排风口烟囱6，将屏蔽装置3依据洞口大小，制作好支撑架9，移入洞内并安装在防水板台车预装的固定架上；各设备安装完毕后，待爆破施工人员撤出后，洞外操作人员可以远程控制幕布电机7拉起屏蔽幕布8，屏蔽幕布8沿着幕布滑轨12逐渐上升，并在顶部的传动箱10重合15-20cm，这样可以取得更好的密封效果；爆破后，屏蔽幕布8阻挡了爆破粉尘的扩散，降低洞内其他地方的污染程度，将污染空气控制在封闭空间的范围内，有利于气体的快速排出；洞外操作人员，打开两台风机，压入风机1将新鲜空气吹入洞内，并对污染空气起到“驱赶”作用，封闭空间内的抽风机4在其吸风口附近形成一定范围的负压环境，加速吸收污染空气，并将其吹入排风管5，经过洞口排风口烟囱6将管道内的污染空气排出至洞外；通风过程中，操作人员通过安装在屏蔽装置3上的气体检测器11和监控器14对洞内空气质量进行实时的监控，其中气体检测器11对洞内气体起到定量的监测，得到的实时数据可以为操作人员提供是否关停风机，以及是否打开屏蔽装置的依据，监控器14让操作人员直观地监控洞内环境，防止气体检测器11故障而引起误操作；洞内空气环境适宜后，操作人员可以关停风机，打开屏蔽装置上的幕布电机7，电机牵引屏蔽幕布8沿着幕布滑轨12下滑，并最终进入幕布收纳箱13，由此，通风结束，隧道施工进入下一工序。

本发明一共使用了2台风机进行排烟除尘，两台风机一內一外、一压一抽，在封闭空间内使得爆破产生的烟雾不会蔓延到洞内其他地方，压入风机吹风进入封闭空间，同时洞内的抽风机将污染空气吸收，经由管道排出；封闭的小范围环境下，两台风机共同作用，因此本发明的通风时长相较于传统通风方法可以大为降低，节省了电能，还使得洞内空气质量达到适宜的状态，同时可以加快施工进度和效率；本发明的屏蔽装置，采用电机控制屏蔽幕布的开闭，装置顶部安装有传动箱及监控器，还有气体检测器可以对隧道内的空气质量实时监测。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围，但本领域的技术人员应当了解到以下内容：技术人员依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，以使得本发明能够合理的运用到实际工程中；同时技术人员所做的修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各技术方案的精神和范围。