低瓦斯地层盾构施工通风系统的制作方法

本实用新型属于隧道建设技术领域，具体涉及低瓦斯地层盾构施工通风系统。

背景技术：

低瓦斯地层盾构施工由于地层的特殊性，对隧道通风有着严格的要求。具体要求如下：

采用压入式通风；

隧道内回风速度不宜小于1m/s，防止瓦斯集聚；

隧道内各处的瓦斯浓度不得高于0.5％；

要求实现不间断通风，当风机一路电源停止供电时，另一路应在10min内接通，保证风机正常运转。

现有盾构施工通风系统无法满足上述要求，故提供该低瓦斯地层盾构施工通风系统，具备不间断通风、报警、自动切断盾构机电源等功能，满足低瓦斯地层盾构施工需求。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供低瓦斯地层盾构施工通风系统，该系统针对瓦斯隧道的特殊施工环境，整个通风系统需要较高的安全性与可靠性，主要设备均配有一套同等能力备用设备。双风机为两台相同型号的轴流式风机，主风机故障时，启用副风机，增强系统可靠性；风机的电源设置双路电源，一路为外接电网，另一路为应急发电机，外网断电后，启动应急发电机，保证系统供电的可靠性；该通风系统具有完善的检测反馈系统，能自动对现场出现的突发事故作出相应的反应，情况紧急时发出报警信号提示现场施工人员撤退，提高了施工的安全性。当隧道内瓦斯浓度较高且超过限值时，系统自动实现瓦电闭锁，盾构停止掘进，施工人员撤退；当由于供电或者风机故障不能进行隧道通风时，系统自动切断盾构机电源，停止掘进，施工人员撤退；隧道的通风采取主通风与局部通风相结合的方式，在隧道洞口采用轴流式风机压入新鲜风，在盾构机台车上部安装局部风扇，提高局部风速，防止瓦斯积聚，这样有力地保证隧道通风效果。风机能根据现场施工情况及隧道内瓦斯浓度进行风速调节，灵活可变，既能满足现场施工，又能保证施工安全。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

低瓦斯地层盾构施工通风系统，包括电力系统、供风系统和检测反馈系统；所述供风系统包括通风控制装置、大功率轴流式双风机、局部风扇、风机控制柜、y型硬质风管和大直径风筒，所述风机控制柜用于控制所述大功率轴流式双风机的启停，所述大功率轴流式双风机作为风源提供新鲜风，新鲜风依次经过所述y型硬质风管、大直径风筒后送入盾构施工隧道中，所述通风控制装置分别与所述风机控制柜和局部风扇连接，所述局部风扇安装在盾体内部及台车上；所述检测反馈系统包括风速传感器、风机启停检测器、瓦斯浓度传感器、盾构机闭锁装置和报警装置，所述通风控制装置分别与所述风速传感器、风机启停检测器、瓦斯浓度传感器、盾构机闭锁装置、报警装置连接。

进一步的，所述供电系统包括外接电网、应急发电机和发电机启动柜，所述外接电网通过高压环网柜给所述供风系统和检测反馈系统供电且检测反馈系统还具有独立备用电源，外网断电后可继续为其进行一段时间供电，所述应急发电机在所述发电机启动柜的控制下给所述供风系统和检测反馈系统供电。

进一步的，所述大功率轴流式双风机包括主风机和备用风机，所述主风机和备用风机均装设在盾构施工隧道外。

进一步的，所述局部风扇共有15个，其中3个局部风扇在盾体内部，另外12个局部风扇平均分设在六节台车上。

进一步的，所述大直径风筒的直径为1.4m。

进一步的，所述风机启停检测器为电流互感器。

进一步的，所述报警装置包括扬声器声音报警装置和led闪光灯报警装置。

进一步的，所述y型硬质风管的中部设置有风源导向装置。

本实用新型的有益技术效果是：采用双风机为两台相同型号的轴流式风机，主风机故障时，启用副风机，增强系统可靠性；风机的电源设置双路电源，一路为外接电网，另一路为应急发电机，外网断电后，启动应急发电机，保证系统供电的可靠性；该通风系统具有完善的检测反馈系统，能自动对现场出现的突发事故作出相应的反应，情况紧急时发出报警信号提示现场施工人员撤退，提高了施工的安全性；当隧道内瓦斯浓度较高且超过限值时，系统自动实现瓦电闭锁，盾构停止掘进，施工人员撤退；当由于供电或者风机故障不能进行隧道通风时，系统自动切断盾构机电源，停止掘进，施工人员撤退；隧道的通风采取主通风与局部通风相结合的方式，在隧道洞口采用轴流式风机压入新鲜风，在盾构机台车上部安装局部风扇，提高局部风速，防止瓦斯积聚，这样有力地保证隧道通风效果；风机能根据现场施工情况及隧道内瓦斯浓度进行风速调节，灵活可变，既能满足现场施工，又能保证施工安全。

附图说明

图1为本实用新型的地面通风设备分布示意图。

图2为本实用新型的车站中板通风设备分布示意图。

图3为本实用新型的隧道内通风设备分布示意图。

图4为本实用新型的y型硬质风管的结构示意图。

其中，大功率轴流式双风机4

局部风扇5

风机控制柜6

y型硬质风管7

大直径风筒8

风速传感器9

风机启停检测器10

盾构机闭锁装置11

报警装置12

外接电网1

应急发电机2

发电机启动柜3

主风机分管71

备用风机分管72

风源导向片73

汇流管74。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～4，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，低瓦斯地层盾构施工通风系统，包括电力系统、供风系统和检测反馈系统；所述供风系统包括通风控制装置、大功率轴流式双风机4、局部风扇5、风机控制柜6、y型硬质风管7和大直径风筒8，所述风机控制柜6用于控制所述大功率轴流式双风机4的启停，所述大功率轴流式双风机4作为风源提供新鲜风，新鲜风依次经过所述y型硬质风管7、大直径风筒8后送入盾构施工隧道中，所述通风控制装置分别与所述风机控制柜6和局部风扇5连接，所述局部风扇5安装在盾构内部及台车上；所述检测反馈系统包括风速传感器9、风机启停检测器10、瓦斯浓度传感器、盾构机闭锁装置11和报警装置12，所述通风控制装置分别与所述风速传感器9、风机启停检测器10、瓦斯浓度传感器、盾构机闭锁装置11、报警装置12连接；其中，风速传感器9装设在大直径风筒8的末端，用于检测大直径风筒8中新鲜风的实时风速；风机启停检测器10装设在大功率轴流式双风机4上，用于检测大功率轴流式双风机4的工作状态；瓦斯浓度传感器装设在盾构机外侧，用于实时检测盾构施工隧道内的瓦斯浓度；盾构机闭锁装置11装设在高压环网柜上，用于切断盾构机的外接电源；报警装置12装设在盾构机上，用于提醒工作人员该盾构机已经处于异常状态，其中，异常状态包括盾构机停止掘进、风机故障、风机断电、隧道内风速低于限值、瓦斯浓度超过报警值或极限值等。所述供电系统包括外接电网1、应急发电机2和发电机启动柜3，所述外接电网通过高压环网柜给所述供风系统和检测反馈系统供电，所述应急发电机2在所述发电机启动柜3的控制下给所述供风系统和检测反馈系统供电。所述大功率轴流式双风机4包括主风机和备用风机，所述主风机和备用风机均装设在盾构施工隧道外。所述局部风扇5共有15个，其中3个局部风扇5盾体内部，另外12个局部风扇5平均分设在六节台车上。所述大直径风筒8的直径为1.4m。所述风机启停检测器10为电流互感器。所述报警装置12包括扬声器声音报警装置和led闪光灯报警装置。所述y型硬质风管7的中部设置有风源导向装置。

本方案工作原理简述：

当盾构机正常掘进时；

为保证施工人员的正常呼吸及设备的安全运转，在盾构机正常推进时，隧道外大功率轴流式风机开启，正常施工时，只开启主风机。大功率轴流式风机产生的大量的新鲜空气经过y型硬质风管及大直径风筒进入隧道，隧道中实现正常通风；隧道内台车上及盾体内共15个局部防爆风扇开启，能对台车上方及盾体内部集聚的瓦斯进行吹散。值班人员通过风机控制柜调整电机供电频率，实现隧道内供风风量及风速的调节，当隧道内风速传感器检测回风风速达到要求，盾构机方可转入掘进模式进行掘进。盾构正常推进时，大功率轴流式风机的电源由外接电网提供，开停传感器检测到风机正常运转，隧道内风速传感器检测回风速度达到要求，不触发报警装置进行声光报警。

当外网断电时，具体有以下三种情况；

（1）风机断电，盾构机不断电时：当风机外接电网断电时，大功率轴流式风机停止运转，隧道通风停止，风速传感器检测回风风速低于报警值，进行报警，同时向风电闭锁装置下达盾构机断电指令。风电闭锁装置得到指令立即切断盾构机，掘进暂停，现场管理人员组织隧道内人员撤离。值班人员在外接电网断电10min内启动应急发电机，或采用在发电机启动柜内设置自动启动器，所述自动启动器包括计时器和继电器，计时器与继电器连接，计时器还与电流互感器，继电器与发电机控制柜内启动应急发电机的开关接通，当电流互感器检测到风机断电时驱动计时器开始计时，计时器的计时到10min时向继电器发送一个高电平将继电器导通，继电器打开应急发电机的开关，供风系统恢复正常，风速传感器检测风速正常，停止报警，恢复盾构机电源，正常掘进。待外接电网供电恢复正常后，再将大功率轴流式风机电源切换成外接电网供电。

（2）盾构机断电，风机不断电时：当盾构机外接电网断电时，低瓦斯地层盾构施工通风系统正常运转，盾构停止掘进，报警装置报警，现场管理人员组织隧道内人员撤离，等待外接电网正常，恢复掘进。

（3）盾构机及风机同时断电时：当盾构机及风机均断电时，盾构机及大功率轴流式风机停止运转，隧道通风停止，掘进停止。风速传感器检测回风风速低于报警值，进行报警，现场管理人员组织隧道内人员撤离。采用（1）所述的方法开启应急发电机为通风系统供电，等待外接电网供电正常，恢复通风及掘进。

实施例2：

如图4所示，在实施例1的基础上进一步的，y型硬质风管7包括主风机分管71、备用风机分管72、风源导向片73和汇流管74，其中，主风机分管71与主风机连通，备用风机分管72与备用风机连通，风源导向片73的一端活动连接在主风机分管71与备用风机分管72的交界处，主风机分管71与备用风机分管72在汇流管74合并，汇流管74与大直径风筒8连通。

当主风机工作，备用风机关闭时：风源导向片73的末端c在风力的作用下偏向备用风机分管72的b端，此时，主风机分管71与汇流管74连通，备用风机分管72与汇流管74隔离。

当备用风机工作，主风机关闭时：风源导向片73的末端c在风力的作用下偏向主风机分管71的a端，此时，主风机分管71与汇流管74隔离，备用风机分管72与汇流管74连通。

并且，风源导向片73采用轻质不透风材料制成。

实施例3：

在实施例2的基础上进一步的，为了保证风源导向片73的末端c分别在主风机工作和备用风机工作时更加稳定和更好的密封性，在y型硬质风管7中，主风机分管71的内壁上设置有第一流体传感器、第一继电器和第一电磁铁，第一流体传感器、第一继电器、第一电磁铁依次连接，备用风机分管72的内壁上设置有第二流体传感器、第二继电器和第二电磁铁，第二流体传感器、第二继电器、第二电磁铁依次连接，且风源导向片73的末端c处装设有磁性材料。

当主风机工作，备用风机关闭时：第一流体传感器检测到风源信号并向第一继电器发送高电平将其导通，第一继电器则使得第一电磁铁通电工作，第一电磁铁吸引风源导向片73的末端c处装设的磁性材料，从而将风源导向片73的末端c与备用风机分管72的b端闭合。

当备用风机工作，主风机关闭时：第二流体传感器检测到风源信号并向第二继电器发送高电平将其导通，第二继电器则使得第二电磁铁通电工作，第二电磁铁吸引风源导向片73的末端c处装设的磁性材料，从而将风源导向片73的末端c与备用风机分管72的a端闭合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。