通风管道保温装置及保温方法与流程

本发明涉及矿井或隧道的通风技术领域，具体涉及隧道降温通风管道的保温。

背景技术：

特长深埋隧道和矿井巷道存在着围岩高地温问题，围岩高地温导致施工隧道内产生热灾，已建隧道围岩最高地温达到80℃，有的隧道还存在高温地热水，地热水会灼伤人的皮肤。在高地温环境下施工，不但危机人员的身体健康和人身安全，还会导致工作效率下降，频繁更换班次；机械设备在高地温环境下运行事故频出，工作效率低下，运行和维护成本非常高。

通风是高地温隧道最常用的降温方式，通过向隧洞内送风，冷却隧道围岩，降低洞内空气温度，但随着隧道增长，冷却通风的效果显著变差。这与通风管道的构造有关，隧道通风管道为单层结构，在无通风状态下，隧道通风管道保持自然下垂状态，在通风后形成圆形通风管道。由于通风管道未采取任何保温措施，就在通风管的管壁上发生了管内通入冷风与隧道排出热风的对流换热，导致管道内冷风的冷量未达作业面就被过早耗散，隧道越长，其通风管长距离输送中发生的冷量的散失就越为巨大，以致于无法保证隧道工作面的温度要求。

为了满足施工环境温度需求，确保施工安全，发明人基于课本所学知识，并结合课外阅读、现场参观与实践，对现有的隧道通风管道进行改造，实现隧道通风管道的自保温和降温控制，经过持续的试验与改进，创造出确具实用价值的本发明。

技术实现要素：

发明目的：针对现有隧道通风管道在保温和降温方面的不足，本发明提供一种全新结构的长距离隧道冷却通风管道保温装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种管道保温装置，包括通风管道、冷风机、送风管、回风管、分集气器、无线流量计、无线流量控制开关和无线采集和传输器，所述通风管道采用多层结构，所述多层结构从外向内依次布置保温层、冷却层和通风管；所述冷却层与分集气器及送风管和回风管组成密闭风循环系统，所述保温层是由分集气器与送风管连通的密闭结构，在保温层内填充冷空气。

进一步地，上述保温装置分段布置，对隧道保温冷却通风管道实行分区段控制，是沿隧道长度方向按一定间距安装多台冷风机，每台冷风机服务于其控制区段内通风管的冷却；隧道保温冷却通风管道的多台冷风机远程同步控制，在各区段的送风管安装无线智能流量控制开关，无线自组网。

更进一步地，隧道保温冷却通风管道的冷却层和保温层的填充状态和密封性无线实时监控，在送风管和回风管安装无线智能流量传感器，实时监控气流量变化，评估管道的密封性，实现自动化监测和报警。

使用时，分集气器具有两个回路，第一回路利用冷空气填充冷却层，通过冷空气循环流动对隧道通风管道进行冷却；第二回路将保温层与冷风机的送风管连通，利用冷空气将保温层填充，形成密闭结构。

有益效果：本发明在既有隧道通风管道的基础上，采用密闭空气层保温，具备以下显著的进步：

（1）无需任何固体保温结构，空气保温层的材质与通风管道的材质相同，并与通风管道形成一体化结构，既实现了通风管道的保温，又保留了现有隧道通风管道便于安装的优点。利用空气层作为隧道通风管道的保温层，既解决了隧道通风管道内冷风冷量散失的问题，又继承了柔性通风管道经济、环保、结构构造简单和便于安装等优点；

（2）在现有隧道通风管道增加冷却层，冷却层位于空气保温层和通风管之间，与空气保温层和通风管形成一体化结构，通过送风管和回风管将冷却层与冷却机连接，形成密闭气流循环系统，利用冷空气层对通风管进行冷却，冷量损失少、冷却效果好；

（3）隧道保温冷却通风管道实行分区段控制，在各区段的送风管安装无线智能流量控制开关，能无线自组网，实现了冷风机的远程控制。具有远程控制、操作方便、组网灵活、便于安装、方便维护和智能可靠等优点；

（4）采用无线智能流量传感器，对送风管和通风管的风流量进行实时监测，实时评估管道的密封性，具有远程控制、组网灵活、便于安装、方便维护和智能可靠等优点，保证了隧道通风管道的可靠性和维护的及时性。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是未通风状态下的隧道通风管道布置横断面图；

图2是通风状态下的隧道通风管道布置横断面图；

图3是隧道通风管道布置纵断面图；

图4是隧道通风管道构造横断面图；

图5是隧道通风管道构造纵断面图；

图中：1隧道衬砌、2冷风机、3送风管、4回风管、5通风管、6挂绳、7分集气器、8冷却层、9保温层、10无线智能流量传感器、11无线智能流量控制开关、12无线采集和传输器。

具体实施方式

实施例：

本实施例揭示了隧道通风管道的应用，其未通风和通风状态分别如图1和图2所示，是在隧道衬砌1内表面安装挂绳6，用挂绳6将通风管5悬挂在隧道衬砌1表面，冷风机2经送风管3、回风管4与通风管管壁上的多层结构形成回路。在未通风状态下，柔性的通风管5道保持自然下垂状态，在通风后形成圆形通风管道。

如图3所示，为了减少送风管3和回风管4的冷量损失，对隧道保温冷却通风管道实行分区段控制，即隧道内沿隧道长度方向按一定间距安装多台冷风机2，每台冷风机2服务于该区段内通风管5的制冷，为了多台冷风机2的同步控制，在各区段的送风管3安装无线流量控制开关11，能无线自组网，实现了冷风机的远程控制。

为了能实时评估冷却层和保温层的填充状态和密封性，在送风管3和回风管4安装无线智能流量传感器10过实时监控气流量变化，评估管道的密封性，实现实时监测和自动化报警。

如图4和图5所示，通风管3的多层结构，用空气层的保温原理，将隧道通风管道分层设计，隧道通风管道分为三层，最内层为通风管5，最外层为保温层9，中间层则为冷却层8。通过分集气器7将冷却层8与送风管3和回风管4连接，形成密闭风循环系统。利用冷空气填充冷却层8，通过冷空气循环流动对隧道通风管5进行冷却；通过分集气器7将保温层9与送风管连通，利用冷空气将保温层9填充，形成密闭结构，充满空气的保温层9将外界空气与冷却层隔开，确保冷却层8能够充分冷却通风管道。

使用时，将多层结构的通风管道经分集气器、送风管及回风管与冷风机组成回路，该多层结构从外向内依次为保温层、冷却层和通风管；冷却层与分集气器及送风管和回风管组成密闭风循环系统，保温层与分集气器及送风管连通。使用该装置可对隧道冷却通风管道执行分区段的自动控制保温。具体安装步骤如下：

（1）在衬砌表面安装挂绳；

（2）利用挂绳将隧道保温冷却通风管道悬挂在衬砌表面；

（3）安装送风和回风管道；

（4）在送风和回风管道上安装无线传感器；

（5）利用送风和回风管道将冷却机与隧道通风管道连接；

（6）利用远程控制冷却机的工作状态；

（7）根据隧道施工进度，重复上述步骤，延接下一段通风管道。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。图中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

本发明为长距离隧道通风管道的冷量保持提供了全新的思路与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上仅是以示例的方式提供的优选实施方式。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。