一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法

1.本发明涉及隧道通风技术领域，特别地，涉及一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法。


背景技术：

2.在公路隧道施工过程中，由于钻眼、炸药爆破、装渣、喷射混凝土、内燃机械排气、运输车辆排气、开挖时地层中释放有害气体等因素，使隧道洞内氧气大大减少，并且混杂各种有害气体与粉尘，造成隧道洞内空气污浊。随着隧道不断开挖，不断向山体深处延伸，隧道洞内温度和湿度相应提高，对施工作业人员的健康造成较为严重的影响。
3.因此，更换和净化隧道洞内的空气，供给足够的新鲜空气，稀释、冲淡和排除有害气体和降低粉尘浓度，能够改善劳动条件，保障施工作业人员身体健康，保证正常的安全生产，并提高劳动生产率。
4.而随着我国隧道工程的快速发展，公路隧道的建设和运营里程逐年增加，工程建设的效率要求也不断提高。目前，公路隧道的建设已经不同于早期的单个断面独头掘进，而是大多采用多掌子面同时开挖来提高施工效率和缩短施工周期。
5.然而，隧道多掌子面同时开挖时洞内空气质量较差、灰尘较多、温度较高，严重影响施工环境。如何改善隧道多掌子面同时开挖时洞内施工环境，提高隧道施工通风的效果和效率，是亟需解决的施工重点和难点。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，包括三洞并行的主洞左线、平行导洞以及主洞右线，还包括如下步骤：s1、在所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线的洞口端部均设置第一压风装置，第一压风装置能够将外界的空气导入至所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线的掌子面，并通过对流将洞内的污浊风从洞口排出；s2、随着至少三个掌子面的同时掘进，在所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线之间开设横向流通通道，并在所述平行导洞与横向流通通道的相交处设置第二压风装置，此时新风通过第二压风装置压入至所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线的掌子面，污浊风在压风装置的作用下经由所述横向流通通道向两侧的所述主洞左线、主洞右线的洞口形成流路排出；s3、在所述平行导洞的掘进端向两侧贯通横向流通通道，并在两侧掘出主洞中段左线以及主洞中段右线，实现至少七个掌子面的同时掘进，随后在所述主洞中段左线、主洞中段右线上贯通斜井进风巷，在所述主洞中段右线或主洞中段左线上贯通斜井回风巷，并
在所述斜井进风巷的贯通口出设置第三压风装置，此时新风通过所述斜井进风巷进入所述主洞中段右线、主洞中段左线的掌子面，污浊风在第三压风装置的作用下从所述斜井回风巷中排出；所述平行导洞与所述主洞中段左线的相对处还设置有第四压风装置，所述第四压风装置能够将新风压入所述平行导洞的掌子面。
8.所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线的两端均先采用独头掘进。
9.所述s3被实施在所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线右端的掘进，还包括实施在所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线左端掘进的步骤s4：在左端的所述平行导洞的掘进端向左端的所述主洞左线掘出主洞单元线，从而在主洞单元线上再形成两个掌子面，此时所述s2中的第二压风装置配置为还能够将新风压入所述主洞单元线内；还包括：s401、根据掘进方向在所述主洞右线上也掘出主洞单元线，并按照对置的方式沿掘进方向多组掘出。
10.还包括步骤s5：将左端的所述平行导洞与右端的所述平行导洞连通，随后在二者的连通处向两侧掘出主洞单元线，并在连通处设置第五压风装置，此时所述第五压风装置能够引导所述第四压风装置压入的新风流通至与左端的所述平行导洞与右端的所述平行导洞连通处相对的主洞单元线中。
11.所述压风装置包括至少一对的风机以及风管。
12.所述第五压风装置向所述第四压风装置一侧间隔设置有若干个。
13.所述第二压风装置包括三对所述风机与风管，三个风管分别延伸至所述主洞左线、平行导洞以及主洞右线的掌子面。
14.所述第三压风装置包括两对所述风机与风管，两个风管分别延伸至主洞中段线的两个掌子面。
15.所述斜井进风巷包括主通道以及连通于所述主通道的两个副通道，两个所述副通道分别连通于所述主洞中段左线、主洞中段右线。
16.本发明的有益效果是：1、通过将斜井设置为斜井进风巷和斜井回风巷，将新风和污浊风分离开来，并且增设横向流通通道，使隧道开挖施工过程中的新风和污浊风流通路径明确，提高隧道施工通风效率，保证隧道洞内的施工环境和施工人员的安全。另外，通过斜井和横向流通通道能够增加工作断面，提高隧道的施工效率，加快施工进度，缩短施工周期。
17.2、在隧道多掌子面的掘进过程中，由隧道开挖施工初始阶段的独头压入式通风模式转变为独头压入式+巷道式的通风模式。由此，风机可以安设在距离主洞左线、主洞右线和平行导洞的掌子面较近处，并且风管的长度也可以大大缩短，减小由于阻力造成的风流沿程损失，极大提高隧道施工通风的效率。
18.3、满足了公路隧道斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进对于施工通风的复杂要求，且满足了公路隧道斜井、平导、正洞单独开挖、平导和正洞联合开挖、斜井和正洞联合开挖以及三者共同联合开挖的多种施工情况。
附图说明
19.图1为实施例的第一阶段的隧道施工结构示意图；图2为实施例的第二阶段的隧道施工结构示意图；图3为实施例的第三阶段的隧道施工结构示意图；图4为实施例的第四阶段的隧道施工结构示意图；图5为实施例的第五阶段的隧道施工结构示意图。
20.附图标记：1、主洞左线；2、平行导洞；3、主洞右线；4、第一压风装置；5、横向流通通道；6、第二压风装置；7、主洞中段左线；8、主洞中段右线；9、斜井进风巷；10、斜井回风巷；11、第三压风装置；12、第四压风装置；13、主洞单元线；14、第五压风装置；15、风机；16、风管；17、主通道；18、副通道。
具体实施方式
21.下面将结合实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
22.在现有技术中，隧道的压入式通风、巷道式通风被广泛使用。其中，压入式通风是一种地下洞室的机械通风方式，它是利用设置在洞外的通风机械通过通风管道将新鲜空气送至工作面，以供给洞内足够的新鲜空气，污浊空气通过隧道流出，稀释、排除有害气体和降低粉尘浓度，从而达到改善劳动条件、保障作业人员身体健康的目的；巷道式通风是设置风门在平导（或隧道）洞口，将大功率主扇安装在平导（或隧道）外侧，局扇架设在平导（或隧道）和横通道内来向各掘进工作面送风。
23.然而，压入式通风由于污浊风流沿隧道排出，所以隧道内劳动卫生条件较差。且当通风量较小、隧道掘进较长时，隧道掌子面粉尘和有害气体排放时间较长，粉尘和有害气体的浓度降低较慢。并且压入式通风方案，一旦局部通风机停止运行，作用在隧道表面上的风压会骤然下降，造成粉尘和有害气体析出、聚集的较快，容易造成粉尘和有害气体的浓度急剧上升，因而在正常情况下要求局部通风机要连续运行，即对局部通风机的可靠性要求较高。
24.巷道式通风则具有自身难以克服的缺点，巷道式通风需要经常移动风机，存在污风循环，横通道尤其是最前面的横通道需要设置风门，不能做到无障碍封堵，对隧道施工通行造成困难，以及平导拐入正洞创造工作面施工的有效通风问题难以解决。并且巷道式通风需要设置专门的污风排出通道，这就导致污风排出通道内的空气质量较差，如果风门的隔断出现问题，可能会导致隧道内的新鲜风和污浊风循环出现问题，造成整个隧道内的空气质量下降，并且对于隧道洞内有限的空间来说，专门的污风排出通道也造成了一定的空间资源浪费。
25.而在隧道多掌子面同时开挖时，使用压入式通风、巷道式通风难以满足隧道多掌子面同时开挖的复杂情形，进而导致洞内空气质量较差、灰尘较多、温度较高，严重影响施工环境。
26.对此，本发明提出了一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，包
括三洞并行的主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3，且主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3的两端均先采用独头掘进，还包括如下步骤：s1、在主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3的洞口端部均设置第一压风装置4，第一压风装置4能够将外界的空气导入至主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3的掌子面，并通过对流将洞内的污浊风从洞口排出；s2、随着掌子面的同时掘进，在主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3之间开设横向流通通道5，并在平行导洞2与横向流通通道5的相交处设置第二压风装置6，此时新风通过第二压风装置6压入至主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3的掌子面，污浊风在压风装置的作用下经由横向流通通道5向两侧的主洞左线1、主洞右线3的洞口形成流路排出；s3、在平行导洞2的掘进端向两侧贯通横向流通通道5，并在两侧掘出主洞中段左线7以及主洞中段右线8，随后在主洞中段左线7、主洞中段右线8上贯通斜井进风巷9，在主洞中段右线8或主洞中段左线7上贯通斜井回风巷10，并在斜井进风巷9的贯通口出设置第三压风装置11，此时新风通过斜井进风巷9进入主洞中段右线8、主洞中段左线7的掌子面，污浊风在第三压风装置11的作用下从斜井回风巷10中排出；平行导洞2与主洞中段左线7的相对处还设置有第四压风装置12，第四压风装置12能够将新风压入平行导洞2的掌子面；其中，s3被实施在主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3右端的掘进，还包括实施在主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3左端掘进的步骤s4：在左端的平行导洞2的掘进端向左端的主洞左线1掘出主洞单元线13，从而在主洞单元线13上再形成两个掌子面，此时s2中的第二压风装置6配置为还能够将新风压入主洞单元线13内；还包括：s401、根据掘进方向在主洞右线3上也掘出主洞单元线13，并按照对置的方式沿掘进方向多组掘出。
27.还包括步骤s5：将左端的平行导洞2与右端的平行导洞2连通，随后在二者的连通处向两侧掘出主洞单元线13，并在连通处设置第五压风装置14，此时第五压风装置14能够引导第四压风装置12压入的新风流通至与左端的平行导洞2与右端的平行导洞2连通处相对的主洞单元线13中。
28.在一些实施例中，压风装置包括至少一对的风机15以及风管16。而上述第二压风装置6包括三对风机15与风管16，三个风管16分别延伸至主洞左线1、平行导洞2以及主洞右线3的掌子面；第三压风装置11则包括两对风机15与风管16，两个风管16分别延伸至主洞中段线的两个掌子面。
29.例如，上述第五压风装置14向第四压风装置12一侧间隔设置有若干个，以将新风稳定的运输至对应的主洞单元线13内。
30.例如，上述斜井进风巷9包括主通道17以及连通于主通道17的两个副通道18，两个副通道18分别连通于主洞中段左线7、主洞中段右线8，从而无需挖出单独的两个斜井进风巷9以满足与主洞中段左线7、主洞中段右线8，这大大降低了施工量，并降低了施工工期。
31.实施例：如图1至图5所示，采用上述施工通风方法进行隧道多掌子面掘进具有如下五个阶段：
第一阶段：主洞左线1、主洞右线3、平行导洞2进出口两端均独头掘进。主洞左线1、主洞右线3、平行导洞2进出口两端均采用独头压入式通风模式。在主洞左线1、主洞右线3、平行导洞2进出口两端分别设置风机15（即第一压风装置4），用风管16将新风输送至主洞、平行导洞2开挖掌子面，污浊风分别从主洞左线1、主洞右线3、平行导洞2排出。
32.第二阶段：开设横向流通通道5。此时，主洞左线1、主洞右线3进出口两端均采用巷道式通风模式，第二压风装置6放置于横向流通通道5中，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞开挖掌子面，污浊风从主洞左线1、主洞右线3排出。平行导洞2进出口两端均采用巷道式通风模式，风机15放置于平行导洞2和横向流通通道5相交处，新风从平行导洞2通过风管16压入至平行导洞2开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从主洞左线1、主洞右线3排出。
33.第三阶段：两端的平行导洞2贯通前，斜井进风巷9、斜井回风巷10分别与主洞左线1、主洞右线3贯通。主洞左线1、主洞右线3进出口两端风机15放置于横向流通通道5内，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞开挖掌子面，污浊风从主洞左线1、主洞右线3排出。主洞左线1、主洞右线3中段通过斜井进风巷9提供新风至主洞开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从斜井回风巷10排出。平行导洞2进口端的风机15放置于平行导洞2和横向流通通道5相交处，新风从平行导洞2通过风管16压入至平行导洞2进口端开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从主洞左线1、主洞右线3排出。平行导洞2出口端由风机15产生新风通过风管16从平行导洞2压入平行导洞2出口端开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5、主洞右线3至斜井回风巷10排出。
34.第四阶段：平行导洞2贯通前，横向流通通道5贯通后，主洞左线1新增开挖掌子面。主洞左线1、主洞右线3进出口两端风机15放置于横向流通通道5内，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞开挖掌子面，污浊风从主洞左线1、主洞右线3排出。主洞左线1、主洞右线3中段通过斜井进风巷9提供新风至主洞开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从斜井回风巷10排出。主洞左线1新增开挖掌子面风机15放置于平行导洞2内，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞左线1新增开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从主洞左线1、主洞右线3排出。平行导洞2进口端的风机15放置于平行导洞2和横向流通通道5相交处，新风从平行导洞2通过风管16压入至平行导洞2进口端开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从主洞左线1、主洞右线3排出。平行导洞2出口端由风机15产生新风通过风管16从平行导洞2压入平行导洞2出口端开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5、主洞右线3至斜井回风巷10排出。
35.第五阶段：平行导洞2、横向流通通道5、横向流通通道5贯通后，主洞左线1、主洞右线3新增开挖掌子面。主洞左线1、主洞右线3进出口两端风机15放置于横向流通通道5内，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞开挖掌子面，污浊风从主洞左线1、主洞右线3排出。主洞左线1、主洞右线3中间段通过斜井进风巷9提供新风至主洞开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5从斜井回风巷10排出。主洞左线1、主洞右线3新增开挖掌子面，风机15放置于平行导洞2内，新风从平行导洞2通过风管16压入至主洞左线1、主洞右线3新增开挖掌子面，污浊风经横向流通通道5主洞左线1、主洞右线3排出。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，包括三洞并行的主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)，其特征是：包括如下步骤：s1、在所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)的洞口端部均设置第一压风装置(4)，第一压风装置(4)能够将外界的空气导入至所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)的掌子面，并通过对流将洞内的污浊风从洞口排出；s2、随着至少三个掌子面的同时掘进，在所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)之间开设横向流通通道(5)，并在所述平行导洞(2)与横向流通通道(5)的相交处设置第二压风装置(6)，此时新风通过第二压风装置(6)压入至所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)的掌子面，污浊风在压风装置的作用下经由所述横向流通通道(5)向两侧的所述主洞左线(1)、主洞右线(3)的洞口形成流路排出；s3、在所述平行导洞(2)的掘进端向两侧贯通横向流通通道(5)，并在两侧掘出主洞中段左线(7)以及主洞中段右线(8)，实现至少七个掌子面的同时掘进，随后在所述主洞中段左线(7)、主洞中段右线(8)上贯通斜井进风巷(9)，在所述主洞中段右线(8)或主洞中段左线(7)上贯通斜井回风巷(10)，并在所述斜井进风巷(9)的贯通口处设置第三压风装置(11)，此时新风通过所述斜井进风巷(9)进入所述主洞中段右线(8)、主洞中段左线(7)的掌子面，污浊风在第三压风装置(11)的作用下从所述斜井回风巷(10)中排出；所述平行导洞(2)与所述主洞中段左线(7)的相对处还设置有第四压风装置(12)，所述第四压风装置(12)能够将新风压入所述平行导洞(2)的掌子面。2.根据权利要求1所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)的两端均采用独头掘进。3.根据权利要求2所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述s3被实施在所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)右端的掘进，还包括实施在所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)左端掘进的步骤s4：在左端的所述平行导洞(2)的掘进端向左端的所述主洞左线(1)掘出主洞单元线(13)，从而在主洞单元线(13)上再形成两个掌子面，此时所述s2中的第二压风装置(6)配置为还能够将新风压入所述主洞单元线(13)内；还包括：s401、根据掘进方向在所述主洞右线(3)上也掘出主洞单元线(13)，并按照对置的方式沿掘进方向多组掘出。4.根据权利要求3所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：还包括步骤s5：将左端的所述平行导洞(2)与右端的所述平行导洞(2)连通，随后在二者的连通处向两侧掘出主洞单元线(13)，并在连通处设置第五压风装置(14)，此时所述第五压风装置(14)能够引导所述第四压风装置(12)压入的新风流通至与左端的所述平行导洞(2)与右端的所述平行导洞(2)连通处相对的主洞单元线(13)中。5.根据权利要求1-4任一项所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述压风装置包括至少一对的风机(15)以及风管(16)。6.根据权利要求4所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述第五压风装置(14)向所述第四压风装置(12)一侧间隔设置有若干个。7.根据权利要求5所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征
是：所述第二压风装置(6)包括三对所述风机(15)与风管(16)，三个风管(16)分别延伸至所述主洞左线(1)、平行导洞(2)以及主洞右线(3)的掌子面。8.根据权利要求5所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述第三压风装置(11)包括两对所述风机(15)与风管(16)，两个风管(16)分别延伸至主洞中段线的两个掌子面。9.根据权利要求1所述的斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，其特征是：所述斜井进风巷(9)包括主通道(17)以及连通于所述主通道(17)的两个副通道(18)，两个所述副通道(18)分别连通于所述主洞中段左线(7)、主洞中段右线(8)。

技术总结
本发明公开了一种斜井、平导、正洞多个掌子面同时掘进施工通风方法，包括三洞并行的主洞左线、平行导洞以及主洞右线，且主洞左线、平行导洞以及主洞右线的两端均先采用独头掘进，通过设置第一压风装置实现掌子面初期的压入式通风，随着多掌子面的开掘，通过第二压风装置、第三压风装置、第四压风装置以及第五压风装置实现斜井、平导、正洞多个掌子面的稳定通风。期间，由隧道开挖施工初始阶段的独头压入式通风模式转变为独头压入式+巷道式的通风模式。由此，风机可以安设在距离主洞左线、主洞右线和平行导洞的掌子面较近处，并且风管的长度也可以大大缩短，减小由于阻力造成的风流沿程损失，极大提高隧道施工通风的效率。极大提高隧道施工通风的效率。极大提高隧道施工通风的效率。


技术研发人员：范文昊 张国强 吴灵生 赖琳 王志杰 周飞聪 谢盛昊 赵明蕃 朱星汁 徐小芳 朱科艺 苏远 尹强
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/15