一种螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统

技术领域

本发明涉及隧道通风技术领域，尤其提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统。

背景技术

随着现代采矿工艺的发展，螺旋斜坡道在越来越多的矿山推广使用。相对于折返式斜坡道，螺旋斜坡道没有缓坡段或平坡段，同样高差下线路更短，开拓工程量小，更适合于圆柱形矿体开拓。

在螺旋斜坡道开挖施工过程中，受周围岩石条件、爆破开挖、各类机械设备运作以及施工人员呼吸等因素的影响，随着深度增加，掌子面处的氧气含量逐渐降低，各种有毒气体(如一氧化碳、二氧化碳、硫氧化合物等)和粉尘含量逐渐升高。因此，需要在开挖工程中持续向掌子面通风，以达到补充氧气、稀释和排除有毒有害气体、降低粉尘的目的，使得空气环境保持良好。

目前，向螺旋斜坡道掌子面通风方法如下：螺旋斜坡道整体长度开挖过程中，在螺旋斜坡道洞口设置风机，沿着整个螺旋斜坡道长度布置风筒，风机通过风筒向掌子面通风，由螺旋斜坡道回风至洞口。这种方法存在如下问题：长距离、螺旋轨迹布置的风筒的风阻较大，轴流电机能耗大，随着掌子面不断深入，通风效果逐渐变差，风筒使用量大，铺设风筒用工量较大，同时，这种风筒沿整个螺旋斜坡道长度布置的方法，风筒随着掌子面深入而增加长度的操作不方便。

发明内容

针对螺旋斜坡道整体长度开挖过程中，通过螺旋斜坡道的风筒向掌子面通风所存在的上述技术问题，本发明提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统，减小通风效果通风受风阻的影响，降低轴流电机能耗，减小风筒使用量和铺设用工量，并随着螺旋斜坡道深度的增加方便的调整风筒，以满足不同施工深度的通风需要。

为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风方法，包括螺旋斜坡道、竖井、轴流风机和风筒，所述螺旋斜坡道与竖井在不同深度处具有多个汇合点；在螺旋斜坡道施工过程中，向螺旋斜坡道的掌子面通风分为两个通风阶段：第一通风阶段，在螺旋斜坡道从洞口施工至与竖井的第一汇合点前，所述轴流风机将新风由洞口通过螺旋斜坡道内的风筒a送至掌子面，并由所述螺旋斜坡道回风至洞外；第二通风阶段，当螺旋斜坡道施工至与竖井的第一汇合点后，所述轴流风机将新风由洞口通过可拆卸串联连接的竖井内的风筒b1、最接近掌子面的汇合点的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道内的风筒b3送至掌子面，并由所述螺旋斜坡道回风至洞外。

可选地，所述螺旋斜坡道施工至与竖井第一汇合点后，每经过一个汇合点，竖井内的风筒b1由上一汇合点向下延伸至最接近掌子面的汇合点，新风通过串联连接的竖井风筒、最接近掌子面的汇合点的转弯段风筒和螺旋斜坡道内的风筒送至掌子面。

可选地，所述各汇合点分别设置有风门，所述螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：通过各所述风门分别关闭相应汇合点的通道，以使得回风仅通过螺旋斜坡道回至洞外。

可选地，所述第一通风阶段和第二通风阶段使用同一轴流风机供风，在第二通风阶段，将轴流风机由与螺旋斜坡道的风筒a连接改为与竖井的风筒b1连接。

可选地，所述螺旋斜坡道和竖井内的风筒均为半硬质风筒，所述螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：第一通风阶段和第二通风阶段使用同一所述半硬质风筒，在第二通风阶段，将半硬质风筒由螺旋斜坡道移动至竖井内。

可选地，还包括设置在地面用于卷绕风筒的可移动提升设备，所述螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：第一通风阶段的风筒a和第二通风阶段的风筒b1为同一段风筒，当第一通风阶段结束时，可移动提升设备将风筒由螺旋斜坡道的洞口移动至竖井的井口，通过可移动提升设备下放竖井的风筒b1，使得竖井内的风筒b1前端降低至最接近掌子面的汇合点。

可选地，根据新风风压选择汇合点的转弯段风筒b2，当风压小于设定值时选用半硬质转弯段风筒b2，当风压大于设定值时选用硬质转弯段风筒b2。

可选地，还包括设置在螺旋斜坡道内的至少一个射流风机，所述螺旋斜坡道位于所述至少一个射流风机附近设置有风压传感器，所述螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：通过所述至少一个射流风机增加回风风流，通过风压确定增压风机的启停，当所述增压风机附近的风筒内风压低于设定值时开启所述射流风机，当所述增压风机附近的风压高于设定值时停止所述射流风机。

为了达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风系统，包括螺旋斜坡道、竖井、轴流风机和风筒；所述螺旋斜坡道与竖井在不同深度处具有多个汇合点；在螺旋斜坡道从洞口施工至与竖井的第一汇合点前，所述轴流风机用于将新风由洞口通过螺旋斜坡道内的风筒a送至掌子面，并由所述螺旋斜坡道回风至洞外；在螺旋斜坡道施工至与竖井第一汇合点后，所述轴流风机用于将新风由洞口依次通过可拆洗串联连接的竖井内的风筒b1、最接近掌子面的汇合点的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道内的风筒b3送至所述掌子面，并由所述螺旋斜坡道回风至洞外。

可选地，所述螺旋斜坡道通风系统还包括设置在地面用于卷绕风筒的可移动提升设备，所述螺旋斜坡道施工至与竖井第一汇合点后，每经过一个汇合点，所述可移动提升设备下放竖井的风筒b1，以使得竖井内的风筒前端由上一个汇合点向下延伸至最接近掌子面的汇合点。

相对于现有技术，本发明所提供的螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统，结合螺旋斜坡道与竖井多个汇合点的结构，根据施工进展设置通风路径不同的两个通风阶段，能够满足螺旋斜坡道不同施工深度通风需要，有效提高通风效果。在第二通风阶段，通过竖井的风筒b1送风、转弯段风筒b2与螺旋斜坡道的风筒b3串联送风，减少螺旋轨迹布置的风筒长度，解决了现有技术长距离、螺旋斜坡道布置风筒造成风阻较大问题，即使较深的掌子面，依然能够保持良好通风效果，降低了轴流电机的能耗，节省供电成本，竖井内的风筒长度较小，并能够减小风筒使用量和铺设用工量，同时，竖井内的风筒随着掌子面深入而增加长度的操作方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是螺旋斜坡道与竖井的结构示意图。

图2是螺旋斜坡道分阶段通风方法的第一通风阶段的状态示意图。

图3是螺旋斜坡道分阶段通风方法的第一通风阶段的流程框图。

图4是螺旋斜坡道分阶段通风方法第二通风阶段的一个实施例的状态示意图。

图5是螺旋斜坡道分阶段通风方法第二通风阶段的另一个实施例的状态示意图。

图6是螺旋斜坡道分阶段通风方法第二通风阶段的流程框图图。

图中，1—螺旋斜坡道，2—竖井，3—汇合点，31—第一汇合点，32—最接近掌子面的汇合点，4—掌子面。

具体实施方式

目前，螺旋斜坡道开挖过程中，在螺旋斜坡道洞口设置风机，沿着整个螺旋斜坡道长度布置风筒，风机通过风筒向掌子面通风，由螺旋斜坡道回风至洞口，在整个开挖过程中，通风方法不变。这种通风方式长距离、螺旋轨迹布置的风筒的风阻较大，轴流电机的能耗较大，随着掌子面不断深入通风效果逐渐变差，同时，这种风筒沿整个螺旋斜坡道长度布置的方法，风筒随着掌子面深入而增加长度的操作不方便。

为了解决上述问题，本发明提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统，下面将结合说明书附图，通过优选实施例具体说明。

如图1至图6所示，本发明提供了一种螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统。

如图1所示，通风系统包括螺旋斜坡道1、竖井2、轴流风机和风筒，螺旋斜坡道1与竖井2在不同深度处具有多个汇合点3。

在螺旋斜坡道施工过程中，向螺旋斜坡道1的掌子面4通风分为两个通风阶段：

如图2、图3所示，第一通风阶段，在一些优选的实施例中，在螺旋斜坡道从洞口施工至与竖井2的第一汇合点3前，轴流风机将新风由洞口通过螺旋斜坡道1内的风筒a送至掌子面4，并由螺旋斜坡道1回风至洞外。

在第一个通风阶段，针对螺旋斜坡道深度比较小的特点，使用上述通风方式，达到设定的通风效果，操作简单方便。

如图4、图5和图6所示，第二通风阶段，在一些优选的实施例中，当螺旋斜坡道施工至与竖井2的第一汇合点3后，轴流风机将新风由井口通过可拆卸串联连接的竖井2内的风筒b1、最接近掌子面的汇合点32的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道1内的风筒b3送至掌子面4，并由螺旋斜坡道1回风至洞外。

在第二通风阶段，通过竖井的风筒b1送风、转弯段风筒b2与螺旋斜坡道的风筒b3串联设置进行送风，减少螺旋轨迹布置的风筒长度，解决了现有技术长距离、螺旋斜坡道布置风筒造成风阻较大问题，竖井内的风筒避免了折弯、挤压等现象，并且，同样深度距离的情况下，竖井的长度远小于螺旋斜坡道的长度，从而在风筒内部阻力相同的情况下，竖井内的风管因为长度小而产生的风阻较小，因此，即使较深的掌子面，依然能够保持良好通风效果，当掌子面需要的风量、风压不变时，由于风阻较小，因此需要的供风的风量、风压较小，可以选用功率较小的轴流电机，能够减小能耗。

优选的，螺旋斜坡道1的风筒a和竖井2内的风筒b1均为半硬质风筒，螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：第一通风阶段和第二通风阶段使用同一半硬质风筒，根据新风风压选择汇合点3的转弯段风筒b2，当风压小于设定值时选用半硬质转弯段风筒b2，当风压大于设定值时选用硬质转弯段风筒b2。在第二通风阶段，将半硬质风筒由螺旋斜坡道1移动至竖井2内。能够提高设备利用效率，减少设备购置费用，提高通风经济效益。

优选的，各汇合点3分别设置有风门，通过各风门分别关闭相应汇合点3的通道，以使得回风仅通过螺旋斜坡道1回至洞外，风门的设置，使得回风沿着螺旋斜坡道返回至洞外，能够将螺旋斜坡道内的有害气体携带到洞外，保持螺旋斜坡道内的空气环境保持良好，适合施工的空气环境要求。

所提供的螺旋斜坡分阶段通风方法通过设置两个通风阶段，能够满足螺旋斜坡道不同施工深度通风需要，有效提高通风效果，并能够减小风筒使用量和铺设用工量，两个通风阶段的方法转换方便，适合于施工现场操作。

如图4和图5所示，在一些优选的实施例中，螺旋斜坡道施工至与竖井2第一汇合点31后，每经过一个汇合点3，竖井2内的风筒b1由上一汇合点3向下延伸至最接近掌子面的汇合点32，新风通过串联连接的竖井2的风筒b1、汇合点3的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道1内的风筒b3送至掌子面4。优选的，在地面设置用于升降风筒的可移动提升设备，优选的，可移动提升设备为设置在移动底盘上的绞车。第一通风阶段的风筒a和第二通风阶段的风筒b1为同一段风筒，当第一通风阶段结束时，可移动提升设备将风筒由螺旋斜坡道1的洞口移动至竖井2的井口，通过可移动提升设备下放竖井2的风筒b1，使得竖井2内的风筒b1前端降低至最接近掌子面的汇合点32。只需要通过绞车收放风筒b1，就能够方便的进行竖井内风筒b1的深度调整。能够提高风筒的利用率，降低通风成本。

在一些优选的实施例中，第一通风阶段和第二通风阶段使用同一轴流风机供风，在第二通风阶段，将轴流风机由与螺旋斜坡道1的风筒a连接改为与竖井2的风筒b1连接。具体的可以通过直接移动轴流风机的方法实现，也可以通过改变轴流风机的出口与风筒a和风筒b1的连接方法实现。这种方法，使得第一通风阶段和第二通风阶段仅用一个轴流风机，提高设备利用率，有利于减少设备投资，提高经济效益。

在一些优选的实施例中，还包括设置在螺旋斜坡道1内的至少一个射流风机，螺旋斜坡道1位于至少一个射流风机附近设置有风压传感器，螺旋斜坡道分阶段通风方法包括：通过至少一个射流风机增加回风风流，通过风压确定增压风机的启停，当增压风机附近的风筒内风压低于设定值时开启射流风机，当增压风机附近的风压高于设定值时停止射流风机。通过射流风机，能够提高回风效果，适合于长度较大的螺旋斜坡道使用，并且射流风机根据回风风压进行自动启停操作，能够根据风压变化快速反应，适合于无人值守操作，提高螺旋斜坡道空气环境的安全性，并能够解决连续运转造成的能耗过大问题。

如图1、图2、图4和图5所示，本发明提供的一种螺旋斜坡道分阶段通风系统，包括螺旋斜坡道1、竖井2、轴流风机和风筒；螺旋斜坡道1与竖井2在不同深度处具有多个汇合点3。

如图2所示，在螺旋斜坡道从洞口施工至与竖井2的第一汇合点31前，轴流风机用于将新风由洞口通过螺旋斜坡道1内的风筒a送至掌子面4，并由螺旋斜坡道1回风至洞外。

如图3所示，在螺旋斜坡道施工至与竖井2第一汇合点31后，轴流风机用于将新风由井口依次通过可拆卸串联连接的竖井2内的风筒b1、最接近掌子面的汇合点32的转弯段风筒b2，和螺旋斜坡道1内的风筒b3送至掌子面4，并由螺旋斜坡道1回风至洞外。

优选的，还包括连接在风筒上的增压风机，风筒位于射流风机附近设置有风压传感器，通过风压确定增压风机的启停，当增压风机附近的风筒内风压低于设定值时开启射流风机，当增压风机附近的风压高于设定值时停止射流风机。设置射流风机，能够增大回风流量，保障通风循环持续进行，特别适合长度较大的螺旋斜坡到使用，保障掌子面和螺旋斜坡道内的空气环境良好，符合地下施工的空气环境要求。

在一些优选的实施例中，螺旋斜坡道分阶段通风系统还包括设置在地面用于卷绕风筒的可移动提升设备，螺旋斜坡道施工至与竖井2第一汇合点31后，每经过一个汇合点3，可移动提升设备下放竖井2的风筒b1，以使得竖井2内的风筒b1前端由上一个汇合点3向下延伸至最接近掌子面的汇合点32。

如图4和图5所示，工作过程如下：螺旋斜坡道在开挖过程中，每经过一个新的汇合点3，拆除竖井2的风筒b1、汇合点3的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道1内的风筒b3之间的连接，通过绞车下放竖井2的风筒b1，使得竖井2内的风筒b1前端由上一个汇合点3降低至最接近掌子面的汇合点32，同时，将上一个汇合点3的转弯端风筒b2移动至最接近掌子面的汇合点32，将螺旋斜坡道1内的风筒b3移动至最接近掌子面的汇合点32，然后进行上述3个风筒的连接，并使得螺旋斜坡道1内的风筒b3的出风端靠近掌子面4，从而向掌子面4供新风，竖井内的风筒随着掌子面深入而增加长度的操作方便，适合于施工现场使用，相对于螺旋斜坡道内铺设风筒的方法，这种通过下放竖井内的风筒的方法，竖井长度远小于同深度螺旋斜坡道的长度，能够节省铺设风筒的时间、节省风筒的用料。

相对于现有技术，本发明所提供的螺旋斜坡道分阶段通风方法及通风系统，结合螺旋斜坡道与竖井多个汇合点的结构，根据施工进展设置不同的通风阶段，第一通风阶段，在螺旋斜坡道从洞口施工至与竖井的第一汇合点前，通过螺旋斜坡道内的风筒a送至掌子面；第二通风阶段，当螺旋斜坡道施工至与竖井的第一汇合点后，通过串联连接的竖井内的风筒b1、最接近掌子面的汇合点的转弯段风筒b2和螺旋斜坡道内的风筒b3送至掌子面。通过设置两个通风阶段，能够满足螺旋斜坡道不同施工深度通风需要，有效提高通风效果。在第二通风阶段，通过竖井的风筒b1送风、转弯段风筒b2与螺旋斜坡道的风筒b3串联送风，减少螺旋轨迹布置的风筒长度，解决了现有技术长距离、螺旋斜坡道布置风筒造成风阻较大问题，竖井内的风筒避免了折弯、挤压等现象，即使较深的掌子面，依然能够保持良好通风效果，同时，竖井内的风筒随着掌子面深入而增加长度的操作方便。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，在不脱离本发明技术方案的精神的情况下，对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。