本發(fā)明公開(kāi)了瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法，具體包括刀盤(pán)、土艙、前盾、中盾、盾尾、輸送機(jī)構(gòu)以及瓦斯防爆裝置；盾尾設(shè)置盾尾密封，在中盾、盾尾的殼體鉸接處采用鉸接密封；管片接縫處設(shè)置密封裝置；輸送機(jī)構(gòu)包括螺旋輸送機(jī)和皮帶，螺旋輸送機(jī)用于輸送土艙中的渣土，渣土落入皮帶上；瓦斯防爆裝置的主體設(shè)置在盾構(gòu)主機(jī)后部和臺(tái)車區(qū)域。本發(fā)明提供一種瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法。將盾構(gòu)施工中主要瓦斯溢出點(diǎn)釋放的高濃度瓦斯氣體稀釋到安全濃度范圍內(nèi)經(jīng)防爆風(fēng)機(jī)抽排至盾構(gòu)臺(tái)車后部的全防爆設(shè)備區(qū)，降低了盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

1. 瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：包括刀盤(pán)、土艙、前盾、中盾、盾尾、輸送機(jī)構(gòu)以及瓦斯防爆裝置；

刀盤(pán)設(shè)置在土艙的前方，土艙設(shè)置在前盾內(nèi)，刀盤(pán)上的刀具將前方掌子面的渣土切削下來(lái)，渣土進(jìn)入土艙；

中盾在前盾和盾尾之間，中盾和盾尾內(nèi)設(shè)置推進(jìn)油缸和/或管片拼裝機(jī)；盾尾設(shè)置盾尾密封，在中盾、盾尾的殼體鉸接處采用鉸接密封；管片接縫處設(shè)置密封裝置；

輸送機(jī)構(gòu)包括螺旋輸送機(jī)和皮帶，螺旋輸送機(jī)用于輸送土艙中的渣土，螺旋輸送機(jī)的螺旋軸旋轉(zhuǎn)，將土艙中的渣土輸送至已打開(kāi)螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)的螺旋輸送機(jī)出渣口，渣土落入皮帶上；

瓦斯防爆裝置的主體設(shè)置在盾構(gòu)主機(jī)后部和臺(tái)車區(qū)域；在盾構(gòu)施工過(guò)程中，通過(guò)瓦斯防爆裝置的使用，確保盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域范圍內(nèi)瓦斯氣體濃度在安全范圍內(nèi)。

2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：瓦斯防爆裝置包括排風(fēng)管、防爆風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣通道和瓦斯傳感器；

     瓦斯傳感器用于檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，排風(fēng)管用于排出氣體，防爆風(fēng)機(jī)提供排風(fēng)的動(dòng)力。

3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：進(jìn)氣通道上方設(shè)置排風(fēng)管，下方設(shè)置薄板，薄板通過(guò)柔性密封件與皮帶連接，其中進(jìn)氣通道除了進(jìn)風(fēng)口和連接排風(fēng)管的抽風(fēng)口外，其余地方均進(jìn)行密封，形成密封空間。

4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：柔性密封件采用橡膠密封板，密封效果好，且具有耐磨、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：皮帶下方設(shè)置主滾輪和側(cè)滾輪，主滾輪設(shè)置在中部，主滾輪的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)滾輪。

6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：主滾輪和側(cè)滾輪安裝在支撐架上，另外，支撐架也用于對(duì)薄板進(jìn)行支撐。

7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5或6所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：螺旋輸送機(jī)出渣口密封空間、密封空間后部開(kāi)口處、排風(fēng)管內(nèi)、排風(fēng)管結(jié)束端各安裝一個(gè)瓦斯傳感器。

8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：排風(fēng)管上安裝防爆風(fēng)機(jī)，防爆風(fēng)機(jī)的一側(cè)設(shè)置抽風(fēng)口，防爆風(fēng)機(jī)的另一側(cè)設(shè)置出風(fēng)口。

9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，其特征在于：防爆風(fēng)機(jī)設(shè)置在盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域，防爆風(fēng)機(jī)連接的一段排風(fēng)管與密封空間連通，防爆風(fēng)機(jī)連接的另一段排風(fēng)管的出風(fēng)口設(shè)置在防爆區(qū)域內(nèi)。

10. 瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆施工方法，其特征在于：盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)出渣前開(kāi)啟防爆風(fēng)機(jī)，防爆風(fēng)機(jī)將螺旋輸送機(jī)出渣口密封空間氣體抽至盾構(gòu)臺(tái)車尾部后方；

密封空間形成負(fù)壓時(shí)密封空間后部開(kāi)口外空氣進(jìn)入密封空間；

螺旋輸送機(jī)出渣時(shí)，出渣口處渣土內(nèi)釋放的氣體和密封空間后部進(jìn)入氣體一起被防爆風(fēng)機(jī)抽走，既稀釋了出渣口釋放的瓦斯氣體又確保釋放的瓦斯氣體未在盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)擴(kuò)散，確保了盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍诎踩珴舛确秶鷥?nèi)。

瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯隧道施工領(lǐng)域，特別涉及瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法。

背景技術(shù)

土壓平衡盾構(gòu)由于工作井占地面積小、施工進(jìn)度快、設(shè)備成本低、安全性高等多種優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于隧道施工，并有全部取代傳統(tǒng)暗挖法隧道施工的趨勢(shì)。部分隧道由于多種原因存在瓦斯氣體，瓦斯爆炸威力極大。瓦斯爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)基本條件：一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5%?16%；二是混合氣體中氧的濃度不低于12%；三是有足夠能量的高溫火源，一般為650℃?750℃。瓦斯防爆目標(biāo)基本是控制條件一和條件三。

由于盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)電器設(shè)備太多、很難設(shè)計(jì)成全防爆狀態(tài)，管理與技術(shù)人員都擔(dān)心當(dāng)瓦斯在盾體和臺(tái)車內(nèi)濃度較高、接觸器打火時(shí)導(dǎo)致瓦斯爆炸，因此在高瓦斯地層和瓦斯突出地層中施工工法現(xiàn)今還普遍采用暗挖法施工。

土壓平衡盾構(gòu)在施工過(guò)程中瓦斯氣體進(jìn)入隧道的位置有：螺旋輸送機(jī)出渣口、鉸接密封、盾尾密封、管片接縫。鉸接密封、盾尾密封、管片接縫由于都采用了密封裝置，密封裝置未損壞的前提下，瓦斯氣體滲入量基本可以忽略不計(jì)。因此，土壓平衡盾構(gòu)在施工過(guò)程中瓦斯氣體進(jìn)入隧道的主要位置是螺旋輸送機(jī)出渣口。

渣土包裹著瓦斯氣體，經(jīng)螺旋輸送機(jī)出渣口落入皮帶，渣土平鋪在皮帶上。大部分瓦斯氣體馬上釋放到附近（螺旋輸送機(jī)出渣口）空氣中，渣土和包裹在渣土中的極少部分瓦斯氣體擴(kuò)散至臺(tái)車內(nèi)或經(jīng)皮帶輸送至盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車后部的渣車內(nèi)。盾構(gòu)機(jī)及臺(tái)車內(nèi)存在大量的無(wú)防爆功能的電氣設(shè)備，如果釋放到空氣中的瓦斯氣體濃度達(dá)到5%?16%，很容易造成瓦斯爆炸。在低瓦斯隧道中如果螺旋輸送機(jī)出渣口附近釋放出的瓦斯氣體濃度達(dá)到瓦斯爆炸濃度，也可能造成瓦斯爆炸。無(wú)論是低瓦斯、高瓦斯還是瓦斯突出隧道采用土壓平衡盾構(gòu)施工的前提條件是必須找到一有效方法，確保無(wú)防爆能力的盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)控制在0.5%(瓦斯防爆安全系數(shù)為10)以下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法，用于避免盾構(gòu)施工中主要瓦斯溢出點(diǎn)（螺旋輸送機(jī)出渣口）釋放的高濃度瓦斯氣體擴(kuò)散到盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)，降低盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

   瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，包括刀盤(pán)、土艙、前盾、中盾、盾尾、輸送機(jī)構(gòu)以及瓦斯防爆裝置；

刀盤(pán)設(shè)置在土艙的前方，土艙設(shè)置在前盾內(nèi)，刀盤(pán)上的刀具將前方掌子面的渣土切削下來(lái)，渣土進(jìn)入土艙；

中盾在前盾和盾尾之間，中盾和盾尾內(nèi)設(shè)置推進(jìn)油缸和/或管片拼裝機(jī)；盾尾設(shè)置盾尾密封，在中盾、盾尾的殼體鉸接處采用鉸接密封；管片接縫處設(shè)置密封裝置；

輸送機(jī)構(gòu)包括螺旋輸送機(jī)和皮帶，螺旋輸送機(jī)用于輸送土艙中的渣土，螺旋輸送機(jī)的螺旋軸旋轉(zhuǎn)，將土艙中的渣土輸送至已打開(kāi)螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)的螺旋輸送機(jī)出渣口，渣土落入皮帶上，皮帶將渣土運(yùn)輸至臺(tái)車內(nèi)的渣車?yán)铮?/span>

瓦斯防爆裝置的主體設(shè)置在盾構(gòu)主機(jī)后部和臺(tái)車區(qū)域；在盾構(gòu)施工過(guò)程中，通過(guò)瓦斯防爆裝置的使用，確保盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域范圍內(nèi)瓦斯氣體濃度在安全范圍內(nèi)。

作為優(yōu)選方式，瓦斯防爆裝置用于將螺旋輸送機(jī)出渣口釋放的高濃度瓦斯氣體稀釋到安全濃度范圍內(nèi)經(jīng)防爆風(fēng)機(jī)抽排至盾構(gòu)臺(tái)車后部的全防爆設(shè)備區(qū)，降低了盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

作為優(yōu)選方式，瓦斯防爆裝置包括排風(fēng)管、防爆風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣通道和瓦斯傳感器；

     瓦斯傳感器用于檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，排風(fēng)管用于排出氣體，防爆風(fēng)機(jī)提供排風(fēng)的動(dòng)力。

作為優(yōu)選方式，進(jìn)氣通道上方設(shè)置排風(fēng)管，下方設(shè)置薄板，薄板通過(guò)柔性密封件與皮帶連接，其中進(jìn)氣通道除了進(jìn)風(fēng)口和連接排風(fēng)管的抽風(fēng)口外，其余地方均進(jìn)行密封，形成密封空間。

作為優(yōu)選方式，柔性密封件采用橡膠密封板，密封效果好，且具有耐磨、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。橡膠密封板一端與薄板固定（可以采用粘接），橡膠密封板另一端在使用過(guò)程中要貼緊皮帶。

作為優(yōu)選方式，皮帶下方設(shè)置主滾輪和側(cè)滾輪，主滾輪設(shè)置在中部，主滾輪的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)滾輪。

作為優(yōu)選方式，主滾輪和側(cè)滾輪安裝在支撐架上，另外，支撐架也用于對(duì)薄板進(jìn)行支撐。

作為優(yōu)選方式，螺旋輸送機(jī)出渣口密封空間、密封空間后部開(kāi)口處、排風(fēng)管內(nèi)、排風(fēng)管結(jié)束端各安裝一個(gè)瓦斯傳感器。

作為優(yōu)選方式，排風(fēng)管上安裝防爆風(fēng)機(jī)，防爆風(fēng)機(jī)的一側(cè)設(shè)置抽風(fēng)口，防爆風(fēng)機(jī)的另一側(cè)設(shè)置出風(fēng)口。

作為優(yōu)選方式，防爆風(fēng)機(jī)設(shè)置在盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域，防爆風(fēng)機(jī)連接的一段排風(fēng)管與密封空間連通，防爆風(fēng)機(jī)連接的另一段排風(fēng)管的出風(fēng)口設(shè)置在防爆區(qū)域內(nèi)。

瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆施工方法，盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)出渣前開(kāi)啟防爆風(fēng)機(jī)，防爆風(fēng)機(jī)將螺旋輸送機(jī)出渣口密封空間氣體抽至盾構(gòu)臺(tái)車尾部后方；

密封空間形成負(fù)壓時(shí)密封空間后部開(kāi)口外空氣進(jìn)入密封空間；

螺旋輸送機(jī)出渣時(shí)，出渣口處渣土內(nèi)釋放的氣體和密封空間后部進(jìn)入氣體一起被防爆風(fēng)機(jī)抽走，既稀釋了出渣口釋放的瓦斯氣體又確保釋放的瓦斯氣體未在盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)擴(kuò)散，確保了盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍诎踩珴舛确秶鷥?nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置及施工方法。將盾構(gòu)施工中主要瓦斯溢出點(diǎn)（螺旋輸送機(jī)出渣口）釋放的高濃度瓦斯氣體稀釋到安全濃度范圍內(nèi)經(jīng)防爆風(fēng)機(jī)抽排至盾構(gòu)臺(tái)車后部的全防爆設(shè)備區(qū)，降低了盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。此發(fā)明適用于土壓平衡盾構(gòu)施工低瓦斯、高瓦斯以及瓦斯突出各個(gè)地層，也適用于采煤巷道施工和采煤作業(yè)，具有較大的推廣前景。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是土壓平衡盾構(gòu)總示意圖；

圖2是土壓平衡盾構(gòu)防爆裝置示意圖；

圖3是進(jìn)氣口橫截面圖；

圖中，1-刀盤(pán)，2-土艙，3-前盾，4-中盾，5-推進(jìn)油缸，6-鉸接密封，7-盾尾，8-管片拼裝機(jī)，9-盾尾密封，10-管片，11-管片接縫，12-螺旋輸送機(jī)，13-螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)，14-螺旋輸送機(jī)出渣口，15-皮帶，16-瓦斯防爆裝置，17-盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域，18-盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域，19-防爆區(qū)域，20-第一瓦斯傳感器，21-抽風(fēng)口，22-密封空間，23-第二瓦斯傳感器，24-進(jìn)風(fēng)口，25-防爆風(fēng)機(jī)，26-排風(fēng)管，27-第三瓦斯傳感器，28-第四瓦斯傳感器，29-薄板，30-支撐架，31-橡膠密封板，32-側(cè)滾輪，33-主滾輪，34-渣土。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，如果含有術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下方和下面，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實(shí)施例一

    瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工時(shí)瓦斯氣體進(jìn)入隧道的位置有鉸接密封6處、盾尾密封9處、管片接縫11處和螺旋輸送機(jī)出渣口14處。鉸接密封6、盾尾密封9、管片接縫11雖然有瓦斯?jié)B漏的可能，但在密封完好的前提下瓦斯?jié)B漏的幾率極低，可以忽略不計(jì)。但螺旋輸送機(jī)出渣口14隨著盾構(gòu)掘進(jìn)渣土34要輸送出來(lái)，落入皮帶15上，渣土34會(huì)分散開(kāi)，包裹在渣土34中的大部分氣體會(huì)釋放出來(lái)，向附近空氣中擴(kuò)散（盾構(gòu)切削的原狀土中如果含有瓦斯氣體，一般濃度都很高。在不考慮渣土34改良加入空氣的前提下，瓦斯氣體濃度一般都會(huì)高于瓦斯爆炸濃度）。由于盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18有大量無(wú)防爆的電氣設(shè)備，螺旋輸送機(jī)出渣口14釋放的高濃度瓦斯氣體在擴(kuò)散過(guò)程中遇到電氣設(shè)備接觸器打火等高溫火源時(shí)很容易造成瓦斯爆炸。本發(fā)明為防止瓦斯爆炸，盾構(gòu)機(jī)上增加瓦斯防爆裝置16。在盾構(gòu)施工過(guò)程中，通過(guò)瓦斯防爆裝置16的使用，確保盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18范圍內(nèi)瓦斯氣體濃度在安全范圍內(nèi)。

如圖1所示，瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆裝置，包括刀盤(pán)1、土艙2、前盾3、中盾4、盾尾7、輸送機(jī)構(gòu)以及瓦斯防爆裝置16；

刀盤(pán)1設(shè)置在土艙2的前方，土艙2設(shè)置在前盾3內(nèi)，刀盤(pán)1上的刀具將前方掌子面的渣土34切削下來(lái)，渣土34進(jìn)入土艙2；

中盾4在前盾3和盾尾7之間，中盾4和盾尾7內(nèi)設(shè)置推進(jìn)油缸5和/或管片拼裝機(jī)8；盾尾7設(shè)置盾尾密封9，在中盾4、盾尾7的殼體鉸接處采用鉸接密封6（裝置）；管片接縫11處設(shè)置密封裝置；

輸送機(jī)構(gòu)包括螺旋輸送機(jī)12和皮帶15，螺旋輸送機(jī)12用于輸送土艙2中的渣土34，刀盤(pán)1旋轉(zhuǎn)，推進(jìn)油缸5頂在管片10前端面上提供掘進(jìn)反力，刀盤(pán)1上的刀具將前方掌子面的渣土切削下來(lái)，進(jìn)入土艙2，螺旋輸送機(jī)12的螺旋軸旋轉(zhuǎn)，將土艙2中的渣土34輸送至已打開(kāi)螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)13的螺旋輸送機(jī)出渣口14，渣土34落入皮帶15上；運(yùn)行中的皮帶15將渣土34運(yùn)送至皮帶15卸渣處，掉落入渣車內(nèi)，然后渣土34隨著渣車運(yùn)輸至盾構(gòu)工作井棄掉。盾構(gòu)掘進(jìn)一段距離（一般為一環(huán)管片10的寬度）后停止掘進(jìn)，由管片拼裝機(jī)8將一環(huán)管片10分塊拼裝成一整環(huán)，然后再掘進(jìn)、再拼裝，如此循環(huán)施工。

瓦斯防爆裝置16的主體設(shè)置在盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17后部和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18；在盾構(gòu)施工過(guò)程中，通過(guò)瓦斯防爆裝置16的使用，確保盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18范圍內(nèi)瓦斯氣體濃度在安全范圍內(nèi)。

瓦斯防爆裝置16是在含有爆炸性危險(xiǎn)氣體（瓦斯）混合物的場(chǎng)合中能夠防止爆炸事故發(fā)生的裝置，比如防爆電機(jī)等等。本發(fā)明具有盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17、盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18和防爆區(qū)域19，在盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17或者盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18內(nèi)通過(guò)外部空氣對(duì)渣土34夾帶的少部分瓦斯氣體濃度進(jìn)行稀釋，降低瓦斯?jié)舛?，避免發(fā)生爆炸。瓦斯防爆裝置16用于將螺旋輸送機(jī)出渣口14釋放的高濃度瓦斯氣體稀釋到安全濃度范圍內(nèi)經(jīng)防爆風(fēng)機(jī)25抽排至盾構(gòu)臺(tái)車后部的全防爆設(shè)備區(qū)，降低了盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)施例二

如圖2所示，瓦斯防爆裝置16包括排風(fēng)管26、防爆風(fēng)機(jī)25、進(jìn)氣通道和瓦斯傳感器；瓦斯傳感器用于檢測(cè)瓦斯?jié)舛?，排風(fēng)管26用于排出氣體，防爆風(fēng)機(jī)25提供排風(fēng)的動(dòng)力。

如圖3所示，對(duì)于進(jìn)氣通道，進(jìn)氣通道上方設(shè)置排風(fēng)管26，下方設(shè)置薄板29（厚度為2mm-10mm的板子），薄板29通過(guò)柔性密封件與皮帶15連接，其中進(jìn)氣通道除了進(jìn)風(fēng)口24和連接排風(fēng)管26的抽風(fēng)口21外，其余地方均進(jìn)行密封，形成密封空間22。

柔性密封件采用橡膠密封板31，密封效果好，且具有耐磨、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。橡膠密封板31一端與薄板29固定（可以采用粘接），橡膠密封板31另一端在使用過(guò)程中要貼緊皮帶15。運(yùn)行的皮帶15與薄板29、螺旋輸送機(jī)出渣口14的三個(gè)面鋼板之間采用橡膠密封板31密封，橡膠密封板31與薄板29、螺旋輸送機(jī)出渣口14的三個(gè)面鋼板固定。螺旋輸送機(jī)出渣口14、皮帶15、薄板29、橡膠密封板31、抽風(fēng)口21、進(jìn)風(fēng)口24、排風(fēng)管26構(gòu)成密封空間22。密封空間22除抽風(fēng)口21和進(jìn)風(fēng)口24之外，其它都與隧道隔離。

皮帶15下方設(shè)置主滾輪33和側(cè)滾輪32，主滾輪33設(shè)置在中部，主滾輪33的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)滾輪32。

主滾輪33和側(cè)滾輪32安裝在支撐架30上，另外，支撐架30也用于對(duì)薄板29進(jìn)行支撐。

本實(shí)施例對(duì)于進(jìn)氣通道進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)置，通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)，即可以保證密封空間22的四周密閉，又可以將瓦斯和其他氣體進(jìn)行混合、輸送，避免瓦斯?jié)舛冗^(guò)高。整個(gè)密封結(jié)構(gòu)比較巧妙，滿足密閉輸送的要求。

實(shí)施例三

螺旋輸送機(jī)出渣口14密封空間22、密封空間22后部開(kāi)口處、排風(fēng)管26內(nèi)、排風(fēng)管26結(jié)束端各安裝一個(gè)瓦斯傳感器，分別是第一瓦斯傳感器20、第二瓦斯傳感器23、第三瓦斯傳感器27和第四瓦斯傳感器28。

排風(fēng)管26上安裝防爆風(fēng)機(jī)25，防爆風(fēng)機(jī)25的一側(cè)設(shè)置抽風(fēng)口21，防爆風(fēng)機(jī)25的另一側(cè)設(shè)置出風(fēng)口。

防爆風(fēng)機(jī)25設(shè)置在盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18，防爆風(fēng)機(jī)25連接的一段排風(fēng)管26與密封空間22連通，防爆風(fēng)機(jī)25連接的另一段排風(fēng)管26的出風(fēng)口設(shè)置在防爆區(qū)域19內(nèi)。

防爆風(fēng)機(jī)25采用變頻防爆風(fēng)機(jī)25，通過(guò)變頻調(diào)整防爆風(fēng)機(jī)25單位時(shí)間風(fēng)的流量。防爆區(qū)域19范圍內(nèi)的用電設(shè)備（如照明燈、電纜、用電接線盒、其它用電設(shè)備等）都具有防爆功能，這些防爆電器都是現(xiàn)有的，只是在選取方面本方案選擇這些具有防爆功能的電器。

瓦斯防爆裝置16的工作流程如下：盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)12出渣前開(kāi)啟防爆風(fēng)機(jī)25，防爆風(fēng)機(jī)25將螺旋輸送機(jī)出渣口14密封空間22氣體抽至防爆區(qū)域19，密封空間22形成負(fù)壓時(shí)密封空間22后部的進(jìn)風(fēng)口24外空氣進(jìn)入密封空間22。螺旋輸送機(jī)12出渣時(shí)，螺旋輸送機(jī)出渣口14處渣土34內(nèi)釋放的氣體和進(jìn)風(fēng)口24進(jìn)入氣體一起被防爆風(fēng)機(jī)25經(jīng)排風(fēng)管26排出至防爆區(qū)域19，既稀釋了螺旋輸送機(jī)出渣口14渣土34內(nèi)釋放的瓦斯氣體又確保釋放的瓦斯氣體未在盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18內(nèi)擴(kuò)散，確保了盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍诎踩珴舛确秶鷥?nèi)。當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)停止，螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)13關(guān)閉后，防爆風(fēng)機(jī)25才能停止運(yùn)行。

根據(jù)螺旋輸送機(jī)出渣口14處渣土34釋放的瓦斯氣體速度，可調(diào)整密封空間22的長(zhǎng)度，要達(dá)到絕大部分的瓦斯氣體釋放出來(lái)，被防爆風(fēng)機(jī)25排走。

根據(jù)渣土34中瓦斯氣體實(shí)際含量，可調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)速度，達(dá)到降低單位時(shí)間瓦斯釋放量的目的。

根據(jù)密封空間22渣土34內(nèi)釋放的單位時(shí)間瓦斯氣體流量，可調(diào)整防爆風(fēng)機(jī)25單位時(shí)間風(fēng)的流量，達(dá)到稀釋后的瓦斯氣體濃度在允許安全瓦斯氣體濃度的要求。

盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)出渣口14、皮帶15接渣口、皮帶15接渣口附近一段皮帶15采用薄板29進(jìn)行密封，密封空間22后部有一開(kāi)口，密封空間22上部開(kāi)口連接排風(fēng)管26，排風(fēng)管26端部安裝防爆風(fēng)機(jī)25，防爆風(fēng)機(jī)25出風(fēng)口繼續(xù)連接排風(fēng)管26，排風(fēng)管26一直延伸到盾構(gòu)臺(tái)車尾部后方。盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17、盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18和防爆區(qū)域19范圍內(nèi)，要根據(jù)規(guī)范要求安裝瓦斯傳感器檢測(cè)瓦斯氣體濃度，并進(jìn)行有效的通風(fēng)，降低防爆裝置排放至防爆區(qū)域19的瓦斯氣體濃度和其它部位渣土34中釋放的瓦斯氣體濃度，防止瓦斯爆炸。

實(shí)施例四

本實(shí)施例提供一種瓦斯隧道土壓平衡盾構(gòu)施工防爆施工方法，盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)12出渣前開(kāi)啟防爆風(fēng)機(jī)25，防爆風(fēng)機(jī)25將螺旋輸送機(jī)出渣口14密封空間22氣體抽至盾構(gòu)臺(tái)車尾部后方；

密封空間22形成負(fù)壓時(shí)密封空間22后部開(kāi)口外空氣進(jìn)入密封空間22；

螺旋輸送機(jī)12出渣時(shí)，出渣口處渣土34內(nèi)釋放的氣體和密封空間22后部進(jìn)入氣體一起被防爆風(fēng)機(jī)25抽走，既稀釋了出渣口釋放的瓦斯氣體又確保釋放的瓦斯氣體未在盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)擴(kuò)散，確保了盾構(gòu)主機(jī)與臺(tái)車內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍诎踩珴舛确秶鷥?nèi)。通過(guò)四個(gè)瓦斯傳感器瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)，可對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)、防爆風(fēng)機(jī)25排風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整、控制。

如附圖2、附圖3所示，瓦斯防爆裝置16的控制流程如下：第一瓦斯傳感器20-第四瓦斯傳感器28能實(shí)時(shí)檢測(cè)瓦斯氣體濃度。在防爆風(fēng)機(jī)25運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)?shù)谌咚箓鞲衅?/span>27和第四瓦斯傳感器28檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度等于或超過(guò)防爆區(qū)域19允許的安全瓦斯?jié)舛葧r(shí)，防爆風(fēng)機(jī)25變頻電機(jī)提高頻率，增加單位時(shí)間風(fēng)的流量至最高值。如果第三瓦斯傳感器27和第四瓦斯傳感器28檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度繼續(xù)增加，達(dá)到防爆區(qū)域19允許的最高安全瓦斯?jié)舛葧r(shí)，螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)13自動(dòng)關(guān)閉，將螺旋輸送機(jī)出渣口14處渣土34內(nèi)釋放的瓦斯氣體量降低至0，然后再采取其它降低瓦斯?jié)舛鹊拇胧?，比如降低盾?gòu)掘進(jìn)速度或更換更高單位時(shí)間風(fēng)流量的防爆風(fēng)機(jī)25。在防爆風(fēng)機(jī)25運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)?shù)诙咚箓鞲衅?/span>23檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度等于或超過(guò)盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18內(nèi)的瓦斯安全濃度時(shí)，防爆風(fēng)機(jī)25變頻電機(jī)提高頻率，增加單位時(shí)間風(fēng)的流量至最高值。如果第二瓦斯傳感器23檢測(cè)到的瓦斯氣體濃度繼續(xù)增加，達(dá)到盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18允許的最高安全瓦斯?jié)舛葧r(shí)，螺旋輸送機(jī)后閘門(mén)13自動(dòng)關(guān)閉，然后再采取其它降低瓦斯?jié)舛鹊拇胧热缃档投軜?gòu)掘進(jìn)速度、加強(qiáng)盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18通風(fēng)或更換更高單位時(shí)間風(fēng)流量的防爆風(fēng)機(jī)25。通過(guò)第一瓦斯傳感器20瓦斯氣體濃度的檢測(cè)，可以直觀了解渣土34釋放的瓦斯氣體濃度。一般情況下（僅舉例），設(shè)定的瓦斯氣體濃度值：防爆區(qū)域19允許的最高安全瓦斯?jié)舛?/span>>防爆區(qū)域19允許的安全瓦斯?jié)舛?/span>>盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18允許的最高安全瓦斯?jié)舛?/span>>盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18內(nèi)的瓦斯安全濃度，盾構(gòu)主機(jī)區(qū)域17和盾構(gòu)臺(tái)車區(qū)域18允許的最高安全瓦斯?jié)舛炔灰顺^(guò)0.5%。

本發(fā)明提供了一種土壓平衡盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)出渣口14瓦斯氣體稀釋、抽排裝置與監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。通過(guò)防爆風(fēng)機(jī)25將土壓平衡盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)出渣口14溢出的高濃度瓦斯氣體和外界空氣混合成的低濃度瓦斯氣體經(jīng)密閉管道排放至盾構(gòu)機(jī)臺(tái)車后部（此位置設(shè)備全部采用防爆設(shè)備），然后通過(guò)正常隧道排風(fēng)排出隧道。此裝置可確保無(wú)防爆能力的盾構(gòu)主機(jī)和臺(tái)車內(nèi)瓦斯氣體濃度始終低于要求值，預(yù)防瓦斯爆炸。

本發(fā)明適用于低瓦斯、高瓦斯和瓦斯突出隧道，同樣適用于采煤巷道施工和采煤作業(yè)。根據(jù)開(kāi)挖面每噸煤瓦斯氣體的含量，通過(guò)提高防爆風(fēng)機(jī)25單位時(shí)間風(fēng)的流量和降低盾構(gòu)掘進(jìn)速度來(lái)達(dá)到稀釋瓦斯氣體在安全允許濃度的目的。

由于本實(shí)施例所介紹的方法為實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例一至三所采用的方法，故而本發(fā)明實(shí)施例中所介紹的方法，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員能夠了解本實(shí)施例的方法的具體實(shí)施方式以及各種變化形式，所以在此對(duì)于方法如何實(shí)現(xiàn)以上實(shí)施例不再詳細(xì)介紹。只要本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例中的方法，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖1

圖2

圖3