JP4217958B2

JP4217958B2 - Ventilation method in tunnel tunnel

Info

Publication number: JP4217958B2
Application number: JP2003137217A
Authority: JP
Inventors: 雅之清水; 博章多川; 勉木内; 利彦和田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP2004339779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル坑の切削途中において、このトンネル坑内を換気するための換気方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削途中のトンネル坑内、特に切羽の近傍位置においては、地山を切削することによって発生した多量の粉塵が存在している。トンネル坑内に粉塵が充満したままでは、作業環境上好ましくなく、また機械等の運転・保守にも悪影響を及ぼすおそれがあるため、粉塵を含んだ空気をトンネル坑外に排出するとともに、トンネル坑外の新鮮空気を取り入れて、換気を行う必要がある。これまでのトンネル坑内の換気方法は、空気を送り込む等してトンネル坑内の粉塵を希釈した後に、トンネル坑外へと排出することを基本としていた。しかしこうした換気方法では、粉塵が希釈されることで、切羽側等といった特定箇所への粉塵の充満は防止されるが、トンネル坑内全体に粉塵が拡散し易くなってしまう。すなわち、希釈されたとはいえ、粉塵がトンネル坑内全体に行き渡ってしまうので、作業環境の改善効果はさほど高いとは言えなかった。
【０００３】
こうした従来の問題点を解決するものとして、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の換気方法においては、切羽から坑口側に離間した位置から前記切羽に向けて新気を噴出させることにより、前記切羽近傍に、トンネル坑内を塞ぐようにエアカーテンを形成するとともに、前記切羽近傍の空気を吸引することにより、前記エアカーテンを前記切羽に向けて移動させつつ前記切羽近傍の空気を排出するようにしている。これにより、切羽において発生する粉塵を、エアカーテンによって切羽近傍に封じ込めてその飛散領域を狭めることができ、かつ、粉塵の吸引効率を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４９２００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした換気方法においては、給気方向を切羽方向として、新気を切羽面に向けて吹き出すようにしている。このような給気方法であると、トンネル坑内の径方向（横断方向）において空気流の流速分布にムラが発生してしまい、万遍なく空気流を発生させることが困難であった。すなわち、均一な流れのエアカーテンを形成することは困難であり、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を的確に防止し得るものとは言えなかった。
【０００６】
本発明者等は独自に鋭意検討した結果、給気方向を所定に設定して、トンネル坑内に旋回流を発生させれば、より均一な空気層を形成することができ、粉塵の拡散をより的確に防止し得ることを見出した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を防止して、作業環境を大幅に改善することのできるトンネル坑内の換気方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気方法であって、前記トンネル坑内の切羽近傍位置から坑口方向に延在するように排気ダクトを配設するとともに、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように給気ダクトを配設し、前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の内壁面に沿って横断方向のうちの一方向に吹き出して給気するとともに、前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気することを特徴とする。
【０００９】
このように、給気ダクトを用いて、トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、トンネル坑内の内壁面に沿って横断方向のうちの一方向に吹き出して給気するようにしているので、給気された新鮮空気は、トンネル坑の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら、切羽方向及び坑口方向の各々に向かって徐々に移動していく。こうした新鮮空気の旋回流によって、トンネル坑内には、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気の層が形成される。すなわち、こうした空気層が形成されることで、切羽近傍位置で発生した多量の粉塵は、坑口側へと拡散することが抑制され、切羽近傍位置に封じ込められる。
そして、粉塵を多量に含む切羽近傍位置の空気を、前記空気層の形成位置である前記所定位置よりも坑口側へと排気するようにしているので、切羽近傍位置の粉塵は迅速且つ的確に除去されて、特定の箇所に粉塵が充満することが防止される。
【００１０】
特に本発明においては、前記新鮮空気の給気量を、前記切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定することを特徴とする。
【００１１】
このように、新鮮空気の給気量を排気量よりも多く設定することで、より幅が厚い空気層を形成することができるとともに、切羽近傍位置の気流の流速分布のムラを少なくして、より均一な流れの空気層を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル坑内の換気方法の実施の形態及びそれに用いる換気装置について、図面を用いて説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）には、上半の切削途中である馬蹄形断面のトンネル坑Ｔを示す。これらの図においては、切羽面（切羽）を符号Ｔｆとして、坑口を符号Ｔｒとして、各々図示している。このトンネル坑Ｔ内には、給気装置１０と排気装置２０とからなり、トンネル坑Ｔ内を換気するための換気装置１が設けられている。
【００１５】
給気装置１０は、トンネル坑Ｔ外の新鮮な空気（新鮮空気）をトンネル坑Ｔ内に給気するもので、坑口Ｔｒから切羽面Ｔｆの方向（切羽方向）に延在するように配設された給気ダクト１１と、給気ダクト１１の延在方向途中に連結された給気用送風機１２とを備えた構成とされている。また排気装置２０は、切羽面Ｔｆの近傍位置（切羽近傍位置）の粉塵を多量に含んだ空気を排気するもので、切羽近傍位置から坑口Ｔｒの方向（坑口方向）に延在するように配設された排気ダクト２１と、排気ダクト２１の延在方向途中に連結された送風集塵機（排気用送風機、集塵機）２２とを備えた構成とされている。
【００１６】
なおここでは、図１（ｂ）に示すように、トンネル坑Ｔの内壁面上部側に近接する位置であって図中右側半分の位置に給気装置１０が配置されるとともに、内壁面のうちの底面上であって図中左側半分の位置に排気装置２０が配置されるようにしているが、トンネル坑Ｔ内の横断方向における配置はこれに限定されるものではない。但し後述するように、給気装置１０からトンネル坑Ｔの内壁面に沿って新鮮空気の旋回流を発生させるので、その流れを妨げることがないような配置とする必要がある。そのため、給気装置１０と排気装置２０とは、横断方向に互いに所定距離離間するように、且つ互いに略平行となるようにして、配設されることが好ましい。
【００１７】
給気ダクト１１及び排気ダクト２１は、ともに、中空箱形をなして長尺状に延在し、内部に空気を流すものである。給気ダクト１１の坑口方向端部側には、坑外吸入口１１ａが形成されているとともに、切羽方向端部近傍位置には、吹出口１１ｂが形成されている。また、排気ダクト２１の切羽方向端部側には、吸入口２１ａが形成されているとともに、坑口方向端部側には、排出口２１ｂが形成されている。
【００１８】
給気ダクト１１は、排気ダクト２１における吸入口２１ａよりも坑口側であって排気口２１ｂよりも切羽側である位置まで、つまりトンネル坑Ｔの延在方向における吸入口２１ａと排気口２１ｂとの間の所定位置まで延在するようにして、配設されている。すなわち、吹出口１１ｂはこの所定位置に位置しており、ここからトンネル坑Ｔ内に新鮮空気が給気される。
【００１９】
吹出口１１ｂは、給気ダクト１１の切羽方向先端近傍位置における、給気ダクト１１の延在方向側方のうちの一方に開口するように形成されている。上述したように、給気ダクト１１はトンネル坑Ｔの内壁面上部側に近接する位置に配設されているため、この吹出口１１ｂは、内壁面に沿った横断方向のうちの一方向に開口していることとなる。すなわち、吹出口１１ｂから吹き出し給気された新鮮空気は、内壁面に沿って、トンネル坑Ｔ内の横断方向のうちの一方向に流れていくようにされている。
なお、新鮮空気を内壁面に沿って的確に流すことができるように、吹出口１１ｂの開口方向を微調整できる微調整機構が設けられていれば、より好ましい。
【００２０】
排気ダクト２１は、移動架台あるいはレール等（図示省略）の上に載置されており、伸縮可能又は移動可能な構成とされている。このため、切羽側で発破作業を行う場合などには、少なくとも切羽方向先端側を、後方である坑口方向に退避させることができる。なお、伸縮可能な構成とする場合には、例えば複数のダクト部材を互いに入れ子式となるように連結すればよい。
【００２１】
給気用送風機１２は、給気ダクト１１の延在方向途中に連結されている。この給気用送風機１２を作動させることで、トンネル坑Ｔ外の新鮮空気を坑外吸入口１１ａから吸入し、この新鮮空気を吹出口１１ｂへと送風することができる。
なおこの給気用送風機１２は、給気ダクト１１の途中に連結されていなくとも差し支えない。例えば坑口Ｔｒよりも外側、つまりトンネル坑Ｔ外の位置に設けられて、新鮮空気を直接吸入して給気ダクト１１に送風するようにしてもよい。
【００２２】
送風集塵機２２は、排気ダクト２１の延在方向途中に連結されている。この送風集塵機２２を作動させることで、粉塵を多量に含んだ切羽近傍位置の空気を、吸入口２１ａから吸入して排出口２１ｂへと送風することができるとともに、排気ダクト２１内を流れる空気中に含まれる粉塵を、的確に除去することができる。すなわち送風集塵機２２は、切羽面Ｔｆ側の空気を坑口Ｔｒ側まで送るための送風機としての機能と、排出前の空気中の粉塵を除去するための集塵機としての機能とを併せ持つ構成要素である。ここでは、トンネル坑Ｔ内の省スペース化を図る観点から、このように一体となった構成としているが、送風機と集塵機とを別個の構成としてもよいことは勿論である。
【００２３】
こうした換気装置１を用いたトンネル坑Ｔ内の換気方法について、以下に説明する。
給気用送風機１２を作動させることによって、トンネル坑Ｔ外からの新鮮空気は、坑外吸入口１１ａから給気ダクト１１内に吸入され、給気用送風機１２を経て、前記所定位置の吹出口１１ｂへと送風される。そしてこの吹出口１１ｂから、トンネル坑Ｔの内壁面に沿って横断方向のうちの一方向に吹き出され、トンネル坑Ｔ内に給気される。こうして給気された新鮮空気は、内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら、切羽方向及び坑口方向の各々に向かって徐々に移動していく。図１においては、切羽方向に向かって流れる旋回流を、符号Ｆとして示している。こうした新鮮空気の旋回流によって、トンネル坑Ｔ内には、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気の層が形成される。すなわち、こうした空気層が形成されることで、切削により切羽近傍位置で発生した多量の粉塵は、切羽近傍位置からトンネル坑Ｔ内の坑口Ｔｒ側へと拡散することが抑制される。
【００２４】
そして、排気用送風機２２を作動させることによって、切羽近傍位置の粉塵を多量に含んだ空気は、吸入口２１ａから排気ダクト２２内に吸入され、送風集塵機２２を経て粉塵が除去された後に、排出口２１ｂからトンネル坑Ｔ内の坑口Ｔｒ側へと排気される。このように切羽近傍位置の空気は、前記空気層の形成位置である前記所定位置よりも坑口Ｔｒ側まで送風されるので、切羽方向へと流れる旋回流Ｆとの干渉が防止された状態で排気される。また、切羽近傍位置の空気は、送風集塵機２２によって粉塵が除去された後に、坑口Ｔｒ側へと排気されるので、坑口Ｔｒ側の空気が粉塵によって汚染されるおそれが殆どない。
【００２５】
坑口Ｔｒ側への拡散が抑制されて切羽近傍位置に封じ込まれた粉塵は、排気装置２０によって、迅速且つ的確に除去されて、トンネル坑Ｔ内の特定の箇所に粉塵が充満することが防止される。加えて、切羽近傍位置の空気は所定量づつ排気されていくので、切羽近傍位置は負圧となって、切羽方向へと流れる旋回流Ｆの流量は、坑口方向への旋回流の流量よりも多くなる。こうした旋回流Ｆによって、給気ダクト１１の吹出口１１ｂの位置、つまり前記所定位置から排気ダクト２１の吸入口２１ａの位置までの区間内を、新鮮空気で満たすことができるとともに、粉塵の拡散をより的確に防止して、より確実に粉塵を封じ込めることができる。
【００２６】
本発明者等は、トンネル坑Ｔ内の気流の流速分布に関して、コンピュータを用いたシミュレーションを行った。その結果について、図２乃至図５を用いて説明する。
本シミュレーションにおいては、給気ダクト１１からの新鮮空気の給気量及び給気方向（吹き出し方向）を各々異ならせた３種類のケースについて、トンネル坑Ｔ内の気流の流速分布を各々計算した。なお、トンネル坑Ｔ内、給気ダクト１１及び排気ダクト２１の寸法条件は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す通りとした（単位は全てｍ）。また、図１において示した給気用送風機１２及び送風集塵機２２は、給気ダクト１１及び排気ダクト２１の各々と一体とみなしており、計算上は考慮していないので、図２における図示等は省略している。
【００２７】
これら３種類のケース（第１ケース〜第３ケース）における給気量及び給気方向は、次の通りとした。
第１ケース：１８８ｍ^３／分（切羽方向）
第２ケース：３７５ｍ^３／分（切羽方向）
第３ケース：１０００ｍ^３／分（横断方向）
図２においては、各ケースにおける給気方向を矢印で示している。図中のＣ１は第１ケース、Ｃ２は第２ケース、Ｃ３は第３ケースを、各々示すものである。この図から解るように、第３ケースにおける給気方向が、本実施形態における給気方向と同一である。
なお、各ケースとも排気ダクト２１からの排気量は共通で、７５０ｍ^３／分としている。
【００２８】
各ケースにおける流速分布についてのシミュレーションの結果を、図３乃至図５に示す。これら各図に示しているのは、切羽面Ｔｆから１０ｍの位置を坑口方向に見た場合における流速分布図であり、坑口側から切羽方向へと流れる気流の流速分布を示している。これらの図においては、切羽側から坑口方向に流れる気流の図示は省略している。
【００２９】
第１ケースのシミュレーションにおいては、図３に示すように、中央付近では概ね０．３〜０．６ｍ／ｓの切羽方向への気流が発生している。また第２ケースのシミュレーションにおいては、図４に示すように、中央付近では概ね０．２〜０．７ｍ／ｓの切羽方向への気流が発生しており、第１ケースの場合と比較して、全体的な流速はより速く、且つ流速分布のムラはより大きくなっている。そして、これら２つのケースに共通することは、排気ダクト１１が配設されている図中左側半分の流速が、右側半分の流速よりも大幅に高くなっていることである。
【００３０】
これら２つのケースにおいては、２つのことが考えられる。先ず第１に、新鮮空気を坑口方向に吹き出しているので、局部的には空気層を形成することができるものの、横断方向全域にわたってムラなく形成することは困難であると考えられる。そして第２に、新鮮空気の給気量よりも切羽近傍位置空気の排気量の方が多いので、負圧となったトンネル坑内には多量の新鮮空気が坑口から直接流入し、こうした新鮮空気が、給気ダクト１１から給気される新鮮空気と干渉し、結果として流速分布のムラを大きくしていると考えられる。こうしたことから、空気層が安定して形成されるとは言い難く、粉塵の拡散を効果的に抑制することは困難と言える。
【００３１】
これに対して、第３ケースのシミュレーションにおいては、図５に示すように、中央付近では概ね０．３〜０．６ｍ／ｓの切羽方向への気流が発生しているとともに、流速分布のムラは大幅に緩和されて、左右の流速に大きな差はなくなっている。
【００３２】
これは、先ず第１に、新鮮空気を横断方向に吹き出して内壁面に沿わせて旋回流を発生させているので、横断方向全域にわたって新鮮空気が万遍なく行き渡り、そのため流速分布のムラが少なく、より均一な流れの空気層が形成されると考えられる。そして第２に、切羽近傍位置の空気の排気量よりも新鮮空気の給気量の方が多くなるように設定されているので、新鮮空気が坑口からトンネル坑内に直接流入することは殆どなくなる。そのため、新鮮空気同士の干渉が殆どなくなるとともに、吹出口から坑口方向へと流れる旋回流の流量も多くすることができ、より幅の厚い空気層が形成されると考えられる。
【００３３】
こうしたことから、旋回流を発生させるようにしてトンネル坑内に新鮮空気を吹き出すこと、及び新鮮空気の給気量を排気量よりも所定量多く設定することによって、幅厚の空気層がより安定して形成されると推定される。このように、幅の厚い空気層が安定して形成されることで、より効果的に粉塵の拡散を防止して、切羽近傍位置に封じ込めることができると言え、より大きな作業環境改善効果が期待できる。
【００３４】
本実施形態に係るトンネル坑Ｔ内の換気方法においては、給気ダクト１１を用いて、トンネル坑Ｔ外から吸入した新鮮空気を、吸入口２１ａと排出口２１ｂとの間の所定位置の吹出坑１１ｂから、トンネル坑Ｔの内壁面に沿って横断方向のうちの一方向に吹き出して給気するようにしている。このため、トンネル坑Ｔ内には新鮮空気の旋回流が発生し、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気層が形成され、切羽側で発生した多量の粉塵は、切羽近傍位置からトンネル坑Ｔ内の坑口Ｔｒ側へと拡散することが抑制される。そして、排気ダクト２１を用いて、切羽方向端部側の吸入口２１ａから吸入した、粉塵を多量に含んだ切羽近傍位置の空気を、前記所定位置よりも坑口Ｔｒ側へと排気するようにしている。このため、切羽近傍位置の粉塵は迅速且つ的確に除去されて、特定の箇所に粉塵が充満することが防止される。
このように、給気した新鮮空気によって粉塵の拡散を防止し、切羽近傍位置といった特定箇所に粉塵を封じ込めておいて、その多量の粉塵を空気とともに坑口Ｔｒ側へと排気するようにしているので、トンネル坑Ｔ内を速やかに且つ的確に換気することができ、作業環境を大幅に改善することができる。
【００３５】
また、新鮮空気の給気量を、切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定することにより、より幅の厚い空気層を形成することができ、この空気層が形成された区間内を新鮮空気で満たすことができるとともに、切羽近傍位置の空気流の流速分布のムラを少なくして、より均一な流れの空気層を形成することができる。そのため、トンネル坑Ｔ内の大部分の区間内を新鮮空気で満たすことができるとともに、より効果的に粉塵の拡散を防止して、より確実に粉塵を切羽近傍位置に封じ込めることができる。これにより、更に的確に作業環境の改善を図りつつ、粉塵の除去効率を向上させることができるので、換気装置１を効率よく運転することができる。
【００３６】
更に、排気装置２０に送風集塵機２２を設けて、切羽近傍位置の空気中に含まれる多量の粉塵を除去した後に、この切羽近傍位置の空気を坑口Ｔｒ側へと排気するようにしている。そのため、排出口２１ｂよりも坑口Ｔｒ側の空気が粉塵によって汚染されるおそれは殆どなくなる。これにより、例えば坑口Ｔｒ側の後方作業箇所で、下半切削等の粉塵発生作業が行われたとしても、そこでの粉塵のみを希釈して坑口Ｔｒ外へと排出すればよいので、坑口Ｔｒ側の作業環境も大幅に改善することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル坑内の換気方法においては、上記の如き構成を採用しているので、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を防止して、粉塵を的確に除去することができ、作業環境を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル坑内の換気方法の一実施形態を示す図であって、（ａ）はトンネル坑内全体を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図２】トンネル坑内の気流の流速分布に関するシミュレーションでの寸法条件を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図３】第１のケースのシミュレーションにおける、トンネル坑内の気流の流速分布を示す図であって、切羽面から１０ｍ坑口側の位置を坑口方向に見た横断面図である。
【図４】第２のケースのシミュレーションにおける、トンネル坑内の気流の流速分布を示す図であって、切羽面から１０ｍ坑口側の位置を坑口方向に見た横断面図である。
【図５】第３のケースのシミュレーションにおける、トンネル坑内の気流の流速分布を示す図であって、切羽面から１０ｍ坑口側の位置を坑口方向に見た横横断図である。
【符号の説明】
１換気装置
１０給気装置
１１給気ダクト
１１ｂ吹出口
１２給気用送風機
２０排気装置
２１排気ダクト
２１ａ吸入口
２１ｂ排出口
２２送風集塵機（排気用送風機、集塵機）
Ｔトンネル坑
Ｔｆ切羽面
Ｔｒ坑口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ventilation method for ventilating the inside of a tunnel mine during the cutting of the tunnel mine.
[0002]
[Prior art]
In the tunnel mine in the middle of cutting, particularly in the vicinity of the face, there is a large amount of dust generated by cutting natural ground. If the tunnel mine is filled with dust, it is not preferable in the working environment and may adversely affect the operation and maintenance of machinery, etc. It is necessary to take in fresh air and ventilate. The conventional tunnel tunnel ventilation method is based on diluting the dust in the tunnel mine by sending air or the like and then discharging it outside the tunnel mine. However, in such a ventilation method, the dust is diluted, so that it is possible to prevent the dust from being filled to a specific location such as the face side, but the dust is easily diffused throughout the tunnel tunnel. That is, although it is diluted, the dust spreads throughout the tunnel mine, so the improvement effect of the working environment is not so high.
[0003]
As what solves such a conventional problem, for example, what is described in Patent Document 1 is known. In the ventilation method described in this document, an air curtain is formed in the vicinity of the face so as to close the inside of the tunnel mine by ejecting fresh air toward the face from a position spaced from the face to the wellhead side, By sucking the air in the vicinity of the face, the air in the vicinity of the face is discharged while moving the air curtain toward the face. Thereby, the dust generated in the face can be confined in the vicinity of the face by the air curtain, and the scattering region can be narrowed, and the dust suction efficiency can be increased.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-349200
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a ventilation method, the air supply direction is the face direction, and fresh air is blown out toward the face surface. With such an air supply method, unevenness occurs in the flow velocity distribution of the air flow in the radial direction (transverse direction) in the tunnel mine, and it is difficult to generate the air flow uniformly. That is, it is difficult to form an air curtain having a uniform flow, and it cannot be said that the dust generated in the tunnel mine can be prevented from being accurately diffused.
[0006]
As a result of independent investigations by the present inventors, if the air supply direction is set to a predetermined value and a swirling flow is generated in the tunnel tunnel, a more uniform air layer can be formed, and the dust can be more diffused. It was found that it can be accurately prevented.
[0007]
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the ventilation method in a tunnel mine which can prevent the spreading | diffusion of the dust which generate | occur | produced in the tunnel mine, and can improve a working environment significantly.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a ventilation method for ventilating the inside of the tunnel mine during the cutting of the tunnel mine, and the exhaust duct is arranged so as to extend from the position near the face in the tunnel mine toward the wellhead. In addition, an air supply duct is disposed so as to extend in the face direction from the tunnel pit entrance, and the fresh air sucked from outside the tunnel mine is used in the face direction of the exhaust duct using the air supply duct. From a predetermined position closer to the wellhead than the end, and closer to the face than the end in the wellhead direction of the exhaust duct, it is blown out in one of the transverse directions along the inner wall surface of the tunnel well. At the same time, using the exhaust duct, the air in the vicinity of the face sucked from the face direction end part side is exhausted from the well direction end part side to the well side.
[0009]
Thus, using the air supply duct, the fresh air sucked from the outside of the tunnel mine is closer to the wellhead side than the end face side of the exhaust duct and closer to the face side than the end face side of the exhaust duct in the wellhead direction Since the air is blown out in one of the transverse directions along the inner wall surface in the tunnel mine from the predetermined position, the supplied fresh air spirals along the inner wall surface of the tunnel mine. While gradually turning, it gradually moves toward the face direction and the wellhead direction. Due to the swirling flow of fresh air, an air layer is formed in the tunnel mine to divide the mine space into the front side and the rear side in the face direction. That is, by forming such an air layer, a large amount of dust generated in the vicinity of the face is suppressed from diffusing to the wellhead side and is contained in the vicinity of the face.
The air in the vicinity of the face containing a large amount of dust is exhausted to the wellhead side from the predetermined position where the air layer is formed, so that the dust in the vicinity of the face is quickly and accurately removed. As a result, it is prevented that the dust is filled in a specific portion.
[0010]
In particular, the present invention is characterized in that the fresh air supply amount is set to be larger than the air exhaust amount in the vicinity of the face.
[0011]
In this way, by setting the amount of fresh air supply larger than the amount of exhaust, it is possible to form a thicker air layer and reduce the unevenness of the flow velocity distribution of the airflow near the face, A more uniform flow air layer can be formed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a ventilation method in a tunnel mine according to the present invention and a ventilation device used therefor will be described with reference to the drawings.
1A and 1B show a tunnel mine T having a horseshoe-shaped cross section in the middle of cutting of the upper half. In these figures, the face surface (face) is indicated by a symbol Tf, and the wellhead is indicated by a symbol Tr. The tunnel mine T includes an air supply device 10 and an exhaust device 20, and a ventilation device 1 for ventilating the tunnel mine T is provided.
[0015]
The air supply device 10 supplies fresh air (fresh air) outside the tunnel mine T into the tunnel mine T, and is disposed so as to extend from the pit Tr to the face surface Tf (face direction). The air supply duct 11 and the air supply fan 12 connected in the extending direction of the air supply duct 11 are provided. The exhaust device 20 exhausts air containing a large amount of dust in the vicinity of the face surface Tf (position near the face), and is arranged so as to extend from the vicinity of the face in the direction of the wellhead Tr (wellhead direction). The exhaust duct 21 is provided, and a blower dust collector (exhaust fan, dust collector) 22 connected in the extending direction of the exhaust duct 21 is provided.
[0016]
Here, as shown in FIG. 1 (b), the air supply device 10 is arranged at a position close to the upper side of the inner wall surface of the tunnel mine T and in the right half of the drawing, The exhaust device 20 is arranged at the left half position in the figure, but the arrangement in the transverse direction in the tunnel mine T is not limited to this. However, as will be described later, since a swirling flow of fresh air is generated from the air supply device 10 along the inner wall surface of the tunnel mine T, it is necessary to arrange so that the flow is not hindered. Therefore, it is preferable that the air supply device 10 and the exhaust device 20 are disposed so as to be separated from each other by a predetermined distance in the transverse direction and to be substantially parallel to each other.
[0017]
The air supply duct 11 and the exhaust duct 21 both have a hollow box shape and extend in a long shape, and allow air to flow inside. An outside suction port 11a is formed on the end side of the air supply duct 11 in the wellhead direction, and an air outlet 11b is formed in the vicinity of the face direction end. In addition, a suction port 21 a is formed on the end side of the exhaust duct 21 in the face direction, and a discharge port 21 b is formed on the end side of the well direction.
[0018]
The air supply duct 11 is located between the suction port 21a and the exhaust port 21b in the exhaust duct 21 and closer to the face side than the exhaust port 21b, that is, between the suction port 21a and the exhaust port 21b in the extending direction of the tunnel mine T. It is arranged so as to extend to a predetermined position therebetween. That is, the air outlet 11b is located at this predetermined position, and fresh air is supplied into the tunnel mine T from here.
[0019]
The air outlet 11b is formed so as to open to one of the sides in the extending direction of the air supply duct 11 at a position near the front end of the air supply duct 11 in the face direction. As described above, since the air supply duct 11 is disposed at a position close to the upper side of the inner wall surface of the tunnel mine T, the air outlet 11b opens in one of the transverse directions along the inner wall surface. Will be doing. That is, the fresh air blown and supplied from the air outlet 11b flows in one of the transverse directions in the tunnel mine T along the inner wall surface.
In addition, it is more preferable if the fine adjustment mechanism which can finely adjust the opening direction of the blower outlet 11b is provided so that fresh air can flow accurately along an inner wall surface.
[0020]
The exhaust duct 21 is placed on a movable frame, rail, or the like (not shown), and is configured to be extendable or movable. For this reason, when blasting work is performed on the face side, at least the front end side in the face direction can be retracted in the direction of the wellhead that is the rear. In addition, when setting it as the structure which can be expanded-contracted, what is necessary is just to connect a some duct member so that it may become a nesting type mutually, for example.
[0021]
The air supply fan 12 is connected to the supply duct 11 in the extending direction thereof. By operating this air supply blower 12, fresh air outside the tunnel mine T can be sucked from the mine suction port 11a, and this fresh air can be blown to the blower port 11b.
Note that the air supply fan 12 may not be connected to the air supply duct 11 in the middle. For example, it may be provided outside the pit Tr, that is, at a position outside the tunnel mine T, so that fresh air is directly sucked and blown to the air supply duct 11.
[0022]
The blower dust collector 22 is coupled to the exhaust duct 21 in the extending direction. By operating the blower dust collector 22, air in the vicinity of the face containing a large amount of dust can be sucked from the suction port 21 a and blown to the discharge port 21 b, and the air flowing in the exhaust duct 21 The dust contained in can be removed accurately. That is, the blower dust collector 22 is a component having both a function as a blower for sending the air on the face Tf side to the wellhead Tr side and a function as a dust collector for removing dust in the air before discharge. Here, from the viewpoint of space saving in the tunnel mine T, the structure is integrated as described above, but it is needless to say that the blower and the dust collector may be configured separately.
[0023]
The ventilation method in the tunnel mine T using such a ventilation apparatus 1 is demonstrated below.
By operating the air supply fan 12, fresh air from outside the tunnel mine T is sucked into the air supply duct 11 from the outside intake port 11 a, passes through the air supply fan 12, and is blown out at the predetermined position. It is blown to 11b. And from this blower outlet 11b, it blows off in one direction of the crossing direction along the inner wall face of the tunnel mine T, and is supplied in the tunnel mine T. The fresh air supplied in this way gradually moves toward the face direction and the wellhead direction while spirally turning along the inner wall surface. In FIG. 1, the swirl flow that flows toward the face direction is indicated by a symbol F. By the swirling flow of such fresh air, a layer of air is formed in the tunnel mine T to divide the mine space into the front side and the rear side in the face direction. That is, by forming such an air layer, a large amount of dust generated in the vicinity of the face by cutting is prevented from diffusing from the vicinity of the face to the side of the tunnel Tr in the tunnel well T.
[0024]
Then, by operating the exhaust fan 22, air containing a large amount of dust near the face is sucked into the exhaust duct 22 from the suction port 21 a, and after the dust is removed through the blower dust collector 22, the air is discharged. The air is exhausted from the exit 21b to the side of the pit Tr in the tunnel mine T. Thus, the air in the vicinity of the face is blown to the wellhead Tr side from the predetermined position where the air layer is formed, so that the exhaust air is prevented from interfering with the swirling flow F flowing in the face direction. Is done. Further, since the air in the vicinity of the face is exhausted to the side of the wellhead Tr after dust is removed by the blower dust collector 22, the air on the side of the wellhead Tr is hardly contaminated by dust.
[0025]
Dust that is confined in the vicinity of the face is suppressed by diffusion to the pit Tr side, and is quickly and accurately removed by the exhaust device 20 to prevent a specific portion in the tunnel mine T from being filled with dust. Is done. In addition, since the air in the vicinity of the face is exhausted by a predetermined amount, the position in the vicinity of the face becomes negative pressure, and the flow rate of the swirl flow F flowing in the face direction is larger than the flow rate of the swirl flow in the direction of the wellhead. Become more. With such a swirl flow F, the position of the air outlet 11b of the air supply duct 11, that is, the section from the predetermined position to the position of the inlet 21a of the exhaust duct 21 can be filled with fresh air, and dust can be diffused. It is possible to prevent dust more accurately and contain dust more reliably.
[0026]
The present inventors performed a simulation using a computer regarding the flow velocity distribution of the air flow in the tunnel mine T. The results will be described with reference to FIGS.
In this simulation, the flow velocity distribution of the air flow in the tunnel mine T was calculated for each of three types of cases in which the amount of fresh air supplied from the air supply duct 11 and the direction of supply (outlet direction) were different. In addition, the dimensional conditions of the tunnel mine T, the air supply duct 11 and the exhaust duct 21 were as shown in FIGS. 2A and 2B (units are all m). Further, the air supply fan 12 and the air dust collector 22 shown in FIG. 1 are regarded as being integral with each of the air supply duct 11 and the exhaust duct 21 and are not considered in the calculation. Omitted.
[0027]
The air supply amount and the air supply direction in these three types of cases (first case to third case) were as follows.
First case: 188 m ³ / min (face direction)
Second case: 375 m ³ / min (face direction)
Third case: 1000 m ³ / min (crossing direction)
In FIG. 2, the air supply direction in each case is indicated by an arrow. In the figure, C1 indicates the first case, C2 indicates the second case, and C3 indicates the third case. As can be seen from this figure, the air supply direction in the third case is the same as the air supply direction in the present embodiment.
In each case, the exhaust amount from the exhaust duct 21 is the same, and is 750 m ³ / min.
[0028]
The simulation results for the flow velocity distribution in each case are shown in FIGS. Each of these figures is a flow velocity distribution diagram when the position 10 m from the face Tf is viewed in the wellhead direction, and shows the flow velocity distribution of the airflow flowing from the wellhead side to the faceface direction. In these drawings, the illustration of the airflow flowing from the face side toward the wellhead is omitted.
[0029]
In the simulation of the first case, as shown in FIG. 3, an airflow in the face direction of approximately 0.3 to 0.6 m / s is generated near the center. In the simulation of the second case, as shown in FIG. 4, an air flow in the face direction of about 0.2 to 0.7 m / s is generated near the center, as compared with the case of the first case. The overall flow rate is faster and the unevenness of the flow rate distribution is larger. What is common to these two cases is that the flow velocity in the left half in the figure in which the exhaust duct 11 is disposed is significantly higher than the flow velocity in the right half.
[0030]
In these two cases, two things can be considered. First, since fresh air is blown out in the direction of the wellhead, an air layer can be formed locally, but it is considered difficult to form it uniformly throughout the entire transverse direction. Secondly, the amount of air exhausted near the face is greater than the amount of fresh air supplied, so a large amount of fresh air flows directly into the tunnel mine that has become negative pressure, It is considered that this interferes with fresh air supplied from the air supply duct 11 and, as a result, increases the unevenness of the flow velocity distribution. For these reasons, it is difficult to say that the air layer is stably formed, and it can be said that it is difficult to effectively suppress the diffusion of dust.
[0031]
On the other hand, in the simulation of the third case, as shown in FIG. 5, an air flow in the face direction of approximately 0.3 to 0.6 m / s is generated near the center, and unevenness of the flow velocity distribution is generated. Has been greatly relaxed, and there is no significant difference between the left and right flow velocities.
[0032]
First of all, since fresh air is blown out in the transverse direction and a swirling flow is generated along the inner wall surface, the fresh air is distributed uniformly over the entire transverse direction, and therefore there is little unevenness in the flow velocity distribution. It is considered that a more uniform flow air layer is formed. Secondly, since the supply amount of fresh air is set to be larger than the exhaust amount of air in the vicinity of the face, the fresh air hardly flows directly into the tunnel tunnel from the wellhead. Therefore, the interference between the fresh airs is almost eliminated, and the flow rate of the swirling flow flowing from the outlet toward the wellhead can be increased, so that a thicker air layer is formed.
[0033]
For this reason, by blowing fresh air into the tunnel mine so as to generate a swirling flow, and by setting the amount of fresh air supplied to be a predetermined amount greater than the displacement, the thick air layer becomes more stable. It is estimated that it is formed. In this way, it can be said that the thick air layer is stably formed, so that it is possible to more effectively prevent the dust from diffusing and contain it in the vicinity of the face, and a larger working environment improvement effect is expected. it can.
[0034]
In the ventilation method in the tunnel mine T according to the present embodiment, fresh air sucked from outside the tunnel mine T using the air supply duct 11 is blown out at a predetermined position between the suction port 21a and the discharge port 21b. From 11b, the air is blown out in one direction of the transverse direction along the inner wall surface of the tunnel mine T to supply air. For this reason, a swirling flow of fresh air is generated in the tunnel mine T, and an air layer that partitions the mine space into the front side and the rear side in the face direction is formed, and a large amount of dust generated on the face side is located near the face Diffusing from to the tunnel Tr side in the tunnel mine T is suppressed. Then, the exhaust duct 21 is used to exhaust the air in the vicinity of the face containing a large amount of dust, sucked from the suction opening 21a on the face direction end side, to the wellhead Tr side from the predetermined position. Yes. For this reason, the dust in the vicinity of the face is quickly and accurately removed, and it is prevented that the dust is filled in a specific portion.
In this way, diffusion of dust is prevented by the fresh air supplied, and dust is contained in a specific location such as the position near the face, and the large amount of dust is exhausted to the wellhead Tr side together with air. The tunnel tunnel T can be quickly and accurately ventilated, and the working environment can be greatly improved.
[0035]
In addition, by setting the amount of fresh air supplied to be larger than the amount of air exhausted near the face, a thicker air layer can be formed, and the section where the air layer is formed is fresh. While being able to fill with air, the nonuniformity of the flow velocity distribution of the airflow in the vicinity of the face can be reduced, and an air layer with a more uniform flow can be formed. Therefore, most of the sections in the tunnel mine T can be filled with fresh air, and the dust can be more effectively prevented from diffusing and more reliably contained in the vicinity of the face. As a result, the dust removal efficiency can be improved while improving the working environment more accurately, so that the ventilator 1 can be operated efficiently.
[0036]
Further, a ventilation dust collector 22 is provided in the exhaust device 20 to remove a large amount of dust contained in the air in the vicinity of the face, and then the air in the vicinity of the face is exhausted to the pit Tr side. Therefore, there is almost no possibility that air on the side of the wellhead Tr from the discharge port 21b is contaminated by dust. Thereby, for example, even if dust generation work such as lower half cutting is performed at the rear working location on the wellhead Tr side, only the dust there may be diluted and discharged out of the wellhead Tr. The working environment can be greatly improved.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, in the tunnel mine ventilation method according to the present invention, the configuration as described above is adopted, so that the diffusion of the dust generated in the tunnel mine can be prevented and the dust can be accurately removed. This can greatly improve the working environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a tunnel mine ventilation method according to the present invention, wherein (a) is a schematic perspective view showing the entire tunnel mine, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a). It is an arrow view.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing dimensional conditions in a simulation relating to a flow velocity distribution of airflow in a tunnel mine, wherein FIG. 2A is a longitudinal sectional view and FIG. 2B is a transverse sectional view.
FIG. 3 is a diagram showing the flow velocity distribution of the air flow in the tunnel mine in the simulation of the first case, and is a cross-sectional view of the position on the 10 m well side from the face surface in the direction of the well head.
FIG. 4 is a diagram showing the flow velocity distribution of the air flow in the tunnel mine in the simulation of the second case, and is a cross-sectional view of the position on the 10 m well side from the face surface in the direction of the well head.
FIG. 5 is a diagram showing the flow velocity distribution of the air current in the tunnel mine in the simulation of the third case, and is a transverse cross-sectional view in which the position on the 10 m well side from the face is viewed in the well direction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ventilation device 10 Air supply device 11 Air supply duct 11b Air outlet 12 Air supply fan 20 Exhaust device 21 Exhaust duct 21a Inlet 21b Outlet 22 Air blow dust collector (exhaust air blower, dust collector)
T Tunnel mine Tf Face face Tr Wellhead

Claims

トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気方法であって、
前記トンネル坑内の切羽近傍位置から坑口方向に延在するように排気ダクトを配設するとともに、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように給気ダクトを配設し、
前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の内壁面に沿って横断方向のうちの一方向に吹き出して給気するとともに、
前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気し、
前記新鮮空気の給気量を、前記切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定することを特徴とするトンネル坑内の換気方法。A ventilation method for ventilating the tunnel mine during the cutting of the tunnel mine,
The exhaust duct is disposed so as to extend in the direction of the wellhead from the position near the face in the tunnel mine, and the air supply duct is disposed so as to extend in the face direction from the wellhead of the tunnel mine,
Using the air supply duct, the fresh air sucked from the outside of the tunnel mine is located on the wellhead side of the exhaust duct in the face direction direction, and on the face side of the exhaust duct in the well direction direction end side From a predetermined position of the above, blown in one direction of the transverse direction along the inner wall surface of the tunnel mine, and supply air,
Using the exhaust duct, the air in the vicinity of the face sucked from the face direction end side is exhausted from the well direction end part side to the well side ,
A ventilation method in a tunnel mine, wherein the supply amount of fresh air is set to be larger than the exhaust amount of air in the vicinity of the face.