JP6401067B2 - Tunnel ventilation method and tunnel ventilation system - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル工事において発生する粉塵を除塵して換気するトンネル換気方法とトンネル換気システムに関するものである。 The present invention relates to a tunnel ventilation method and a tunnel ventilation system for removing dust generated in tunnel construction and ventilating the dust.
トンネル施工において、その地盤性状やトンネルの規模などに応じてその掘削方法は多岐に亘っており、都市部を中心に多用されているシールドマシンを使用したシールド工法の他に、山岳トンネル切羽では、岩盤穿孔や削岩、コンクリートの吹付作業、発破時の粉塵、発破時の後ガス、重機車両の排気ガス及び排ガス中の粉塵など、空気質を悪化させる様々な汚染質を発生させながら施工を進めざるを得ない。したがって、坑内環境の維持のためには、粉塵の除塵やガス等の除去のために、換気による新鮮な外気の供給が常時おこなわれる必要がある。 In tunnel construction, there are a wide variety of excavation methods depending on the ground properties and the scale of the tunnel, etc. In addition to the shield method using a shield machine that is widely used mainly in urban areas, in the mountain tunnel face, Drilling rock drilling, rock drilling, concrete spraying work, dust during blasting, post-blasting gas, heavy vehicle exhaust gas, dust in exhaust gas, etc. I must. Therefore, in order to maintain the underground environment, it is necessary to constantly supply fresh outside air by ventilation in order to remove dust and remove gas.
このような坑内環境の維持に当たっては、図９で示すような換気方法が一般に適用されている。 In maintaining such an underground environment, a ventilation method as shown in FIG. 9 is generally applied.
送風機Ｓからのダクト送気管Ｄ１の端部にある送気口Ｏ１を切羽側に向ける。トンネルＴ内に配設された集塵機Ｃの集塵設備に連通する２本のダクトＤ２，Ｄ３のうち、一方の集塵ダクトＤ２の端部にある吸気口Ｏ２を切羽側に向け、他方の排気ダクトＤ３の端部にある排気口Ｏ３を坑口側に向ける。 The air supply port O1 at the end of the duct air supply pipe D1 from the blower S is directed to the face side. Of the two ducts D2 and D3 communicating with the dust collection facility of the dust collector C disposed in the tunnel T, the inlet O2 at the end of one dust collection duct D2 is directed toward the face and the other exhaust The exhaust port O3 at the end of the duct D3 is directed to the wellhead side.
新鮮な空気は、送風機Ｓを作動させることで、坑口側から送気口О１を介して切羽側に供給される。 The fresh air is supplied to the face side from the well port side via the air supply port O1 by operating the blower S.
切羽側で発生した粉塵を含む空気は集塵ダクトＤ２の吸込口Ｏ２から吸い込まれ、集塵設備にて除塵された後、排気ダクトＤ３の排気口Ｏ３から吹出される。 The air containing dust generated on the face side is sucked from the suction port O2 of the dust collection duct D2, is removed by the dust collection facility, and then blown out from the exhaust port O3 of the exhaust duct D3.
集塵ダクトＤ２の吸込口Ｏ２から吸い込まれる風量Q2は、送風機Ｓによって送気される新鮮な空気の送気風量Q1よりも大きい。そのため、吸込風量Q2から送気風量Q1を差し引いた差分Q2-Q1によって坑口側から切羽側への空気流れ（図中のＸ方向）が生じる。この空気流れＸにより、切羽面付近の領域で発生する粉塵が、当該切羽面付近の領域に封じ込められることになる。 The air volume Q2 sucked from the suction port O2 of the dust collection duct D2 is larger than the air flow volume Q1 of fresh air fed by the blower S. Therefore, an air flow (in the X direction in the figure) from the wellhead side to the face side is generated by the difference Q2-Q1 obtained by subtracting the airflow rate Q1 from the suction airflow rate Q2. Due to the air flow X, the dust generated in the area near the face is confined in the area near the face.
また、切羽面付近の領域で発生する粉塵が空気流れＸによって当該切羽面付近の領域に封じ込められる境界面ＡＣは、エアーカーテンと称される。 Further, the boundary surface AC in which the dust generated in the region near the face surface is contained in the region near the face surface by the air flow X is referred to as an air curtain.
図９で示すように、従来の換気方法では、送風機ＳのダクトＤ１の送気口Ｏ１を介して、空気は噴流の状態で吹出される。そのため、送気口Ｏ１が切羽面から近い場合、吹出された空気は噴流のままで切羽面付近まで到達することになり、実際にはエアーカーテンＡＣを形成することが難しくなる。したがって、粉塵を封じ込めておくことができず、粉塵が拡散したり、坑内環境を悪化させる要因の一つとなっている。 As shown in FIG. 9, in the conventional ventilation method, air is blown out in the state of a jet through the air supply port O1 of the duct D1 of the blower S. For this reason, when the air supply port O1 is close to the face surface, the blown air reaches the vicinity of the face surface as a jet and it is difficult to actually form the air curtain AC. Therefore, it is impossible to contain the dust, which is one of the factors that diffuse the dust and deteriorate the underground environment.
また、上記するように、送風機Ｓによって送気される新鮮な空気の送気風量Q1よりも多い吸気風量Q2で粉塵が混入した空気を吸気口Ｏ２から吸気する制御を実行するべく、集塵能力の高い集塵機を必須としており、このためにトンネル内換気に際して設備コストが高価になるといった課題もある。 Further, as described above, in order to execute the control for sucking in air from which the dust is mixed with the intake air amount Q2 larger than the air supply amount Q1 of the fresh air supplied by the blower S from the intake port O2, Therefore, there is a problem that the equipment cost becomes high when ventilation in the tunnel.
ここで、特許文献１には、切削途中のトンネル坑内において切羽面の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、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、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の所定位置から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、排気ダクトを用いて切羽方向端部側から吸入した切羽近傍位置の空気を前記所定位置よりも坑口側へと排気するようにしたトンネル坑内の換気方法が開示されている。 Here, in Patent Document 1, an exhaust duct is disposed so as to extend from the vicinity of the face surface in the tunnel pit in the middle of cutting so as to extend in the pit direction, and an air supply duct is provided so as to extend in the face direction from the pit. One of the transverse directions along the inner wall surface of the tunnel mine from a predetermined position on the wellhead side of the exhaust duct with respect to fresh air sucked from outside the tunnel mine using an air supply duct A ventilation method in a tunnel mine is disclosed in which air is blown out in the direction and supplied, and air in the vicinity of the face sucked from the face direction end portion is exhausted to the wellhead side from the predetermined position using an exhaust duct. ing.
また、特許文献２には、集塵機から得られた集塵処理後のクリーンエアを利用する２つの前・後エアーカーテン装置が、集塵機本体の後方側に離間して具備されている集塵機が開示されている。 Patent Document 2 discloses a dust collector in which two front and rear air curtain devices that use clean air after dust collection processing obtained from a dust collector are provided on the rear side of the dust collector body. ing.
これらの換気方法や集塵機はいずれも、エアーカーテンを形成して切羽側から発生する粉塵が混入した空気を遮蔽し、遮蔽された粉塵が混入した空気を吸引して除塵する換気方式を採用しており、いずれも良好なエアーカーテンが形成できるとしている。しかしながら、粉塵が混入した空気を吸引する吸引口や新鮮な空気をトンネル内に供給する送気口や集塵機からの排出口の位置、吹出方向、風量、吹出特性、吸込口の位置、風量によっては切羽付近の粉塵が混入した空気がかき乱されてしまい、エアーカーテンの形成が阻害され、粉塵が混入した空気がトンネル内に拡散する恐れがある。そして、特許文献１，２で開示の技術においても、エアーカーテンが良好に形成されるか否かは定かでなく、粉塵が混入した空気がトンネル内に拡散する危険性を有していると考えられる。 Each of these ventilation methods and dust collectors adopts a ventilation system that forms an air curtain to shield the air mixed with dust generated from the face, and sucks and removes the air mixed with the shielded dust. In both cases, a good air curtain can be formed. However, depending on the position of the suction port that sucks in air mixed with dust, the position of the air supply port that supplies fresh air into the tunnel and the discharge port from the dust collector, the blowing direction, the air volume, the blowing characteristics, the position of the suction port, and the air volume The air mixed with dust near the face is disturbed, the formation of the air curtain is hindered, and the air mixed with dust may diffuse into the tunnel. And even in the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is not certain whether the air curtain is formed satisfactorily, and it is considered that there is a risk that air mixed with dust will diffuse into the tunnel. It is done.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、エアーカーテンを良好に形成することができ、粉塵が混入した空気の遮蔽性に優れ、トンネル内換気性に優れたトンネル換気方法とトンネル換気システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can provide a favorable air curtain, excellent shielding of air mixed with dust, and excellent tunnel ventilation and tunnel ventilation. The purpose is to provide a system.
前記目的を達成すべく、本発明によるトンネル換気方法は、トンネルの施工に当たり、集塵機と、集塵機に連通して第一の吸気口を端部に備えた伸縮ダクトと、集塵機に連通して第二の吸気口を途中位置に備えた吸気ダクトと、集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクトと、送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機と、をともに配設し、第一の吸気口を切羽に対して最も近い第一の位置に配設し、送気口と第二の吸気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し、排気口を切羽から最も遠い第三の位置に配設し、送気口と第二の吸気口と排気口をいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向け、集塵機と送風機を作動させ、粉塵が混入した空気を第一の吸気口から吸気し、新鮮な空気を送気口から前記直交方向に送気し、粉塵が混入した空気を第二の吸気口から前記直交方向に吸気し、集塵機にて除塵された除塵後空気を排気口から前記直交方向に排気してトンネル内の換気を図るものである。 In order to achieve the above object, a tunnel ventilation method according to the present invention provides a dust collector, a telescopic duct having a first air inlet at an end thereof in communication with the dust collector, and a second dust collector in communication with the dust collector. An air intake duct having an air intake port in the middle position, an exhaust duct having an exhaust port communicating with the dust collector, and a blower having an air supply duct having an air supply port are disposed together. The air intake port is disposed at the first position closest to the face, the air supply port and the second air inlet are disposed at the second position closest to the face, and the exhaust port is disposed from the face. Disposed at the farthest third position, the air inlet, the second air inlet, and the air outlet are all directed in the direction (orthogonal direction) perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel, and the dust collector and the blower are operated. The air mixed in is sucked from the first air intake port, and fresh air is drawn from the air supply port in the orthogonal direction. Ventilate air inside the tunnel by sucking air mixed with dust from the second air intake port in the orthogonal direction and exhausting the dust-removed air removed by the dust collector in the orthogonal direction from the exhaust port. is there.
本発明のトンネル換気方法は、トンネル内に複数のエアーカーテン（第一の吸気口のトンネル断面、第二の吸気口のトンネル断面、集塵機での除塵後の排気口のトンネル断面）を形成することにより、粉塵が混入した空気の遮蔽性に優れ、トンネル内換気性に優れたトンネル換気方法である。 In the tunnel ventilation method of the present invention, a plurality of air curtains (the tunnel cross section of the first intake port, the tunnel cross section of the second intake port, the tunnel cross section of the exhaust port after dust removal by the dust collector) are formed in the tunnel. Therefore, it is a tunnel ventilation method that has excellent shielding properties against air mixed with dust and excellent tunnel ventilation.
そのための構成として、集塵機に連通する伸縮ダクトの端部に第一の吸気口を備え、吸気ダクトの途中位置に第二の吸気口を備えておき、第一の吸気口を切羽に対して最も近い第一の位置に配設し、ここで粉塵が混入した空気を吸引することで切羽近傍に第一のエアーカーテンを形成する。そして、吸気ダクトの第二の吸気口と送気ダクトの送気口をトンネルの長手方向に直交する直交方向に向けておくとともに第一の位置に次いで切羽に近い第二の位置に配設し、送気ダクトの送気口から新鮮な空気を直交方向に送気し、第二の吸気口から粉塵が混入した空気を、前記直交方向で吸気することによって第二の位置にて第二のエアーカーテンを形成する。なお、送気口は第二の吸気口よりも高い位置に設置されるのがよく、送気口から吹き降ろされた新鮮な空気が相対的に下方にある第二の吸気口に流れ込み、このことによって第二のエアーカーテンが形成され易くなる。 For this purpose, a first air inlet is provided at the end of the telescopic duct communicating with the dust collector, a second air inlet is provided in the middle of the air intake duct, and the first air inlet is the most with respect to the face. The first air curtain is formed in the vicinity of the face by being disposed at a first position close thereto and sucking air mixed with dust here. The second air inlet of the air intake duct and the air inlet of the air supply duct are oriented in the orthogonal direction perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel, and are disposed at the second position next to the face after the first position. The fresh air is fed from the air feeding port of the air feeding duct in the orthogonal direction, and the air mixed with dust from the second air inlet is sucked in the orthogonal direction to the second position at the second position. Form an air curtain. The air inlet is preferably installed at a position higher than the second air inlet, so that fresh air blown down from the air inlet flows into the second air inlet located below, This facilitates the formation of the second air curtain.
ここで、第一の吸気口を切羽側に臨んで集塵機に連通する伸縮ダクトの端部に形成し、送気口を前記直交方向に送気する送気ダクトに形成することにより、集塵機に連通する伸縮ダクトの端部の第一の吸気口を介して、増加した風量で粉塵が混入した空気を効果的に吸引することにより、第一のエアーカーテンを形成し易くできる。 Here, the first intake port faces the face side and is formed at the end of the telescopic duct that communicates with the dust collector, and the air feed port is formed in the air duct that feeds air in the orthogonal direction, thereby communicating with the dust collector. The first air curtain can be easily formed by effectively sucking the air mixed with dust with the increased air volume through the first air inlet at the end of the telescopic duct.
さらに、集塵機に連通する排気口を切羽から最も遠い第三の位置に配設し、集塵機にて除塵された除塵後空気を排気口から前記直交方向に排気することにより、第三の位置にて第三のエアーカーテンを形成する。 Furthermore, an exhaust port communicating with the dust collector is disposed at a third position farthest from the face, and the dust-removed air removed by the dust collector is exhausted in the orthogonal direction from the exhaust port at the third position. A third air curtain is formed.
ここで、「トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）」とは、トンネルの長手方向に対して厳密に直交する方向のみならず、たとえば直交方向に対して±30度程度の範囲もこの直交方向に含む意味である。 Here, the “direction orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel (orthogonal direction)” includes not only a direction strictly orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel but also a range of about ± 30 degrees with respect to the orthogonal direction. It means to include in the orthogonal direction.
また、吸気ダクトの第二の吸気口と送気ダクトの送気口が位置決めされる「第二の位置」とは、双方が厳密に同じトンネル断面位置に位置決めされることのほかに、トンネルの長手方向に多少ずれた位置（たとえば1〜5m程度ずれた位置）に配設されることも含む意味である。 The “second position” where the second intake port of the intake duct and the air supply port of the air supply duct are positioned means that both are positioned at the exact same tunnel cross-sectional position, It also includes being disposed at a position slightly shifted in the longitudinal direction (for example, a position shifted by about 1 to 5 m).
このように、トンネル内の三箇所にトンネル断面方向に広がる複数のエアーカーテンを形成しながら、切羽側から粉塵が混入した空気を吸引することから、粉塵が混入した空気の遮蔽性とトンネル内換気性に優れた換気方法となる。 In this way, air mixed with dust from the face side is sucked in while forming a plurality of air curtains that spread in the tunnel cross-section direction at three locations in the tunnel, thus shielding the air mixed with dust and ventilation in the tunnel It becomes a ventilation method with excellent performance.
また、本発明によるトンネル換気方法の好ましい実施の形態は、トンネルの施工に当たり、集塵機と、集塵機に連通して吸気口を端部に備えた伸縮ダクトと、集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクトと、送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機と、をともに配設し、吸気口を切羽に対して最も近い第一の位置に配設し、送気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し、排気口を切羽から最も遠い第三の位置に配設し、送気口と排気口をいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向け、集塵機と送風機を作動させ、粉塵が混入した空気を吸気口から吸気し、新鮮な空気を送気口から前記直交方向に送気し、集塵機にて除塵された除塵後空気を排気口から前記直交方向に排気してトンネル内の換気を図るものである。 Further, in a preferred embodiment of the tunnel ventilation method according to the present invention, in the construction of the tunnel, a dust collector, a telescopic duct that communicates with the dust collector and has an intake port at an end, and an exhaust port that communicates with the dust collector are provided. An exhaust duct and a blower equipped with an air supply duct having an air supply port are disposed together, the air intake port is disposed at a first position closest to the face, and the air supply port is disposed with respect to the face. In the second position closest to the next, the exhaust port at the third position farthest from the face, and both the air supply port and the exhaust port orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel (orthogonal direction) ), The dust collector and the blower are operated, the air mixed with dust is sucked in from the air inlet, fresh air is sent in the orthogonal direction from the air inlet, and the dust-removed air removed by the dust collector is exhausted. Ventilate the tunnel by exhausting in the orthogonal direction from the mouth .
本実施の形態のトンネル換気方法は、既述するトンネル換気方法から「集塵機に連通して第二の吸気口を途中位置に備えた吸気ダクト」を排除し、したがって、「第二の吸気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し」および「粉塵が混入した空気を第二の吸気口から前記直交方向に吸気し、」なる構成を排除したものである。 The tunnel ventilation method of the present embodiment excludes the “air intake duct that communicates with the dust collector and has the second intake port in the middle position” from the tunnel ventilation method described above. The configuration of “disposed at the second position closest to the face” and “intakes air mixed with dust in the orthogonal direction from the second air inlet” is excluded.
本発明者等の検証によれば、「送気口と第二の吸気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し、新鮮な空気を送気口から前記直交方向に送気し、粉塵が混入した空気を第二の吸気口から前記直交方向に吸気する」構成よりも、「送気口（のみ）を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し、新鮮な空気を送気口から前記直交方向に送気する」構成の方が、高い粉塵濃度低減効果が得られることが実証されている。 According to the verification by the present inventors, “the air inlet and the second air inlet are arranged at the second position next to the face, and fresh air is sent from the air inlet in the orthogonal direction. Rather than the configuration in which air that is mixed with air is sucked in from the second air intake port in the orthogonal direction, the “air supply port (only) is disposed at a second position next to the face, It has been demonstrated that the configuration of “fresh air is supplied from the air supply port in the orthogonal direction” can provide a higher dust concentration reduction effect.
これは、送気口を第二の吸気口よりも高い位置に設置し、送気口から吹き降ろされた新鮮な空気が相対的に下方にある第二の吸気口に流れ込み、このことによって第二のエアーカーテンが形成され易くなることを検証した際に、実際は、坑口側から切羽側への空気流れによって吹き降ろし空気が切羽側に押し流されてしまい、想定ほど第二の吸気口に流れ込まないことが理由である。尤も、既述する従来のトンネル換気方法に比して、「送気口と第二の吸気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設」する構成を具備する既述の本発明によるトンネル換気方法が高い粉塵濃度低減効果を有していることに変わりはない。 This is because the air inlet is installed at a position higher than the second air inlet, and fresh air blown down from the air inlet flows into the second air inlet located relatively below. When verifying that the second air curtain is likely to be formed, the air flow from the wellhead side to the face side is actually blown down by the air flow, and the air is pushed away to the face side, and does not flow into the second air intake as expected. That is the reason. However, as compared with the conventional tunnel ventilation method described above, the book described above having a configuration in which “the air supply port and the second air intake port are disposed at the second position closest to the face”. The tunnel ventilation method according to the invention has a high dust concentration reduction effect.
また、本発明はトンネル換気システムにも及ぶものであり、このシステムは、集塵機、集塵機に連通して第一の吸気口を端部に備えた伸縮ダクト、集塵機に連通して第二の吸気口を途中位置に備えた吸気ダクト、集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクト、送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機、から構成されるトンネル換気システムであって、切羽に対して最も近い第一の位置に第一の吸気口が配設され、切羽に対して次に近い第二の位置に送気口と第二の吸気口が配設され、切羽から最も遠い第三の位置に排気口が配設され、送気口と第二の吸気口と排気口がいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向けられた状態で集塵設備と送風機が作動されるものである。 The present invention also extends to a tunnel ventilation system. This system communicates with a dust collector, a telescopic duct having a first intake port at an end thereof, and communicates with the dust collector. A tunnel ventilation system comprising an intake duct provided in the middle, an exhaust duct connected to a dust collector and provided with an exhaust port, and a blower provided with an air supply duct provided with an air supply port. The first intake port is disposed at the closest first position, the air supply port and the second intake port are disposed at the second position closest to the face, and the third position farthest from the face. In the state where the exhaust port is disposed at the position, and the air supply port, the second intake port, and the exhaust port are all oriented in a direction (orthogonal direction) orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel, It will be activated.
既述するように、集塵機に連通する伸縮ダクトの第一の吸気口を切羽に対して最も近い第一の位置に配設して粉塵が混入した空気を吸引することにより、切羽近傍に第一のエアーカーテンを形成し、吸気ダクトの第二の吸気口と送気ダクトの送気口をトンネルの長手方向に直交する直交方向に向けておくとともに第二の位置に配設し、送気ダクトの送気口から新鮮な空気を直交方向に送気し、第二の吸気口から粉塵が混入した空気を前記直交方向で吸気することによって第二の位置にて第二のエアーカーテンを形成し、さらに集塵機に連通する排気口を第三の位置に配設し、集塵機にて除塵された除塵後空気を排気口から前記直交方向に排気することで第三の位置にて第三のエアーカーテンを形成する。 As described above, the first air inlet of the telescopic duct communicating with the dust collector is disposed at the first position closest to the face, and the air mixed with dust is sucked in the vicinity of the face. The second air inlet of the air intake duct and the air inlet of the air supply duct are oriented in the orthogonal direction perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel and disposed at the second position. A second air curtain is formed at the second position by feeding fresh air in the orthogonal direction from the air inlet and sucking air mixed with dust from the second inlet in the orthogonal direction. Further, an exhaust port communicating with the dust collector is disposed at the third position, and the third air curtain is installed at the third position by exhausting the dust-removed air removed by the dust collector from the exhaust port in the orthogonal direction. Form.
この構成により、粉塵が混入した空気の遮蔽性とトンネル内換気性に優れた換気システムとなる。また、三つのエアーカーテンを形成して粉塵が混入した空気の遮蔽性を担保することから、従来の換気システムよりも集塵風量の低い集塵機を使用してもエアーカーテンを切羽側に押さえつけることが可能になり、設備のイニシャルコスト及びランニングコストの削減にも繋がる。 By this structure, it becomes a ventilation system excellent in the shielding property of the air which dust mixed, and the ventilation property in a tunnel. In addition, since three air curtains are formed to ensure the shielding of air mixed with dust, the air curtain can be pressed against the face even if a dust collector with a lower dust collection air volume than the conventional ventilation system is used. It becomes possible, and it leads to reduction of initial cost and running cost of equipment.
切羽側に近い部分の吸気用のダクトを伸縮ダクトで形成することにより、切羽面にて発破作業を行う際に、吸込口を坑口側に退避することができる。また、トンネルがある程度延伸した場合でも、集塵機を一定の場所に置いたままで、伸縮ダクトを伸長させ、吸気口を所望の位置（第一の位置）に位置決めすることが可能になる。なお、排気ダクトには非伸縮のダクトを適用し、第三の位置でトンネルの長手方向に直交する直交方向に排気口を向けて設置する。 By forming the duct for intake near the face side with an extendable duct, the suction port can be retreated to the well side when performing the blasting operation on the face. Further, even when the tunnel extends to some extent, it is possible to extend the telescopic duct and position the intake port at a desired position (first position) while keeping the dust collector in a certain place. In addition, a non-expandable duct is applied to the exhaust duct, and the exhaust port is installed at the third position with the exhaust port facing in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel.
集塵機は、たとえば大型の平ボディートラックの荷台に搭載し、トンネル内で移動自在にするのが好ましい。また、集塵機は、たとえば、除塵をおこなうフィルターや送風ファンで構成することができる。 The dust collector is preferably mounted, for example, on the loading platform of a large flat body truck so as to be movable in the tunnel. Further, the dust collector can be constituted by, for example, a filter or a blower fan that performs dust removal.
また、本発明によるトンネル換気システムの好ましい実施の形態は、集塵機、集塵機に連通して吸気口を端部に備えた伸縮ダクト、集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクト、送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機、から構成されるトンネル換気システムであって、切羽に対して最も近い第一の位置に吸気口が配設され、切羽に対して次に近い第二の位置に送気口が配設され、切羽から最も遠い第三の位置に排気口が配設され、送気口と排気口がいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向けられた状態で集塵設備と送風機が作動されるものである。 Further, a preferred embodiment of the tunnel ventilation system according to the present invention includes a dust collector, an extendable duct having an intake port at an end thereof communicating with the dust collector, an exhaust duct having an exhaust port communicating with the dust collector, and an air supply port. A tunnel ventilation system comprising a blower equipped with an air supply duct provided with an air inlet at a first position closest to the face and a second position closest to the face The air supply port is disposed at the third position farthest from the face, and the air supply port and the exhaust port are both oriented in a direction (orthogonal direction) perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel. In this state, the dust collecting equipment and the blower are operated.
「第二の吸気口から粉塵が混入した空気を前記直交方向で吸気すること」を排除し、「送気ダクトの送気口から新鮮な空気を直交方向に送気する」のみで第二の位置にて第二のエアーカーテンを形成することにより、より一層高い粉塵濃度低減効果が得られる。 Eliminating “intake of air mixed with dust from the second air intake port in the orthogonal direction”, and only “feeding fresh air in the orthogonal direction from the air supply port of the air supply duct” By forming the second air curtain at the position, a higher dust concentration reduction effect can be obtained.
以上の説明から理解できるように、本発明のトンネル換気方法とトンネル換気システムによれば、トンネル内の三箇所にトンネル断面方向にエアーカーテンを形成しながら切羽側から粉塵が混入した空気を吸気し、新鮮な空気をトンネル内に供給することにより、粉塵が混入した空気の遮蔽性に優れ、トンネル内換気性に優れた換気方法および換気システムとなる。 As can be understood from the above description, according to the tunnel ventilation method and tunnel ventilation system of the present invention, air mixed with dust from the face side is inhaled while air curtains are formed in the tunnel cross-section direction at three locations in the tunnel. By supplying fresh air into the tunnel, a ventilation method and a ventilation system having excellent shielding properties against air mixed with dust and excellent tunnel ventilation are provided.
以下、図面を参照して、本発明のトンネル換気方法とトンネル換気システムの実施の形態１，２を説明する。 Embodiments 1 and 2 of a tunnel ventilation method and a tunnel ventilation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
（トンネル換気方法とトンネル換気システムの実施の形態１）
図１は本発明のトンネル換気方法およびトンネル換気システムの実施の形態１を示した縦断面図であり、図２は図１のII−II矢視図であり、図３はトンネル内における施工状況を説明した図である。なお、図３はトンネル工事を表す施工次第図でもあるが、吹付作業時には、コンクリート吹付け機、トラックミキサー車、掘削作業時には、削岩機、積み込み機、運搬用ダンプが配置されている。これらの機材からは削岩機の粉塵、吹付けコンクリートの粉塵、排気ガスの粉塵が発生する。
(Embodiment 1 of tunnel ventilation method and tunnel ventilation system)
1 is a longitudinal sectional view showing Embodiment 1 of a tunnel ventilation method and a tunnel ventilation system of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a construction situation in the tunnel. FIG. In addition, although FIG. 3 is also a figure depending on construction showing tunnel construction, a concrete sprayer, a truck mixer truck, and a rock drill, a loading machine, and a dump truck for transportation are arranged at the time of spraying work. These equipment generate rock drill dust, shotcrete dust, and exhaust gas dust.
図１，２で示すように、トンネルＴの施工に供されるトンネル換気システム１００は、集塵機１０、送気ダクト４を具備する不図示の送風機、吸気ダクト２Ａ、伸縮ダクト２Ｂおよび排気ダクト３から構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
集塵機１０は、平ボディートラック１の荷台の上に設置され、トラックにて移動可能である。なお、集塵機１０は、牽引車や人力で牽引されてもよい。
The
集塵機１０に連通する吸気経路は、側面視Ｔの字状の吸気ダクト２Ａと蛇腹状の伸縮ダクト２Ｂから構成されており、伸縮ダクト２Ｂの端部には第一の吸気口２ａが設けられ、吸気ダクト２Ａには第二の吸気口２ｂが設けられている。なお、伸縮ダクト２Ｂは吊りレール５に固定され、吊りレール５がトンネルＴの天井から吊られることで伸縮ダクト２Ｂのトンネル内設置がおこなわれる。
The intake path communicating with the
図１，２で示すように、伸縮ダクト２Ｂの端部に設けられた第一の吸気口２ａは切羽側を向いており、したがって、トンネルＴの長手方向に沿う方向に第一の吸気口２ａが向けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、図２で示すように、吸気ダクト２Ａに設けられた第二の吸気口２ｂはトンネルＴの長手方向に直交する方向（直交方向）に向けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
排気ダクト３は、集塵機１０の坑口側に取り付けられており、坑口方向に向かって設置する。排気ダクト３の端部近傍の側面には多数の開口があり、この多数の開口が送気口３ａを形成している。
The
したがって、排気ダクト３に設けられた送気口３ａも、図２で示すように、第二の吸気口２ｂと同様にトンネルＴの長手方向に直交する直交方向に向けられている。
Therefore, the
また、送気ダクト４の端部には送気口４ａが設けられている。具体的には、排気ダクト３に設けられている排気口３ａと同様に送気ダクト４の側面に多数の開口があり、この多数の開口が送気口４ａを形成している。
An
したがって、送気ダクト４に設けられた送気口４ａも、図２で示すように、第二の吸気口２ｂや排気口３ａと同様にトンネルＴの長手方向に直交する直交方向に向けられている。
ここで、第一の吸気口２ａは切羽に最も近い第一の位置Ｌ１に配設されている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
Here, the
また、送気口４ａと第二の吸気口２ｂは第一の位置Ｌ１に次いで切羽に近い第二の位置Ｌ２に配設されている。すなわち、送気口４ａと第二の吸気口２ｂはトンネルＴ内において同一断面内に配設されている。なお、ここでいう同一断面内とは、完全に同一の断面内のみならず、トンネルＴの長手方向に相互に数m程度ずれた位置に配設されていることも含んでいる。
さらに、排気口３ａは、切羽から最も遠い第三の位置Ｌ３に配設されている。
Further, the
Further, the
図２で示すように、トンネルＴの切羽側でトンネルの延伸施工を行うに当たり、集塵機１０を作動させ、かつ不図示の送風機を作動させると、伸縮ダクト２Ｂの吸気口２ａを介して粉塵が混入した空気を切羽側から吸気し（Ｙ１方向）、第一の位置Ｌ１にて第一のエアーカーテンＡＣ１を形成する。
As shown in FIG. 2, when the tunnel is extended on the face side of the tunnel T, when the
また、同一断面内にある吸気ダクト２Ａの第二の吸気口２ｂと送気ダクト４の送気口４ａにおいては、送気口４ａから新鮮な空気が直交方向に送気され（Ｙ３方向）、第二の吸気口２ｂから粉塵が混入した空気が直交方向に吸気されることにより（Ｙ２方向）、第二の位置Ｌ２にて第二のエアーカーテンＡＣ２を形成する。
In addition, in the
さらに、排気口３ａからは、集塵機１０にて除塵された除塵後空気が直交方向に排気されることにより（Ｙ４方向）、第三の位置Ｌ３にて第三のエアーカーテンＡＣ３を形成する。
Further, after the dust removed by the
このように、図示するトンネル換気システム１００やこのシステムを適用してなるトンネル換気方法によれば、トンネルＴ内の三箇所において、トンネル断面方向に広がる複数のエアーカーテンＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３を形成しながら、切羽側から粉塵が混入した空気を吸引することから、粉塵が混入した空気をこれら複数のエアーカーテンＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３にて遮蔽しながら、トンネル内換気をおこなうことができる。したがって、粉塵が混入した空気の拡散を防止でき、粉塵が混入した空気の遮蔽性に優れた換気システムおよび換気方法となる。
Thus, according to the illustrated
また、三つのエアーカーテンＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３を形成して粉塵が混入した空気の遮蔽性を担保することから、従来の換気システムのように集塵風量の低い集塵機を使用してもエアーカーテンを切羽側に押さえつけることが可能になり、このことによって粉塵が混入した空気の遮蔽性を担保しながら、設備のイニシャルコスト及びランニングコストの削減を図ることもできる。 In addition, the three air curtains AC1, AC2, and AC3 are formed to ensure the shielding of the dust-mixed air, so that the air curtain can be used even when a dust collector with a low dust collection air volume is used as in the conventional ventilation system. It is possible to press down on the face side, and thereby it is possible to reduce the initial cost and running cost of the equipment while ensuring the shielding property of air mixed with dust.
なお、実際のトンネル内施工においては、図３で示すように、トンネル内において、吹付作業時には切羽側から順にエレクター搭載吹付機６０、トラックミキサー７０、掘削時には切羽側から順に、ドリルジャンボ２０やブレーカ３０の削孔機のほか、ホイールローダ４０、ダンプトラック５０が稼働もしくは待機している。
In actual tunnel construction, as shown in FIG. 3, the
集塵機１０が搭載する伸縮ダクト２Ｂを切羽側まで伸長させた状態でトンネルの頂部に吊り下げておき、トンネルの延伸に応じて伸縮ダクト２Ｂを所望に伸長させる。なお、伸縮ダクト２Ｂの伸長に加えて、トンネルの施工に応じて集塵機１０を切羽側へ移動させる場合もある。いずれにせよ、トンネルの施工に際し、伸縮ダクト２Ｂの先端の吸気口２ａが切羽から所定距離以内に位置するように設置することで、切羽で生じた粉塵を精度よく除塵することが可能になる。
The
（トンネル換気方法とトンネル換気システムの実施の形態２）
図４は本発明のトンネル換気方法およびトンネル換気システムの実施の形態２を示した縦断面図であり、図５は図４のV−V矢視図である。
(Embodiment 2 of tunnel ventilation method and tunnel ventilation system)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the tunnel ventilation method and tunnel ventilation system of the present invention, and FIG. 5 is a view taken along line VV in FIG.
図示するトンネル換気システム１００Ａは、トンネル換気システム１００から、第二の吸気口２ｂを備えた吸気ダクト２Ａを排除し、吸気口を具備しない吸気ダクト２Ｃを備えたシステムであり、他の構成はトンネル換気システム１００と同様である。
The
したがって、第二のエアーカーテンＡＣ２は、送気口４ａから直交方向に送気された（Ｙ３方向）新鮮な空気のみによって第二の位置Ｌ２にて形成される。
Accordingly, the second air curtain AC2 is formed at the second position L2 only by fresh air supplied in the orthogonal direction from the
図示するトンネル換気システム１００Ａは、坑口側から切羽側への空気流れを勘案し、送気口４ａから直交方向に送気された空気が切羽側に押し流されてしまうことが考慮されたものとなっており、トンネル換気システム１００よりも一層高い粉塵濃度低減効果を得ることができるものである。
The
（本発明のトンネル換気システムおよび換気方法の効果を確認する解析とその結果）
本発明者等は、本発明のトンネル換気システムおよび換気方法の効果を確認する解析をおこなった。ここで、図６は数値解析のモデルを示した図であり、図６ａは比較例のモデル図を、図６ｂは実施例１のモデル図を、図６ｃは実施例２のモデル図をそれぞれ示している。
(Analysis and results to confirm the effect of the tunnel ventilation system and ventilation method of the present invention)
The present inventors conducted analysis to confirm the effect of the tunnel ventilation system and ventilation method of the present invention. Here, FIG. 6 is a diagram showing a model of numerical analysis, FIG. 6a is a model diagram of a comparative example, FIG. 6b is a model diagram of Example 1, and FIG. 6c is a model diagram of Example 2. ing.
図６ａで示すモデル図は、図９で示す従来のシステムをモデル化したものであり、いわゆる送気・吸引捕集エアーカーテン方式を採用したシステムである。前述のように、送気量Q1よりも切羽からの排気量Q2を多くするものであり、このことによって、集塵機から切羽に向かう気流Q2-Q1が吸引ダクト先端付近(切羽から15mの位置)においてエアーカーテンを形成する。
The model diagram shown in FIG. 6a is a model of the conventional system shown in FIG. 9, and is a system employing a so-called air supply / suction collection air curtain system. As described above, the exhaust amount Q2 from the working face is increased more than the air supply amount Q1, and this causes the air flow Q2-Q1 from the dust collector to the working face to be near the suction duct tip (
一方、図６ｂで示すモデル図は、本発明の換気システムの実施の形態１をモデル化したものであり、いわゆる送排気エアーカーテン方式を採用したシステムである。このシステムでは、切羽から15mの位置と、30mの位置と、110mの位置にそれぞれエアーカーテンを形成する。 On the other hand, the model diagram shown in FIG. 6b is a model of the first embodiment of the ventilation system of the present invention, and is a system employing a so-called air supply / exhaust air curtain system. In this system, air curtains are formed at 15m, 30m and 110m from the face.
さらに、図６ｃで示すモデル図は、本発明の換気システムの実施の形態２をモデル化したものであり、いわゆる送排気エアーカーテン方式を採用したシステムである。このシステムでは、切羽から15mの位置と、30mの位置と、110mの位置にそれぞれエアーカーテンを形成する。 Furthermore, the model diagram shown in FIG. 6c is a model of the second embodiment of the ventilation system of the present invention, and is a system employing a so-called air supply / exhaust air curtain system. In this system, air curtains are formed at 15m, 30m and 110m from the face.
検証には、重力沈降モデルを考慮したCFD解析(Computational Fluid Dynamics)を用いた。ここで、検証した坑内環境は、切羽面(断面積109m2)から発生する粉塵量が送気・吸引捕集方式による換気を実施した際に、切羽面から50m地点（中央）の高さ1.5mで3mg/m3となるように設定した（これを基準濃度とする）。 For the verification, CFD analysis (Computational Fluid Dynamics) considering a gravity sedimentation model was used. Here, the verified underground environment is that the amount of dust generated from the face surface (cross-sectional area 109m 2 ) is 1.5m high at the 50m point (center) from the face surface when ventilation by the air supply / suction collection method is performed. m was set to 3 mg / m 3 (this is the reference concentration).
図７は、解析結果のうち、切羽からの距離と短手断面の高さ1.5mの平均粉塵濃度に関する結果を示した図であり、図８は、解析結果のうち、高さ1.5mでの粉塵濃度分布を示した図であって、図８ａは比較例の結果を示した図であり、図８ｂは実施例１の結果を示した図であり、図８ｃは実施例２の結果を示した図である。 FIG. 7 is a diagram showing the results regarding the average dust concentration of the distance from the face and the height of the short cross section of 1.5 m among the analysis results, and FIG. 8 is the result of the analysis at a height of 1.5 m. FIG. 8A is a diagram showing a result of a comparative example, FIG. 8B is a diagram showing a result of Example 1, and FIG. 8C is a diagram showing a result of Example 2. It is a figure.
図７において、横軸は切羽からの距離を、縦軸は短手断面の高さ1.5mの平均粉塵濃度を示している。同図より、切羽から50m後方の位置において、比較例の平均粉塵濃度は2.8mg/m3であったのに対し、実施例１の粉塵濃度は0.17mg/m3と、およそ1/17程度に濃度低下が図れることが検証されている。また、実施例１に対し、実施例２の粉塵濃度は、切羽から5m後方の全域においてさらに濃度低下が図れることが検証されている。
In FIG. 7, the horizontal axis represents the distance from the face, and the vertical axis represents the average dust concentration with a short cross section height of 1.5 m. From the figure, the average dust concentration in the comparative example was 2.8 mg / m 3 at a
また、実施例１，２においては、15m付近で粉塵濃度が急激に低下し、送風ダクトの送気口付近（30m付近）で基準濃度の1/10以下に低下している。これは、15m、30m、110m付近で形成されたエアーカーテンが切羽付近で発生した粉塵の拡散を抑制した効果によるものと考えられる。 Further, in Examples 1 and 2, the dust concentration rapidly decreases near 15 m, and decreases to 1/10 or less of the reference concentration near the air supply port of the air duct (near 30 m). This is considered to be due to the effect that the air curtain formed near 15 m, 30 m, and 110 m suppresses the diffusion of dust generated near the face.
また、図８ａより、送気ダクトから切羽側へ送気された噴流が吸気ダクト先端付近のエアーカーテンをかき乱した結果、粉塵が坑内に拡散していることが伺える。 Moreover, it can be seen from FIG. 8a that dust is diffused in the mine as a result of the jet stream sent from the air supply duct to the face side disturbing the air curtain near the tip of the intake duct.
これに対し、図８ｂ、８ｃより、エアーカーテンが複数箇所で明りょうに形成されていることが分かり、粉塵拡散が抑制されていることが伺える。 On the other hand, it can be seen from FIGS. 8b and 8c that the air curtain is clearly formed at a plurality of locations, and that dust diffusion is suppressed.
また、切羽から50m後方までの区間(650m2)において、粉塵量が基準濃度以上の領域面積を比較すると、比較例は354m2であり、実施例１は171m2となった。 Further, in the section from the working face to 50m behind (650 meters 2), the amount of dust to compare reference concentration above region area, comparative example is 354m 2, Example 1 was a 171m 2.
さらに、粉塵濃度が基準濃度よりも低い1mg/m3以下の領域面積を比較すると、比較例は0m2であり、実施例１は271m2となった。 Further, when the dust concentration is compared lower 1 mg / m 3 or less of the region area than the reference concentration, comparative example is 0 m 2, Example 1 was a 271m 2.
本解析により、複数のエアーカーテンを形成する換気システムを適用することにより、従来のシステムに比してより一層効果的に粉塵の拡散防止を図りながら坑内換気を実施できることが実証されている。 This analysis demonstrates that by applying a ventilation system that forms a plurality of air curtains, mine ventilation can be implemented while preventing dust from spreading more effectively than with conventional systems.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
１…平ボディートラック、２Ａ，２Ｃ…吸気ダクト、２Ｂ…伸縮ダクト、２ａ…第一の吸気口（吸気口）、２ｂ…第二の吸気口、３…排気ダクト、３ａ…排気口、４…送気ダクト、４ａ…送気口、５…吊りレール、１０…集塵機、１００，１００Ａ…トンネル換気システム、Ｔ…トンネル、Ｌ１…第一の位置、Ｌ２…第二の位置、Ｌ３…第三の位置、ＡＣ１…第一のエアーカーテン、ＡＣ２…第二のエアーカーテン、ＡＣ３…第三のエアーカーテン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flat body track, 2A, 2C ... Intake duct, 2B ... Telescopic duct, 2a ... First intake port (intake port), 2b ... Second intake port, 3 ... Exhaust duct, 3a ... Exhaust port, 4 ... Air duct, 4a ... Air inlet, 5 ... Suspension rail, 10 ... Dust collector, 100, 100A ... Tunnel ventilation system, T ... Tunnel, L1 ... First position, L2 ... Second position, L3 ... Third Position, AC1 ... first air curtain, AC2 ... second air curtain, AC3 ... third air curtain
Claims (3)
集塵機と、集塵機に連通して第一の吸気口を端部に備えた伸縮ダクトと、集塵機に連通して第二の吸気口を途中位置に備えた吸気ダクトと、集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクトと、送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機と、をともに配設し、
第一の吸気口を切羽に対して最も近い第一の位置に配設し、
送気口と第二の吸気口を切羽に対して次に近い第二の位置に配設し、
排気口を切羽から最も遠い第三の位置に配設し、
送気口と第二の吸気口と排気口をいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向け、
集塵機と送風機を作動させ、
粉塵が混入した空気を第一の吸気口から吸気し、
新鮮な空気を送気口から前記直交方向に送気し、
粉塵が混入した空気を第二の吸気口から前記直交方向に吸気し、
集塵機にて除塵された除塵後空気を排気口から前記直交方向に排気してトンネル内の換気を図る、トンネル換気方法。 In the construction of the tunnel,
A dust collector, a telescopic duct that communicates with the dust collector and has a first intake port at its end, an intake duct that communicates with the dust collector and has a second intake port in the middle, and an exhaust port that communicates with the dust collector And an exhaust duct provided with an air supply duct provided with an air supply port,
The first inlet is arranged at the first position closest to the face,
Arrange the air inlet and the second air inlet at the second position closest to the face,
Arrange the exhaust port at the third position farthest from the face,
The air inlet, the second air inlet, and the air outlet are all directed in a direction (orthogonal direction) perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel,
Operate the dust collector and blower,
Inhale the dust-mixed air from the first inlet,
Fresh air is sent from the air inlet in the orthogonal direction,
Inhale air mixed with dust in the orthogonal direction from the second air inlet,
A tunnel ventilation method for ventilating the tunnel by exhausting the dust-removed air removed by the dust collector in the orthogonal direction from the exhaust port.
集塵機に連通して第一の吸気口を端部に備えた伸縮ダクト、
集塵機に連通して第二の吸気口を途中位置に備えた吸気ダクト、
集塵機に連通して排気口を備えた排気ダクト、
送気口を備えた送気ダクトを具備する送風機、から構成されるトンネル換気システムであって、
切羽に対して最も近い第一の位置に第一の吸気口が配設され、
切羽に対して次に近い第二の位置に送気口と第二の吸気口が配設され、
切羽から最も遠い第三の位置に排気口が配設され、
送気口と第二の吸気口と排気口がいずれも、トンネルの長手方向に直交する方向（直交方向）に向けられた状態で集塵設備と送風機が作動されるトンネル換気システム。 Dust collector,
An extendable duct that communicates with the dust collector and has a first air inlet at its end,
An intake duct that communicates with the dust collector and has a second intake port in the middle,
An exhaust duct communicating with the dust collector and having an exhaust port;
A tunnel ventilation system comprising a blower having an air supply duct with an air supply port,
The first air inlet is arranged at the first position closest to the face,
The air supply port and the second air intake port are disposed at the second position next to the face,
An exhaust port is arranged at the third position farthest from the face,
A tunnel ventilation system in which dust collection equipment and a blower are operated in a state where the air supply port, the second air intake port, and the air exhaust port are all oriented in a direction (orthogonal direction) orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel.
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