JP3905761B2 - Ventilation device in the tunnel - Google Patents

Description

【０００７】
表１からわかるように、換気量を５００ｍ³／ｍｉｎから１０００ｍ³／ｍｉｎと２倍にしたとき、粉塵濃度は確かに低下したが、粉塵発生量は逆におよそ４０％増加していた。このように、換気量を増加させると、粉塵濃度の低減を図ることはできるものの、粉塵量が増大してしまうので、結果的には換気効率が悪くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、トンネルの切羽作業領域における粉塵濃度を低減させるために切羽作業領域の換気を図る際に、粉塵の発生量を極力少なくし、効率よく換気を行うことができるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、トンネルの内部を換気するトンネル内の換気装置において、トンネルの切羽面に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管を備え、送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、分流された空気を、トンネル内のうちの切羽作業領域内における切羽面を避けた位置に吹き出す分岐吹出口が形成されており、吹出口および分岐吹出口から排出された空気が、分岐吹出口よりも坑口側に向けて流れており、坑口側に向けて流れる排気空気の風量は、吹出口から排出される吹出空気の風量と、分岐吹出口から排出される分岐吹出空気の風量の和とされていることを特徴とするものである。
【００１０】
切羽面に直接空気を吹き付けると、その空気により粉塵の発生量が増加してしまう。この点、本発明に係る換気装置では、切羽作業領域内における切羽面を避けた領域に空気を供給して切羽作業領域の換気を行っている。このため、切羽作業領域に供給する空気の量を減らすことなく切羽面に対して吹き出す空気の量を低減させることができるので、粉塵発生量の増加を防止しながら、粉塵濃度の低減を図ることができる。
【００１１】
また、上記課題を解決した本発明は、トンネルの内部を換気するトンネル内の換気装置において、トンネルの内部に設けられ、トンネルにおける切羽面に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された短尺送気風管と、短尺送気風管における吹出口から吹き出された空気をトンネルの坑口側に送気する通風路を形成する排気風管を備え、短尺送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、分流された空気を、トンネル内のうちの切羽作業領域内における切羽面を避けた位置に吹き出す分岐吹出口が形成されており、吹出口および分岐吹出口から排出された空気が、分岐吹出口よりも坑口側に向けて流れており、坑口側に向けて流れる排気空気の風量は、吹出口から排出される吹出空気の風量と、分岐吹出口から排出される分岐吹出空気の風量の和とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように、本発明に係る換気装置は、いわゆる排気式の換気装置にも利用することができる。
【００１３】
ここで、前記短尺送気風管に導入される空気に含まれる粉塵を除去する集塵機が設けられているのが好適である。このような集塵機を設けておくことにより、短尺送気風管から排出される空気を清浄なものとすることができる。
【００１４】
また、前記分岐吹出口は、前記切羽面に沿った方向に空気を吹き出すようにするのが好ましい。
【００１５】
このように、分岐吹出口から切羽面に沿った方向に空気が吹き出されるようにすることにより、切羽作業領域における空気の流れを整然とさせることができるので、効率よい換気に寄与することができる。
【００１６】
さらには、このとき、前記分岐吹出口は、前記吹出口から１０ｍ以内の位置に形成されているのが好ましい。分岐吹出口が吹出口から遠くに形成されていると、吹出口から吹き出され、粉塵を含む空気をトンネルの外に排出する際の空気の流れが円滑になりにくくなるからである。
【００１７】
また、前記吹出口と前記分岐吹出口の分岐路に、風量調整機構が設けられている態様とするのが望ましい。このような風量調整機構を設けておくことにより、換気装置の使用状況に応じて、吹出口と分岐吹出口のそれぞれから排出される空気の割合を調整して、切羽作業領域の換気をさらに効率よく行うことができる。
【００１８】
さらに、前記吹出口から前記切羽面までの距離および切羽作業の種類に基づいて、前記風量調整機構における開度を調整する制御装置が設けられているのが望ましい。かかる制御装置を設けることにより、さらに効率的に切羽作業領域の換気を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るトンネル内の換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るトンネル内の換気装置１は、トンネル２内に設けられた、いわゆる送気式のものであり、送気風管１１を有している。送気風管１１は、トンネル２の坑口２１から切羽作業領域２２まで延在しており、清浄な空気を切羽作業領域２２に対して送気する通風路を形成している。この切羽作業領域２２の長さＬは、切羽面２３の近傍において作業が行われる領域であり、作業の種類により若干相違するが、たとえば切羽面２３から３０ｍ〜１００ｍの範囲に設定される。また、送気風管１１は、坑道２４の上部において、坑道２４の長手方向に沿って設けられている。
【００２１】
送気風管１１の一端側には、入口１１Ａが形成され、他端側には、吹出口１１Ｂが形成されている。入口１１Ａには、トンネル２の外部に設けられた送風機１２が接続されている。送風機１２は、トンネル２の外部における清浄な空気を送気風管１１に供給している。また、吹出口１１Ｂには、その開口面積を大きく維持するための図示しない保形部材が設けられている。吹出口１１Ｂは、トンネル２の切羽面２３に向けて開口しており、吹出口１１Ｂからは、切羽面２３に対して直接空気が吹き出される。
【００２２】
また、切羽作業領域２２の範囲内における送気風管１１の途中位置には分岐管１３が取り付けられている。分岐管１３の先端には、切羽作業領域２２内であって、切羽面２３を避けた方向に空気を吹き出す分岐吹出口１３Ａが形成されている。この分岐吹出口１３Ａは、切羽面２３に沿った方向を向いて形成されており、分岐吹出口１３Ａから吹き出される空気は、切羽面２３に沿った方向、換言すれば切羽面２３に平行する方向に流動する。吹出口１１Ｂから分岐管１３（分岐吹出口１３Ａ）までの距離は、１０ｍ以内、たとえば５ｍ、３ｍなどとするのが望ましいが、１０ｍを超える位置に設けることもできる。また、図２に示すように、送気風管１１は、トンネル２の切羽面２３側から見て、中央の最上部よりやや側方に寄せたわずかに低い位置に水平に設けられており、分岐管１３は斜め下方を向いて取り付けられている。この分岐管１３が向いている位置は、送気風管１１が寄せられている位置の反対側を向いているので、分岐管１３から吹き出された空気は、トンネル２における断面方向の全域に行き渡りやすくなっている。
【００２３】
さらに、送気風管１１における分岐管１３が取り付けられている位置には、送気風管１１内を通風する空気を分流させる分岐路１４が形成されている。分岐路１４は三つ又であり、そのうちの１つの流路が入口１１Ａに連通し、他の流路が吹出口１１Ｂに連通し、さらに他の流路が分岐吹出口１３Ａに連通している。
【００２４】
ここで、送気風管１１は、たとえば折り畳み可能な蛇腹式のビニール管からなり、トンネル２を掘り進めているときに、その長さを長くすることができる。この蛇腹式の折り畳み部を分岐路１４よりも坑口２１側に設定しておくことにより、送気風管１１を延長させた場合にも、吹出口１１Ｂと分岐吹出口１３Ａの位置関係を一定に保つことができる。なお、分岐管１３としてもビニール管が用いられている。
【００２５】
また、図３に示すように、分岐路１４には風量調整機構である風量調整ダンパ１５が設けられている。風量調整ダンパ１５は、分岐路１４における吹出口１１Ｂ側の開口面積と、分岐吹出口１３Ａ側の開口面積の比率を調整するものである。これらの開口面積の比率を調整することによって、吹出口１１Ｂ側に流入する空気の量と、分岐吹出口１３Ａ側に流入する空気の量を調整している。
【００２６】
風量調整ダンパ１５は、分岐路１４の開口面積を実際に調整するダンパ本体１５Ａと、ダンパ本体１５Ａを回動させるダンパモータ１５Ｂを備えている。また、ダンパモータ１５Ｂは、制御装置１６に接続されている。この制御装置１６には、距離センサ１７および切羽作業種別センサ１８が設けられている。距離センサ１７としては、超音波式距離センサ、レーザ式距離センサ、など、適宜公知の距離センサを用いることができ、吹出口１１Ｂから切羽面２３までの距離を測定している。また、切羽作業種別センサ１８では、切羽作業領域２２で行われる作業を判断している。制御装置１６では、吹出口１１Ｂから切羽面２３までの距離および切羽作業領域２２で行われている作業の種別により、風量調整ダンパ１５におけるダンパ本体１５Ａの開度を算出し、その開度となるようにダンパモータ１５Ｂを制御している。切羽作業種別センサ１８は、その作業が行われる際に使用されるツールを検出して作業を判別するものなどを用いることができるが、これに代えて、作業員が現在の作業を入力する形式のものを用いてもよい。
【００２７】
また、このような制御装置や自動的な風量調整ダンパを用いることなく、たとえば手動で開度を調整可能な風量調整ダンパを用いることもできる。
【００２８】
以上の構成を有する換気装置の作用について説明する。
【００２９】
トンネル２における切羽作業領域２２においては、たとえば発破作業、ずり出し作業、コンクリート吹付け（以下「吹付け」という）作業などの切羽作業が行われる。この切羽作業を行う際に生じる粉塵を除去してトンネル２内、特に、切羽作業領域２２における粉塵濃度の低減を図るものである。トンネル２内の換気を行うには、送風機１２を駆動して、送気風管１１内に外気などの清浄な空気を供給する。送気風管１１内に供給された清浄な空気は、送気風管１１内を通って分岐路１４に到達する。分岐路１４においては、風量調整ダンパ１５におけるダンパ本体１５Ａの開度により、供給された清浄な空気は、吹出口１１Ｂ側および分岐吹出口１３Ａ側に分岐させる。
【００３０】
吹出口１１Ｂ側に吹き出された空気は、切羽面２３に対して直接吹き出される。切羽面２３に対して吹き出された吹出空気は、切羽作業によって発生する粉塵を吸収し、切羽面２３に跳ね返されてトンネル２の坑口２１側に流れる。一方、分岐吹出口１３Ａ側に吹き出された空気は、切羽作業領域２２内であって、切羽面２３よりも坑口２１側の位置に排出される。分岐吹出口１３Ａから排出された分岐吹出空気は、切羽面２３側から流れてくる吹出空気に合流して排出空気となり、坑口２１に向けて、坑道２４内を流れる。この排気空気の風量Ｑは、吹出空気の風量Ｑ１と分岐吹出空気の風量Ｑ２の和である。
【００３１】
このとき、吹出口１１Ｂから吹き出される吹出空気の気流が強いと、切羽面２３における粉塵発生の原因となってしまう。ところが、換気装置１では、切羽作業領域２２に吹き出す空気を吹出口１１Ｂと分岐吹出口１３Ａに分割している。このため、切羽作業領域２２に対して、換気のために供給する空気のうちの一部を、分岐吹出口１３Ａから分岐吹出空気として吹き出すことにより、吹出口１１Ｂから吹き出す吹出空気の風量Ｑ１を低減させることができ、気流を弱めることができる。その結果、切羽作業領域２２の全体に供給する空気の風量（排気空気の風量と同等）Ｑを確保しながらも、切羽面２３に吹き出す吹出空気の風量Ｑ１を低減させ、その気流を弱めることができるので、粉塵の発生を防止することができる。したがって、発生させる粉塵の量を増大させることなく、切羽作業領域２２における粉塵濃度を低減させることができ、その結果、効率よい換気を行うことができる。
【００３２】
また、切羽作業領域２２で行われる作業によっては、発生する粉塵の量が異なる。たとえば、発破作業で生じる粉塵は比較的少なく、ずり出し作業、吹付け作業などの作業で生じる粉塵は比較的多い。したがって、発破作業を行う際には、切羽面２３に向けて吹き出す吹出空気の風量Ｑ１を少なくし、分岐吹出空気の風量Ｑ２の割合を増加させるのが好適である。また、ずり出し作業および吹付け作業を行う際には、吹出空気の風量Ｑ１を多めにし、分岐吹出空気の風量Ｑ２を減少させるのが好適である。
【００３３】
このため、本実施形態に係る換気装置１では、分岐路１４に設けた風量調整ダンパ１５で吹出口１１Ｂ側および分岐吹出口１３Ａ側に供給する空気の量を調整している。そして、たとえば粉塵の発生量が少ない発破作業を行う際には、吹出口１１Ｂ側の開度を小さくし、分岐吹出口１３Ａ側の開度を大きくして吹出口１１Ｂ側から排出される吹出空気の風量Ｑ１を少なくし、分岐吹出口１３Ａから吹き出される分岐吹出空気の風量Ｑ２を増加させる。また、粉塵の発生量が多いずり出し作業、吹付け作業を行う際には、吹出口１１Ｂ側の開度を大きくし、分岐吹出口１３Ａ側の開度を小さくする。このようにして、大量に発生する粉塵を迅速に排出することができる。
【００３４】
また、トンネル２の掘削作業が進むと、切羽面２３と吹出口１１Ｂとの距離が変わる。このような場合にも、吹出空気の風量Ｑ１を調整するのが好適である。たとえば、トンネル２の掘削が進み、切羽面２３と吹出口１１Ｂとの距離が長くなった場合には、吹出口１１Ｂから吹き出される吹出空気の風量Ｑ１を多くし、分岐吹出空気の風量Ｑ２を少なくする。また、送気風管１１を伸ばし、切羽面２３と吹出口１１Ｂとの距離が短くなった場合には、吹出口１１Ｂから吹き出される吹出空気の風量Ｑ１を少なくし、分岐吹出空気の風量Ｑ２を多くする。このように吹出空気の風量Ｑ１と分岐吹出空気の風量Ｑ２を調整することにより、切羽作業領域２２を効率よく換気することができる。
【００３５】
このような、吹出口１１Ｂから切羽面２３までの距離および切羽作業種別による吹出口１１Ｂと分岐吹出口１３Ａとの空気の調整割合は、制御装置１６を用いて行われる。制御装置１６では、距離センサ１７より出力される距離情報および切羽作業種別センサ１８より出力される切羽作業種別情報に基づいて、風量調整ダンパ１５におけるダンパ本体１５Ａの開度を算出する。そして、ダンパ本体１５Ａの開度が、算出されたダンパ本体１５Ａの開度となるように、ダンパモータ１５Ｂを、たとえばフィードバック制御する。こうして、ダンパ本体１５Ａの開度を制御装置１６によって調整することにより、吹出口１１Ｂおよび分岐吹出口１３Ａに供給される空気の量を調整し、もって効率よい換気作業を行うことができる。
【００３６】
また、図４に示すように、切羽作業領域２２における下方位置であって、分岐吹出口１３Ａよりも坑口２１寄りの位置に、集塵機１９を設けることもできる。この集塵機１９における坑口２１側には、局所送風機２０が設けられており、局所送風機２０における坑口２１側には、排気管２０Ａが設けられている。トンネル２内においては、切羽作業領域２２における発破などの切羽作業のほか、坑道２４における坑道作業領域２５においても、作業員が土砂の搬送などの作業を行っている。このような坑道作業領域２５に粉塵が混入された空気が流れると、坑道作業領域２５の粉塵濃度が増加する。そこで、局所送風機２０を作動させて、切羽作業領域２２で発生した粉塵を含む空気を集塵機１９で集塵する。この集塵機１９により、切羽面２３に跳ね返されて坑口２１側に流れる排出空気に含まれる多量の粉塵は、集塵機１９によって除去される。集塵機１９によって粉塵を除去された空気は、排気管２０Ａから排出され、坑道作業領域２５を通って坑口２１の方向に流れる。したがって、坑道作業領域２５を通過する空気からは粉塵が除去されているので、坑道作業領域２５の粉塵濃度を増加させないようにすることができる。なお、集塵機１９としては、粉塵を含む空気から粉塵を除去する機能を有する、たとえばバグフィルタを備えた乾式のもの、湿式のもの、あるいは電気式のものなど、適宜公知のものを用いることができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。図５に示すように、本実施形態に係るトンネル内の換気装置３は、トンネル２内に設けられた、いわゆる排気式のものであり、長さが３〜１０ｍ程度の短尺であるたとえばビニール管からなる短尺送気風管３１がトンネル２における切羽作業領域２２に設けられている。短尺送気風管３１における坑口２１側には局所送風機３２が取り付けられている。短尺送気風管３１の切羽面２３側の開口部は、空気を吹き出す吹出口３１Ａとなっており、吹出口３１Ａからは、切羽面２３に対して直接空気が吹き出される。
【００３９】
また、短尺送気風管３１の途中位置には、短尺送気風管３１の内部を通風する空気を分流させる三つ又の分岐路３３が形成されている。この分岐路３３の１つの流路が局所送風機３２に連通し、他の流路が吹出口３１Ａに連通し、さらに他の流路がたとえばビニール管からなる分岐路３３の先端に形成された分岐吹出口３４Ａに連通している。分岐管３４における分岐吹出口３４Ａは、切羽作業領域２２内における切羽面２３を避けた位置に空気を吹き出すように、切羽面２３に沿った方向を向いて形成されている。分岐吹出口３４Ａから吹き出される空気は、切羽面２３に沿った方向に流動する。また、図示はしないが、分岐管３４は、切羽面２３側から見て斜め上方を向いて取り付けられている。このため、分岐吹出口３４Ａから吹き出される空気は、トンネル２の断面方向に円滑に行き渡りやすくなっている。
【００４０】
さらに、トンネル２における上方位置には、短尺送気風管３１における吹出口３１Ａから吹き出された空気をトンネル２の坑口２１側に送気する通風路を形成する排気風管３５が設けられている。排気風管３５は、たとえばビニール管からなり、排気風管３５の入口３５Ａ側には、送風機３６が設けられている。送風機３６は、切羽作業領域２２内における多量の粉塵を含んだ空気を排気風管３５の内部に導入する。排気風管３５の内部に導入された多量の粉塵を含んだ空気は、排気風管３５を通って、排出口３５Ｂからトンネル２の外部に排出される。
【００４１】
かかる本実施形態の換気装置３においても、第１の実施形態に係る換気装置１と同様の作業効果を奏することができる。
【００４２】
切羽作業領域２２内における発破、ずり出し、および吹付けなどの切羽作業が行われると、切羽作業領域２２には多量の粉塵が発生する。換気装置３では、局所送風機３２および送風機３６を作動させる。局所送風機３２を作動させると、トンネル２における切羽作業領域２２の坑口２１側から空気を短尺送気風管３１に導入し、短尺送気風管３１および分岐管３４を経て切羽作業領域２２に送気する。このとき、切羽作業領域２２には、短尺送気風管３１および分岐管３４を経た空気がすべて導入されるが、切羽面２３に対して直接吹き出されるのは、短尺送気風管３１の吹出口３１Ａから吹き出された空気のみである。このため、吹出口３１Ａから切羽面２３に吹き出される吹出空気の量を低減させ、その気流を弱めることにより、粉塵の発生量を抑制することができる。その一方で、切羽作業領域２２に供給される空気の量を減らさないようにすることができるので、粉塵濃度は効果的に低減させることができ、その結果、効率よい換気を行うことができる。
【００４３】
ここで、本実施形態に係る換気装置３における分岐路３３にも、第１の実施形態と同様の風量調整ダンパや制御装置等を設けることもできる。このような風量調整ダンパ等を設け、切羽作業の種類等に応じて、風量調整を行うことにより、さらに効率的な換気を行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る換気装置３では、図６に示すように、短尺送気風管３１と局所送風機３２の間に、短尺送気風管３１に導入される空気に含まれる粉塵を除去する集塵機３７を設けることもできる。このような集塵機３７を設けることにより、坑道作業領域２５で発生した粉塵を短尺送気風管３１に導入する前に、集塵機３７によって除去することができる。したがって、切羽作業領域２２に供給される空気には、清浄な空気を供給することができるので、切羽作業領域２２における換気をさらに効率的に行うことができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記の各実施形態では分岐管を１つずつ設けていたが、これを２つあるいは３つ以上設けることもできる。このとき、たとえば切羽作業の種類や吹出口から切羽面までの距離に応じて、複数の分岐管の一部のみから空気を吹き出すような調整をすることもできる。
【００４６】
また、吹出口は切羽面に沿った方向に空気を吹き出しているが、ある程度前後方向に斜めに吹き出す態様とすることもできる。また、各種風管はビニール管を用いているが、樹脂製のパイプ管や鋼管などを用いることもできる。さらに、風量調整機構としては、ダンパ以外の空気流路切換手段を用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、トンネルの切羽作業領域における粉塵濃度を低減させるために切羽作業領域の換気を図る際に、粉塵の発生量を極力少なくし、効率よく換気を行うことができるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。
【図２】図１のII-II線断面図である。
【図３】風量調整ダンパの制御部の構成図である。
【図４】図１の変形例に係る換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。
【図６】図５の変形例に係る換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。
【図７】（ａ）は、従来の送気式の換気装置が設けられたトンネルの側断面図、（ｂ）は従来の排気式の換気装置が設けられたトンネルの側断面図である。
【符号の説明】
１，３…換気装置
２…トンネル
１１…送気風管
１１Ｂ…吹出口
１２…送風機
１３…分岐管
１３Ａ…分岐吹出口
１４…分岐路
１５…風量調整ダンパ
１６…制御装置
１７…距離センサ
１８…切羽作業種別センサ
１９…集塵機
２２…切羽作業領域
２３…切羽面
３１…短尺送気風管
３１Ａ…吹出口
３２…局所送風機
３３…分岐路
３４Ａ…分岐吹出口
３４…分岐管
３５…排気風管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ventilation device in a tunnel for reducing dust concentration (in a face work area) in tunnel construction.
[0002]
[Prior art]
For example, when excavating a mountain tunnel or the like, a large amount of dust is generated along with the excavation work. If such dust remains in the tunnel, it may harm the worker's health. In particular, dust in the work area near the face (hereinafter referred to as “face work area”) is discharged outside the tunnel. Ventilators for doing this are known. As such a ventilator, there are generally a so-called air supply type ventilator and an exhaust type ventilator. As shown in FIG. 7 (a), the air-feeding type ventilator 50 has an air-feeding wind pipe 51 extending from the well entrance 21 of the tunnel 2 to the face working area 22 at a position above the tunnel 2. is doing. A blower 52 is provided at the inlet of the air supply duct 51, and external clean air is introduced into the air supply duct 51. The clean air introduced into the air supply pipe 51 is blown out from the outlet 53 in the air supply pipe 51 and blown to the face surface 23. The dust generated in the vicinity of the face surface 23 by this air is blown backward, and is discharged to the outside from the well opening 21 through the tunnel 24 to reduce the dust concentration in the tunnel 2.
[0003]
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the exhaust type ventilation device 60 includes a short short air supply air pipe 61 provided in the face work area 22 inside the tunnel 2. A local blower 62 is provided at the inlet of the short air supply tube 61, and air is introduced into the short air supply tube 61. The air blown out from the air outlet 63 of the short air supply tube 61 is blown out toward the face surface 23. The exhaust type ventilation device 60 includes an exhaust wind pipe 64 extending from the tunnel face work area 22 to the wellhead 21 at a position above the tunnel 2. A blower 65 is provided at an inlet which is an opening on the face surface 23 side of the exhaust wind pipe 64. Then, by driving the blower 65, together with the air blown from the outlet of the short air supply duct 61, the dust in the face work area 22 is discharged to the outside of the tunnel 2 through the exhaust duct 64, The dust concentration in the tunnel 2 is reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, all of the conventional ventilation devices in the tunnel are configured to discharge the dust in the tunnel by blowing air directly to the face. Here, in order to reduce the dust concentration in the vicinity of the face surface in the tunnel, it is conceivable to increase the amount of air (hereinafter referred to as “ventilation amount”) supplied to the position in the vicinity of the face surface.
[0005]
However, since the air supplied to reduce the dust concentration is blown to the face, the dust concentration can be reduced, but the amount of dust tends to increase. Here, Table 1 shows a measurement example of the ventilation amount, the dust concentration in the face work area, and the dust generation amount during the ventilation work performed by the exhaust type ventilation apparatus among the conventional ventilation apparatuses. In addition, concrete spraying work was performed in the face working area, and the dust concentration was measured at a position 50 m from the face face 23.
[0006]
[Table 1]

[0007]
As can be seen from Table 1, the ventilation volume is 500m. ^Three / Min to 1000m ^Three When it was doubled with / min, the dust concentration certainly decreased, but the amount of generated dust increased by about 40%. As described above, when the ventilation amount is increased, the dust concentration can be reduced, but the dust amount is increased. As a result, there is a problem that the ventilation efficiency is deteriorated.
[0008]
Therefore, the object of the present invention is to reduce the generation amount of dust as much as possible when ventilating the face working area in order to reduce the dust concentration in the face working area of the tunnel so that the ventilation can be performed efficiently. There is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that has solved the above-mentioned problems is a ventilation device in a tunnel for ventilating the inside of a tunnel, and includes an air supply pipe formed with an air outlet that blows air toward the face of the tunnel. Is formed with a branch path that divides the air flowing inside, The diverted air is placed at a position that avoids the face in the face work area of the tunnel. A branch outlet is formed. The air exhausted from the outlet and the branch outlet is flowing toward the wellhead side from the branch outlet, and the air volume of the exhaust air flowing toward the wellhead side is the airflow of the outlet air discharged from the outlet It is the sum of the air volume and the air volume of the branch outlet air discharged from the branch outlet. It is characterized by this.
[0010]
When air is blown directly on the face, the amount of dust generated increases due to the air. In this regard, in the ventilator according to the present invention, air is supplied to an area in the face work area where the face face is avoided to ventilate the face work area. For this reason, since it is possible to reduce the amount of air blown to the face surface without reducing the amount of air supplied to the face working area, it is possible to reduce the dust concentration while preventing an increase in the amount of dust generated. Can do.
[0011]
In addition, the present invention that has solved the above problems is a short-distance air supply device that is provided inside a tunnel and has an air outlet that blows out air toward the face of the tunnel in the tunnel ventilation device that ventilates the inside of the tunnel. It has a wind pipe and an exhaust wind pipe that forms an air passage that feeds the air blown from the outlet of the short air supply pipe to the tunnel entrance, and the short air supply pipe has air that passes through the inside. A branch path that splits the water is formed, The diverted air is placed at a position that avoids the face in the face work area of the tunnel. A branch outlet is formed. The air exhausted from the outlet and the branch outlet is flowing toward the wellhead side from the branch outlet, and the air volume of the exhaust air flowing toward the wellhead side is the airflow of the outlet air discharged from the outlet It is the sum of the air volume and the air volume of the branch outlet air discharged from the branch outlet. It is characterized by this.
[0012]
Thus, the ventilator according to the present invention can also be used for a so-called exhaust type ventilator.
[0013]
Here, it is preferable that a dust collector for removing dust contained in the air introduced into the short air supply duct is provided. By providing such a dust collector, the air discharged from the short air supply duct can be made clean.
[0014]
Moreover, it is preferable that the said branch blower outlet blows off air in the direction along the said facet.
[0015]
In this way, by allowing air to blow out from the branch outlet in the direction along the face, the air flow in the face working area can be made orderly, which can contribute to efficient ventilation. .
[0016]
Furthermore, at this time, the branch outlet is preferably formed at a position within 10 m from the outlet. This is because if the branch outlet is formed far away from the outlet, the air flows when the air containing the dust is discharged from the outlet and is discharged out of the tunnel.
[0017]
Further, it is desirable that an air volume adjusting mechanism is provided in a branch path between the outlet and the branch outlet. By providing such an air volume adjustment mechanism, the ratio of the air discharged from each of the air outlets and the branch air outlets is adjusted according to the use situation of the ventilation device, thereby further improving the ventilation of the face work area. Can be done well.
[0018]
Furthermore, it is desirable that a control device for adjusting the opening degree in the air volume adjusting mechanism is provided based on the distance from the blower outlet to the face surface and the type of face work. By providing such a control device, it is possible to more efficiently ventilate the face work area.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0020]
FIG. 1 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device in a tunnel according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a ventilation device 1 in a tunnel according to the present embodiment is a so-called air supply type provided in a tunnel 2 and has an air supply air pipe 11. The air supply pipe 11 extends from the well entrance 21 of the tunnel 2 to the face work area 22, and forms a ventilation path for supplying clean air to the face work area 22. The length L of the face work area 22 is an area where work is performed in the vicinity of the face face 23, and is slightly different depending on the type of work, but is set within a range of 30 m to 100 m from the face face 23, for example. Further, the air supply pipe 11 is provided along the longitudinal direction of the mine shaft 24 in the upper part of the mine shaft 24.
[0021]
An inlet 11A is formed on one end side of the air supply pipe 11, and an outlet 11B is formed on the other end side. A blower 12 provided outside the tunnel 2 is connected to the entrance 11A. The blower 12 supplies clean air outside the tunnel 2 to the air supply pipe 11. In addition, the air outlet 11B is provided with a shape retaining member (not shown) for maintaining a large opening area. The air outlet 11B opens toward the face surface 23 of the tunnel 2, and air is directly blown out from the air outlet 11B to the face surface 23.
[0022]
Further, a branch pipe 13 is attached to a midway position of the air supply pipe 11 within the face working area 22. A branch outlet 13 </ b> A is formed at the tip of the branch pipe 13 to blow out air in the face working area 22 and away from the face face 23. The branch outlet 13A is formed in a direction along the face 23, and the air blown from the branch outlet 13A is parallel to the face 23, in other words, along the face 23. Flow in the direction. The distance from the air outlet 11B to the branch pipe 13 (branch air outlet 13A) is preferably within 10 m, for example, 5 m, 3 m, etc., but can also be provided at a position exceeding 10 m. In addition, as shown in FIG. 2, the air supply pipe 11 is provided horizontally at a slightly lower position near the uppermost part of the center when viewed from the face face 23 side of the tunnel 2, The branch pipe 13 is attached to face obliquely downward. Since the position where the branch pipe 13 is directed faces the opposite side of the position where the air supply pipe 11 is approached, the air blown from the branch pipe 13 spreads over the entire cross-sectional direction in the tunnel 2. It has become easier.
[0023]
Furthermore, a branch path 14 is formed at a position where the branch pipe 13 is attached in the air supply pipe 11 to divide the air passing through the air supply pipe 11. The branch path 14 is trifurcated, and one of the channels is in communication with the inlet 11A, the other channel is in communication with the outlet 11B, and the other channel is in communication with the branch outlet 13A.
[0024]
Here, the air supply tube 11 is made of, for example, a foldable bellows type vinyl tube, and the length of the air supply tube 11 can be increased when the tunnel 2 is being dug. By setting the bellows type folding portion closer to the wellhead 21 than the branch path 14, the positional relationship between the air outlet 11B and the branch air outlet 13A is made constant even when the air supply pipe 11 is extended. Can keep. A vinyl pipe is also used as the branch pipe 13.
[0025]
Further, as shown in FIG. 3, the branch path 14 is provided with an air volume adjusting damper 15 that is an air volume adjusting mechanism. The air volume adjustment damper 15 adjusts the ratio of the opening area on the outlet 11B side in the branch path 14 and the opening area on the branch outlet 13A side. By adjusting the ratio of these opening areas, the amount of air flowing into the outlet 11B side and the amount of air flowing into the branch outlet 13A are adjusted.
[0026]
The air volume adjustment damper 15 includes a damper main body 15A that actually adjusts the opening area of the branch path 14, and a damper motor 15B that rotates the damper main body 15A. The damper motor 15B is connected to the control device 16. The control device 16 is provided with a distance sensor 17 and a face work type sensor 18. As the distance sensor 17, a known distance sensor such as an ultrasonic distance sensor or a laser distance sensor can be used as appropriate, and the distance from the outlet 11B to the face surface 23 is measured. The face work type sensor 18 determines work to be performed in the face work area 22. The control device 16 calculates the opening degree of the damper main body 15A in the air volume adjustment damper 15 according to the distance from the air outlet 11B to the face surface 23 and the type of work performed in the face work area 22, and becomes the opening degree. Thus, the damper motor 15B is controlled. The face work type sensor 18 can use a tool that detects a tool used when the work is performed and discriminates the work. Instead, a form in which the worker inputs the current work is used. May be used.
[0027]
Further, for example, an air volume adjusting damper capable of manually adjusting the opening degree can be used without using such a control device or an automatic air volume adjusting damper.
[0028]
The operation of the ventilator having the above configuration will be described.
[0029]
In the face work area 22 in the tunnel 2, face work such as blasting work, sliding work, concrete spraying (hereinafter referred to as “blowing”) work is performed. The dust generated during the face work is removed to reduce the dust concentration in the tunnel 2, particularly in the face work area 22. To ventilate the tunnel 2, the blower 12 is driven to supply clean air such as outside air into the air supply pipe 11. The clean air supplied into the air supply duct 11 passes through the air supply duct 11 and reaches the branch path 14. In the branch path 14, the supplied clean air is branched to the outlet 11 </ b> B side and the branch outlet 13 </ b> A side by the opening of the damper main body 15 </ b> A in the air volume adjusting damper 15.
[0030]
The air blown to the blower outlet 11 </ b> B side is blown directly to the face surface 23. The blown air blown out to the face surface 23 absorbs dust generated by the face work, is bounced back to the face surface 23 and flows toward the wellhead 21 side of the tunnel 2. On the other hand, the air blown to the branch outlet 13 </ b> A is discharged into the face working area 22 and to the position closer to the wellhead 21 than the face face 23. The branch blown air discharged from the branch blower outlet 13 </ b> A merges with the blown air flowing from the face surface 23 side to become discharged air, and flows in the tunnel 24 toward the wellhead 21. The air volume Q of the exhaust air is the sum of the air volume Q1 of the blown air and the air volume Q2 of the branch blown air.
[0031]
At this time, if the airflow of the blown air blown out from the blowout port 11B is strong, it will cause dust generation on the face surface 23. However, in the ventilator 1, the air blown to the face work area 22 is divided into the blower outlet 11B and the branch blower outlet 13A. Therefore, a part of the air supplied for ventilation to the face work area 22 is blown out from the branch outlet 13A as branch outlet air, thereby reducing the air volume Q1 of the outlet air blown out from the outlet 11B. The airflow can be weakened. As a result, the air volume Q1 of the blown air blown to the face surface 23 can be reduced and the airflow can be weakened while securing the air volume Q (equivalent to the exhaust air volume) Q supplied to the entire face working area 22. As a result, generation of dust can be prevented. Therefore, the dust concentration in the face work area 22 can be reduced without increasing the amount of dust to be generated, and as a result, efficient ventilation can be performed.
[0032]
Further, the amount of dust generated varies depending on the work performed in the face work area 22. For example, the dust generated in the blasting operation is relatively small, and the dust generated in the operations such as the sliding operation and the spraying operation is relatively large. Therefore, when performing the blasting operation, it is preferable to reduce the air volume Q1 of the blown air blown toward the face surface 23 and increase the ratio of the air volume Q2 of the branched blown air. Further, when carrying out the sliding work and the blowing work, it is preferable to increase the air volume Q1 of the blown air and reduce the air volume Q2 of the branched blown air.
[0033]
For this reason, in the ventilating apparatus 1 according to the present embodiment, the amount of air supplied to the outlet 11B side and the branch outlet 13A side is adjusted by the air volume adjustment damper 15 provided in the branch path 14. For example, when performing a blasting operation that generates a small amount of dust, the air blown out from the air outlet 11B side by reducing the opening on the air outlet 11B side and increasing the opening on the branch air outlet 13A side. The air volume Q1 of the branch blown air blown out from the branch outlet 13A is increased. In addition, when performing a projecting operation and a spraying operation in which a large amount of dust is generated, the opening degree on the outlet 11B side is increased and the opening degree on the branch outlet 13A side is decreased. In this way, a large amount of dust can be quickly discharged.
[0034]
Further, as the excavation work of the tunnel 2 proceeds, the distance between the face plane 23 and the outlet 11B changes. Even in such a case, it is preferable to adjust the air volume Q1 of the blown air. For example, when the excavation of the tunnel 2 progresses and the distance between the face surface 23 and the outlet 11B becomes longer, the air volume Q1 of the blown air blown from the outlet 11B is increased, and the air volume Q2 of the branched air is increased. Reduce. Further, when the air supply pipe 11 is extended and the distance between the face plane 23 and the outlet 11B is shortened, the air volume Q1 of the blown air blown from the outlet 11B is reduced, and the air volume Q2 of the branched blown air is reduced. To increase. Thus, the face working area 22 can be efficiently ventilated by adjusting the air volume Q1 of the blown air and the air volume Q2 of the branched blown air.
[0035]
Such a distance from the air outlet 11B to the face surface 23 and the adjustment ratio of air between the air outlet 11B and the branch air outlet 13A according to the face operation type are performed using the control device 16. The control device 16 calculates the opening degree of the damper main body 15 </ b> A in the air volume adjustment damper 15 based on the distance information output from the distance sensor 17 and the face work type information output from the face work type sensor 18. Then, the damper motor 15B is feedback-controlled, for example, so that the opening degree of the damper main body 15A becomes the calculated opening degree of the damper main body 15A. Thus, by adjusting the opening degree of the damper main body 15A by the control device 16, the amount of air supplied to the air outlet 11B and the branch air outlet 13A can be adjusted, so that an efficient ventilation work can be performed.
[0036]
Moreover, as shown in FIG. 4, the dust collector 19 can also be provided in the lower position in the face work area | region 22, and the position near the wellhead 21 rather than the branch outlet 13A. A local blower 20 is provided on the wellhead 21 side of the dust collector 19, and an exhaust pipe 20 </ b> A is provided on the wellhead 21 side of the local blower 20. In the tunnel 2, in addition to face work such as blasting in the face work area 22, workers also carry out work such as transporting earth and sand in the tunnel work area 25 in the tunnel 24. When air mixed with dust flows into such a mine work area 25, the dust concentration in the mine work area 25 increases. Then, the local air blower 20 is operated, and the air containing the dust generated in the face work area 22 is collected by the dust collector 19. The dust collector 19 removes a large amount of dust contained in the exhausted air that bounces back to the face surface 23 and flows toward the wellhead 21 by the dust collector 19. The air from which the dust is removed by the dust collector 19 is discharged from the exhaust pipe 20 </ b> A and flows in the direction of the wellhead 21 through the tunnel work area 25. Therefore, since dust is removed from the air passing through the mine work area 25, the dust concentration in the mine work area 25 can be prevented from increasing. As the dust collector 19, a publicly known one having a function of removing dust from air containing dust, for example, a dry type equipped with a bag filter, a wet type, or an electric type can be used. .
[0037]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0038]
FIG. 5 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device in the tunnel according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the ventilation device 3 in the tunnel according to the present embodiment is a so-called exhaust type provided in the tunnel 2 and has a short length of about 3 to 10 m, for example, a vinyl tube. A short air supply pipe 31 is provided in the face work area 22 in the tunnel 2. A local blower 32 is attached to the side of the wellhead 21 in the short air supply duct 31. The opening on the face surface 23 side of the short air supply duct 31 is an air outlet 31A for blowing out air, and air is directly blown out to the face surface 23 from the air outlet 31A.
[0039]
In addition, a trifurcated branch path 33 that divides the air flowing through the inside of the short air supply tube 31 is formed in the middle of the short air supply tube 31. One branch of this branch path 33 communicates with the local blower 32, the other channel communicates with the outlet 31A, and another branch is formed at the tip of the branch path 33 made of, for example, a vinyl pipe. It communicates with the air outlet 34A. The branch outlet 34 </ b> A in the branch pipe 34 is formed facing the direction along the face surface 23 so as to blow air to a position in the face work area 22 that avoids the face face 23. The air blown out from the branch outlet 34A flows in a direction along the face surface 23. Although not shown, the branch pipe 34 is attached so as to face obliquely upward as viewed from the face surface 23 side. For this reason, the air blown out from the branch outlet 34 </ b> A is easily spread smoothly in the cross-sectional direction of the tunnel 2.
[0040]
Further, an exhaust air pipe 35 is provided at an upper position in the tunnel 2 to form an air passage for sending air blown from the air outlet 31 </ b> A in the short air supply pipe 31 to the tunnel 21 side of the tunnel 2. . The exhaust air pipe 35 is made of, for example, a vinyl pipe, and a blower 36 is provided on the inlet 35 </ b> A side of the exhaust air pipe 35. The blower 36 introduces air containing a large amount of dust in the face working area 22 into the exhaust wind pipe 35. The air containing a large amount of dust introduced into the exhaust wind pipe 35 passes through the exhaust wind pipe 35 and is discharged to the outside of the tunnel 2 from the discharge port 35B.
[0041]
Also in the ventilator 3 of this embodiment, the same working effects as the ventilator 1 according to the first embodiment can be obtained.
[0042]
When face work such as blasting, sliding out, and spraying in the face work area 22 is performed, a large amount of dust is generated in the face work area 22. In the ventilation device 3, the local blower 32 and the blower 36 are operated. When the local blower 32 is operated, air is introduced into the short air supply pipe 31 from the wellhead 21 side of the face work area 22 in the tunnel 2, and is sent to the face work area 22 via the short air supply pipe 31 and the branch pipe 34. I care. At this time, all the air that has passed through the short air supply pipe 31 and the branch pipe 34 is introduced into the face working area 22, but the air blown directly to the face face 23 is that of the short air supply air pipe 31. It is only the air blown out from the blower outlet 31A. For this reason, the generation amount of dust can be suppressed by reducing the amount of blown air blown from the blower outlet 31A to the face surface 23 and weakening the air flow. On the other hand, since the amount of air supplied to the face work area 22 can be prevented from being reduced, the dust concentration can be effectively reduced, and as a result, efficient ventilation can be performed.
[0043]
Here, the air flow adjusting damper, the control device, and the like similar to those in the first embodiment can be provided also in the branch path 33 in the ventilation device 3 according to the present embodiment. By providing such an air volume adjustment damper or the like and adjusting the air volume according to the type of face work, etc., more efficient ventilation can be performed.
[0044]
Moreover, in the ventilation apparatus 3 which concerns on this embodiment, as shown in FIG. 6, the dust contained in the air introduce | transduced into the short air supply duct 31 is removed between the short air supply duct 31 and the local air blower 32. A dust collector 37 can also be provided. By providing such a dust collector 37, dust generated in the mine work area 25 can be removed by the dust collector 37 before being introduced into the short air supply duct 31. Therefore, since clean air can be supplied to the air supplied to the face working area 22, ventilation in the face working area 22 can be performed more efficiently.
[0045]
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each said embodiment. For example, in the above embodiments, one branch pipe is provided, but two or three or more branch pipes may be provided. At this time, for example, depending on the type of the face work or the distance from the outlet to the face surface, it is possible to make an adjustment such that air is blown from only a part of the plurality of branch pipes.
[0046]
Moreover, although the blower outlet blows out air in the direction along the face, it can be configured to blow out obliquely to some extent in the front-rear direction. Various wind pipes use vinyl pipes, but resin pipe pipes or steel pipes can also be used. Furthermore, as the air volume adjusting mechanism, air flow path switching means other than the damper can be used.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when ventilating the face working area in order to reduce the dust concentration in the face working area of the tunnel, the amount of generated dust can be reduced as much as possible, and ventilation can be performed efficiently. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a control unit of an air volume adjustment damper.
4 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device according to a modification of FIG. 1;
FIG. 5 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device according to a second embodiment.
6 is a side sectional view of a tunnel provided with a ventilation device according to a modification of FIG. 5;
7A is a side sectional view of a tunnel provided with a conventional air supply type ventilation device, and FIG. 7B is a side sectional view of a tunnel provided with a conventional exhaust type ventilation device.
[Explanation of symbols]
1,3 ... Ventilator
2 ... Tunnel
11 ... Air pipe
11B ... Air outlet
12 ... Blower
13 ... Branch pipe
13A ... Branch outlet
14 ... Branch
15 ... Air volume adjustment damper
16 ... Control device
17 ... Distance sensor
18 ... Working face type sensor
19 ... Dust collector
22 ... Working face work area
23. Face face
31 ... Short air supply tube
31A ... Air outlet
32 ... Local blower
33 ... Branch
34A ... Branch outlet
34 ... Branch pipe
35 ... Exhaust wind pipe

Claims (7)

In the ventilation device in the tunnel that ventilates the inside of the tunnel,
An air supply pipe formed with an outlet for blowing out air toward the face of the tunnel;
The air supply pipe is formed with a branch path for diverting the air flowing through the inside, and the diverted air is placed at a position avoiding the face surface in the face work area in the tunnel. A branch outlet that blows out is formed ,
The air discharged from the outlet and the branch outlet is flowing toward the wellhead side of the branch outlet, and the air volume of the exhaust air flowing toward the wellhead is the outlet discharged from the outlet A ventilation device in a tunnel, characterized by being the sum of an air volume and an air volume of branch blown air discharged from the branch outlet . In the ventilation device in the tunnel that ventilates the inside of the tunnel,
A short air supply tube provided inside the tunnel, in which a blowout port for blowing out air toward the facet in the tunnel is formed;
An exhaust air pipe that forms an air passage that feeds air blown from the air outlet in the short air supply pipe to the tunnel entrance side;
The short air supply pipe is formed with a branch path for diverting the air flowing through the inside, and the diverted air is located at a position away from the face surface in the face work area in the tunnel. A branch outlet that blows out is formed ,
The air discharged from the outlet and the branch outlet is flowing toward the wellhead side of the branch outlet, and the air volume of the exhaust air flowing toward the wellhead is the outlet discharged from the outlet A ventilation device in a tunnel, characterized by being the sum of an air volume and an air volume of branch blown air discharged from the branch outlet .   The ventilation apparatus in a tunnel according to claim 2, further comprising a dust collector for removing dust contained in the air introduced into the short air supply duct.   The ventilator in a tunnel according to any one of claims 1 to 3, wherein the branch outlet blows air in a direction along the face surface.   The ventilator in a tunnel according to any one of claims 1 to 4, wherein the branch outlet is formed at a position within 10 m from the outlet.   The ventilation apparatus in a tunnel according to any one of claims 1 to 5, wherein an air volume adjusting mechanism is provided in a branch path between the outlet and the branch outlet.   The ventilation device in a tunnel according to claim 6, wherein a control device is provided for adjusting an opening degree in the air volume adjusting mechanism based on a distance from the blower outlet to the face surface and a kind of face work.

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