一种辅助坑道的瓦斯排放系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种辅助坑道的瓦斯排放系统，包含连通辅助坑道的通风口，所述通风口能够用于放入存储装置，所述存储装置具有阀门，所述辅助坑道内设有瓦斯浓度采集部件，所述阀门和瓦斯浓度采集部件均连通控制系统，所述控制系统根据所述瓦斯浓度采集部件的采集数据控制所述阀门启闭，所述存储装置的阀门开启时能够释放气体。本装置能够有效降低封闭后的辅助坑道内的瓦斯浓度，杜绝瓦斯爆炸风险，避免引发事故，提高隧道运营的安全性，保障人员财产安全，有效节省人力成本，科学高效，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助坑道的瓦斯排放系统
本技术涉及隧道工程
，特别涉及一种辅助坑道的瓦斯排放系统。
技术介绍
瓦斯是指从煤层或者岩层内溢出的各种有害气体的总称，其主要成分是甲烷，由于甲烷易燃且具有爆炸危险，会对隧道的施工和运营造成巨大安全隐患。现有技术中，隧道内的瓦斯防治主要采用封堵结合隧道内通风的方式进行，其主要措施包括：(1)隧道衬砌采用防水层等卷材全环封闭止水、气；(2)提高衬砌混凝土的抗渗性能；(3)在隧道内根据瓦斯浓度实施强制通风。由于隧道主要采用堵的方式进行瓦斯防治，衬砌背后的瓦斯气体，仅有极其微量的部分通过渗透以及现有隧道的排水结构引出，而大量的瓦斯实际在衬砌背后集聚，引起衬砌背后水压和瓦斯压力回升，最终侵入隧道正常运营空间产生安全隐患甚至引发事故。而通过现有隧道排水结构引出的瓦斯，在排水结构中水气混合，在隧道底部全纵向进行流通，虽然仅为微量，但也实际增加了瓦斯逸出的风险。同样地，隧道的辅助坑道在隧道修建完毕后往往对其洞口采用封堵墙进行封堵，如果辅助坑道岩层中的瓦斯气体逸出并聚集在辅助坑道内部，将会带来巨大安全隐患，然而辅助坑道在隧道运营期间又必须封堵，辅助坑道内的瓦斯气体难以排出，一旦发生爆炸将会严重危害隧道的安全运营。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有隧道在运营期间封堵的辅助坑道中可能存在瓦斯聚集，导致有爆炸风险，甚至引发安全事故、严重危害隧道安全运营等上述不足，提供一种辅助坑道的瓦斯排放系统。为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：一种辅助坑道的瓦斯排放系统，包含连通辅助坑道的通风口，所述通风口能够用于放入存储装置，所述存储装置具有阀门，所述辅助坑道内设有瓦斯浓度采集部件，所述阀门和瓦斯浓度采集部件均连通控制系统，所述控制系统根据所述瓦斯浓度采集部件的采集数据控制所述阀门启闭，所述存储装置的阀门开启时能够释放气体。采用本技术所述的一种辅助坑道的瓦斯排放系统，将所述存储装置通过与所述辅助坑道连通的通风口放入到所述辅助坑道内，所述瓦斯浓度采集部件能够实时或间隔的采集所述辅助坑道内的瓦斯浓度数据，当所述瓦斯浓度数据超过预设限值时，控制系统控制所述存储装置的阀门开启释放气体，使得所述辅助坑道气压增大，进而从所述通风口排出，以便降低所述辅助坑道的瓦斯浓度，所述存储装置的存量不足时，可以继续通过所述通风口增加所述储存装置，以便持续的保证对所述辅助坑道内的瓦斯排放，本装置能够有效降低封闭后的辅助坑道内的瓦斯浓度，杜绝瓦斯爆炸风险，避免引发事故，提高隧道运营的安全性，保障人员财产安全，有效节省人力成本，科学高效，具有良好的应用前景。优选的，所述存储装置为液氮罐或氮气罐或惰性气体罐或压缩空气罐。采用上述设置方式，即可以通过释放氮气或惰性气体或空气来增大所述辅助坑道内的气压，以便将所述辅助坑道内的气体排出，从而降低瓦斯浓度。优选的，所述瓦斯浓度采集部件包含若干个，所有所述瓦斯浓度采集部件均布于所述辅助坑道的内壁上部。采用上述设置方式，有利于提高监测数据的准确度。优选的，所述辅助坑道的坑底为斜面，所述辅助坑道的尾端低于所述辅助坑道设有封堵墙的一端。采用上述设置方式，即当所述辅助坑道的形式为斜井和下坡的平行导坑，能够利于所述存储装置沿地面滚入所述辅助坑道的尾端，以提高排放瓦斯的效率和效果。优选的，所述辅助坑道内设有滑槽，所述滑槽设于所述通风口下方，所述滑槽的尾端低于所述滑槽靠近所述通风口的一端。如所述辅助坑道为横洞或其他形式的平行导坑，或者坑道地面杂物较多，采用上述设置方式，便于所述存储装置滑至所述滑槽尾端，利于在所述辅助坑道尽头释放气体，提高排放瓦斯的效率和效果。优选的，所述通风口位于所述辅助坑道的封堵墙上方，所述通风口的朝向与通风口处的常年风向垂直。由于甲烷的相对分子质量较小，采用上述设置方式，利于瓦斯气体的排出，同时避免外部气体因风向倒灌入所述辅助坑道内，还能便于外部自然风流动产生负压从而吸出所述辅助坑道内的空气。优选的，还包含若干个氧气浓度采集部件，所有所述氧气浓度采集部件均布于所述辅助坑道的内壁。由于爆炸浓度极限与辅助坑道内空气中的氧体积分数有关，增设氧气浓度采集部件，便于更加准备的确定爆炸浓度极限，以便更加科学合理的安排气体的投放时机和投放体量。优选的，所述控制系统为PLC控制器。一种辅助坑道的瓦斯排放方法，应用如上述任一所述的一种辅助坑道的瓦斯排放系统，包含如下步骤：a、瓦斯浓度采集部件采集辅助坑道内的瓦斯浓度数据，当所述瓦斯浓度数据在第一预设周期内持续大于或等于第一预设阈值时，控制系统控制存储装置的阀门开启；b、所述存储装置释放气体后，当所述瓦斯浓度数据在第二预设周期内持续小于第二预设阈值时，控制系统控制存储装置的阀门关闭；c、重复步骤a-b。采用本技术所述的一种辅助坑道的瓦斯排放方法，通过对所述辅助坑道内的瓦斯浓度数据进行监测，当所述瓦斯浓度数据在第一预设周期内持续大于或等于第一预设阈值时，控制投入到所述辅助坑道内的存储装置的阀门开启，以增大所述辅助坑道内的气压，从而将气体从所述通风口排出，进而降低所述辅助坑道的瓦斯浓度，当所述瓦斯浓度数据在第二预设周期内持续小于第二预设阈值时，即排除了爆炸风险，控制所述存储装置的阀门关闭，停止释放气体，重复进行上述步骤，能够长久地实现对所述辅助坑道内瓦斯气体的循环监测及排出，有效杜绝爆炸事故发生，提高隧道运营的安全性，保障人员财产安全，除人工添加存储装置外，无需专人值守维护，维护成本低，安全效益高，尤其适用于偏远地区的隧道工程。优选的，所述第一预设阈值为所述辅助坑道内的甲烷爆炸极限浓度，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。由于瓦斯气体主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，因此采用甲烷爆炸极限浓度有利于简化监测环节难度；同时，由于爆炸还需要明火，因此，将甲烷爆炸极限浓度作为所述第一预设阈值能够有效减少排放次数和所需的气体释放量，有利于降低维护成本。一种液氮的添加质量的计算方法，应用于如上述任一所述的一种辅助坑道的瓦斯排放方法中，所述存储装置为液氮罐，所需的液氮质量通过mi＝28*Vi/n计算，其中，mi表示第i次所需的液氮质量，n表示气体摩尔体积，Vi表示第i次所需的氮气体积，Bi表示第i次辅助坑道内的甲烷爆炸极限浓度，Ki表示第i次的第二预设阈值，表示所述辅助坑道内气体的总体积。所述存储装置为液氮罐，即采用液氮挥发来挤出辅助坑道内的瓦斯气体，安全清洁环保，但会导致所述辅助坑道内的空气组成发生变化，进而导致甲烷爆炸极限浓度发生变化，根据上述方式计算出所需液氮的质量再进行液氮罐的投放，能够科学合理地添加液氮，避免液氮的浪费或不足，有效节约人力物力成本，保证排放效果。综上所述，与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、采用本技术所述的一种辅助坑道的瓦斯排放系统，能够有效降低封闭后的辅助坑道内的瓦斯浓度，杜绝瓦斯爆炸风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辅助坑道的瓦斯排放系统，其特征在于，包含连通辅助坑道(1)的通风口(2)，所述通风口(2)能够用于放入存储装置(3)，所述存储装置(3)具有阀门，所述辅助坑道(1)内设有瓦斯浓度采集部件(4)，所述阀门和瓦斯浓度采集部件(4)均连通控制系统，所述控制系统根据所述瓦斯浓度采集部件(4)的采集数据控制所述阀门启闭，所述存储装置(3)的阀门开启时能够释放气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种辅助坑道的瓦斯排放系统，其特征在于，包含连通辅助坑道(1)的通风口(2)，所述通风口(2)能够用于放入存储装置(3)，所述存储装置(3)具有阀门，所述辅助坑道(1)内设有瓦斯浓度采集部件(4)，所述阀门和瓦斯浓度采集部件(4)均连通控制系统，所述控制系统根据所述瓦斯浓度采集部件(4)的采集数据控制所述阀门启闭，所述存储装置(3)的阀门开启时能够释放气体。


2.根据权利要求1所述的排放系统，其特征在于，所述存储装置(3)为液氮罐或氮气罐或惰性气体罐或压缩空气罐。


3.根据权利要求1所述的排放系统，其特征在于，所述辅助坑道(1)的坑底为斜面，所述辅助坑道(1)的尾端低于所述辅助坑道(1)设有封堵墙(11)的一端。


4.根据权利要求1所述的排放系统，其特征在于，所述辅助坑道(1)内设有滑槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：范雲鹤，喻渝，罗禄森，赵万强，刘洋，郑长青，周路军，周羽哲，何思江，徐郅崴，唐靖，王云毅，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51