[发明专利]一种隧道掌子面循环供风系统

权利要求书

1.一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述隧道为单通风巷，所述掌子面由正洞风机和除尘器风机向气室共同供风，并通过气室风机向掌子面供风，气室还连接有除尘器，在掌子面与气室之间的隧道空间内形成空气循环，其中：

正洞风机，用于吸收隧道外空气输出自然风并通过第一风筒输出至气室；

除尘器风机，用于将隧道预设距离处与掌子面之间的隧道污气输入至除尘器；

除尘器，用于将隧道污气净化并输出过滤风至气室；

气室，用于容纳自然风与过滤风混合而成的混合风；

气室风机，用于根据供风量公式将混合风按供风量计算值通过第二风筒输出至掌子面；

隧道内气体流动的具体流向如下：

当正洞风机运行，并通过第一风筒输出自然风至气室时，第一风筒、气室、第二风筒内气压增大，风筒内气流受压排出至掌子面；隧道污气受风筒排出气流的挤压，在掌子面和隧道本身柱状结构共同作用下沿隧道反方向流动；

当反向流动的隧道污气流经隧道内预设距离处的除尘器风机时，部分隧道污气继续沿隧道排出，其余隧道污气在除尘器风机的作用下被吸入气室，并在气室中经除尘器处理为过滤风与自然风混合为混合风，通过气室风机经第二风筒排出至掌子面。

2.如权利要求1所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述供风量公式为：

式中，为气室风机供风风量，为掌子面作业风量，L为通风极限距离，k为百米漏风率。

3.如权利要求2所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述掌子面作业风量的计算公式为：

式中，为允许风速风量，为内燃机废气稀释风量，为人工呼吸量。

4.如权利要求3所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述允许风速风量的计算公式为：

式中S为掌子面最大断面面积，V为隧道内允许最小风速。

5.如权利要求3所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述内燃机废气稀释风量到的计算公式为：

式中，为内燃机功率，为内燃机利用率系数，K为隧道内出碴时使用内燃机每kw所需风量，n为内燃机数目。

6.如权利要求3所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述人工呼吸量的计算公式为：

式中，q为每人每分钟空气供应标准量，j为风量备用系数，m为隧道内同一时间最多工作人数。

7.如权利要求2所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，还包括功率统计器，用于根据供风量利用能耗计算公式计算各风机能耗，并根据计算结果控制正洞风机和气室风机的运转效率，所述能耗计算公式为：

式中，为风机所需功率，为风机的供风压力，为风机的供风量，为风机本身的工作效率。

8.如权利要求7所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述风机的供风压力由静压、动压和补偿压叠加组成，其中，静压的计算公式为：

式中，为静压，v为风筒内空气平均流速，为空气密度，为风筒长度，d为风筒直径，为沿途的摩擦阻力系数，为动力粘度修正系数，为温度修正系数，为大气压修正系数。

9.如权利要求8所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述动压的计算公式为：

式中，为动压，为空气密度，v为风筒内空气平均流速。

10.如权利要求8所述的一种隧道掌子面循环供风系统，其特征在于，所述补偿压的计算公式为：

式中，为补偿压，v为风筒内空气平均流速，为空气密度，为风筒固有阻力系数。