(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽で発生する粉塵等の有害物質を切羽近傍に設置した集塵機により捕集し、該集塵機にて浄化した空気の一部とトンネル外部から導入した新鮮な空気とを切羽に向けて送風することにより集塵機・切羽間を清浄化すると共に、前記集塵機にて浄化した空気の残部を坑道を経て坑口から排出する施工中トンネル内の換気方法において、前記切羽に向けた送風を横型軸流送風機で行うことを特徴とする施工中トンネル内の換気方法。
【請求項２】
前記集塵機の排気量を前記横型軸流送風機の送風量より大きくし、該集塵機の排気側に風管を接続し排気口を坑口側へ向けて所定長さ延長することにより坑道内にエアーカーテン帯域を形成する請求項１記載の施工中トンネル内の換気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施工中のトンネル内における換気方法に関し、特に、切羽で発生する粉塵等の有害物質の除去を目的とする換気方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
施工中のトンネル内の換気方法として、従来、送気方式と排気方式とが知られていた。また、本発明者等は先に、集塵機を用いた施工中トンネル内の換気方法に係る発明を提案した。この方法は、図２に示すように、施工中トンネル１０の坑道に坑口１１から切羽１２に向けて風管１４を配設し、この風管１４を介して外部の新鮮な空気を強制導入する一方、切羽１２近傍に集塵機２０を設置し、切羽１２で発生する粉塵等を集塵機２０によって捕集すると共に集塵機２０を通過した空気を坑道内に流し、坑口から排出するものである（特開平９−１５１７００号）。
更に、本発明者等はこの発明を改良して、集塵機２０による補集を効果的に行うことのできる施工中トンネル内の換気方法に係る発明も提案している（特開平１０−２５２４００号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記本発明者等による集塵機を用いる換気方法によれば、坑道内に粉塵を拡散させることがないので、坑道内の空気を常時清浄に保つことができ、換気性能は勿論のこと、設備費やランニングコスト等の点でも従来の送気方式または排気方式による換気方法より優れている。
しかしながら、集塵機から後方の坑道内は清浄に保たれるものの、粉塵濃度が最も高い切羽から集塵機までの坑道内の環境は十分に浄化された状態にあるとは言い難く、例え、集塵機を切羽にできるだけ近づけたとしても、切羽付近における坑道内空気の浄化には自ずと限界がある。
本発明は、上記集塵機を用いる換気方法の改良に係るものであり、切羽から坑口に至る全坑道内の空気を清浄化することのできるトンネル内の換気方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る施工中トンネル内の換気方法は、切羽で発生する粉塵等を切羽近傍に設置した集塵機により捕集し、該集塵機にて浄化した空気の一部とトンネル外部から導入した新鮮な空気とを切羽に向けて送風することにより集塵機・切羽間を清浄化すると共に、前記集塵機にて浄化した空気の残部を坑道を経て坑口から排出することを特徴とするものである。
前記切羽に向けた送風は横型軸流送風機で行うことが好ましい。
前記集塵機の排気量を前記横型軸流送風機の送風量より大きくすると共に、該集塵機の排気側に風管を接続し排気口を坑口側へ向けて所定長さ延長することにより坑道内にエアーカーテン帯域を形成することが好ましい。
【０００５】
【作用】
坑道内にエアーカーテン帯域が形成されることにより、切羽において発生した粉塵等は該エアーカーテン帯域により遮断され、集塵機に確実に捕集される。従って、坑道内には常時、浄化された空気が流れるようになり、また、坑道内のディーゼル機関による排ガスなどもこの浄化空気により換気される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は、本発明方法を説明するためのトンネル断面図であり、施工中のトンネル１０の坑道内には坑口１１から切羽１２に向けて風管１４が配設され、風管１４から外部の新鮮な空気が供給される。当該空気は、坑内作業において消費される、内燃機関のための燃焼用の酸素と、作業員のための呼吸用の酸素を補充するためのものであり、長距離の送風に要する消費電力の点からも必要最少量とされている。
【０００７】
切羽１２の手前には集塵機２０を設置し、切羽１２で発生する粉塵やヒュームを補集する。
集塵機２０の定格風量は、切羽から生じる粉塵等の混在した汚染空気を十分に捕捉し得る容量のものを選定することが必要である。また、集塵機２０の排気量は、後述する送風機３０による浄化空気の送風量よりも大きくなるようにすることが好ましく、トンネルの規模にもよるが、例えば、トンネル断面が８０ｍ2 程度の場合には、最大風量３５００ｍ3 ／分程度のものが用いられる。
また、集塵機２０は、フィルタの目詰まり防止対策を考慮した、連続自動再生機能を保有するものが好ましい。
【０００８】
集塵機２０の排気口には坑口１１側へ向けて風管２４を接続しておくことが好ましい。風管２４には風管１４と同様、合成樹脂製のダクトを使用することができる。集塵機２０の排気量が送風機３０の送風量よりも大きければ、集塵機２０の吸気口から風管２４の坑口１１側先端部までの間の坑道には、後述するエアーカーテン帯域Ａが形成される。風管２４の長さは、トンネル１０の断面積等を考慮して決定する。
【０００９】
前記エアーカーテン帯域Ａには送風機３０を設置する。送風機３０の定格風量は、切羽から生じる粉塵等を、新鮮な空気および浄化された空気によって十分に希釈して、目標とする粉塵濃度以下にすることができるものとする。このような送風機３０としては、吐出風量が大きく低圧のものを用いることが好ましく、例えば、ジェットファン等と呼ばれる横型軸流送風機を挙げることができる。
【００１０】
上記実施形態において、切羽１２近傍には坑内作業に必要とされる新鮮な空気（空気量Ｑ1 ）が風管１４より供給される。切羽１２において発生した粉塵等は大容量の集塵機２０に全て捕捉され、浄化された空気（空気量Ｑ2 ）が風管２４を通って坑道内を坑口１１に向けて流される。
送風機３０は風管１４より供給される新鮮な空気（空気量Ｑ1 ）と、集塵機２０で浄化した空気の一部（空気量Ｑ3 ）との合計空気量Ｑ1 ＋Ｑ3 を切羽１２に向けて送風する。従って、切羽１２において発生した粉塵等はこの合計空気量Ｑ1 ＋Ｑ3 によって希釈される。なお、集塵機２０で浄化した空気の残り（空気量Ｑ2 −Ｑ3 ）は、坑道を経て坑口１１から排出される。
【００１１】
本実施形態において、集塵機２０の風管２４から流れる浄化空気量Ｑ2 を、切羽１２に供給される合計空気量Ｑ1 ＋Ｑ3 より大きく設定しておけば、風量のバランスからＱ2 −（Ｑ1 ＋Ｑ3 ）に相当する坑内空気が坑道から切羽１２に向かって流入することになり、この空気流は坑道内において風管２４の坑口１１側先端部から集塵機２０に向かう層流となり、この間にエアーカーテン帯域Ａが形成される。
従って、切羽１２において発生した粉塵等はエアーカーテン帯域Ａにより遮断され、集塵機２０に確実に捕集されるので、坑道内には常時、浄化された空気が流れるようになる。また、坑道内のディーゼル機関による排ガスなどもこの浄化空気により換気され、排ガスの濃縮化の虞もない。
【００１２】
【実施例】
１．トンネル施工
トンネル延長２０００ｍ、トンネル掘削断面積８０ｍ2 のトンネル施工例により、本発明の換気方法を詳述する。工事は片側片押し施工で、６ブームガントリージャンボと大型機械により行った。
【００１３】
２．換気計画
トンネル吹付作業時に発生する平均粉塵量は、８０００ｍｇ／分程度である。本実施例では、施工中トンネルの粉塵濃度を、機械掘削、穿孔、発破、ずり処理、コンクリート吹付の各工種、作業を通じて３ｍｇ／ｍ3 以下とするように計画した。また、その他の坑内作業や坑内通路は１ｍｇ／ｍ3 以下となるように管理する。粉塵濃度は切羽１２の後方５０ｍ地点で測定した。
【００１４】
３．実施例
図１に示すように、切羽１２の後方８０ｍに定格風量３５００ｍ3 ／分の集塵機２０を設置し、この集塵機２０により、切羽１２で生する発破の後ガス、煤煙、吹付作業、ずり積み込み作業の粉塵、排ガスなどの有害物質を除去し、浄化空気を得た。
送気用の風管１４には１６００ｍｍφのビニール軟管を用い、新鮮な空気を風量１２００ｍ3 ／分で供給し、集塵機２０からは浄化空気量３０００ｍ3 ／分を排気した。
【００１５】
本実施例では、新鮮な空気量１２００ｍ3 ／分と、集塵機２０によって浄化された空気量３０００ｍ3 ／分の一部である空気量１８００ｍ3 ／分、即ち、合計空気量３０００ｍ3 ／分が送風機３０によって切羽１２に送られる。よって、切羽１２から集塵機２０に至る坑道内の粉塵濃度は２．７ｍｇ／ｍ3 に希釈される。なお、集塵機２０の後方の坑道内には、浄化空気１２００ｍ3 ／分が坑口に向かって流れ、粉塵濃度は０．５ｍｇ／ｍ3 となった。
【００１６】
４．比較例
図２に示した集塵機２０を併用した送気方式により、前記換気計画を実施した。そこで、坑口に換気ファンを設置し、風管１４から切羽１２に向けて新鮮な空気を風量３０００ｍ3 ／分で供給した。このため、換気ファンとして、２２０ｋｗ×２機と１８０ｋｗ×２機の２系列必要となった。また、集塵機２０からは浄化した空気を風量３５００ｍ3 ／分で排気した。
【００１７】
上記実施例と比較例の各換気設備の運転に必要な消費電力を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0004454163.tif 000002
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、施工中トンネルの切羽で生する各種粉塵を集塵機により捕捉した上で、集塵機の後方は勿論、切羽から坑口に至る全坑道内の空気を清浄化することができる。しかも、トンネルの換気に要する設備費、電気料金等の換気コストも低廉に抑えることができるという優れた効果を有する。
請求項２記載の発明によれば、上記トンネルの換気に要する設備費、運転コストをより一層低下させることができる。
請求項３記載の発明によれば、坑道内に粉塵を拡散させることがなく、全体として坑道内の空気環境を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の換気方法を説明するためのトンネル断面図である。
【図２】従来例である集塵機を用いた換気方法を説明するためのトンネル断面図である。
【符号の説明】
１０  トンネル
１１  坑口
１２  切羽
１４  風管
２０  集塵機
２４  風管
３０  送風機
Ａ    エアーカーテン帯域
【図１】
0004454163.tif 000003
【図２】
0004454163.tif 000004