技术摘要：
本发明公开了瓦斯隧道土压平衡盾构施工防爆装置及施工方法，具体包括刀盘、土舱、前盾、中盾、盾尾、输送机构以及瓦斯防爆装置；盾尾设置盾尾密封，在中盾、盾尾的壳体铰接处采用铰接密封；管片接缝处设置密封装置；输送机构包括螺旋输送机和皮带，螺旋输送机用于输送  全部
背景技术：
土压平衡盾构由于工作井占地面积小、施工进度快、设备成本低、安全性高等多种 优点广泛应用于隧道施工，并有全部取代传统暗挖法隧道施工的趋势。部分隧道由于多种 原因存在瓦斯气体，瓦斯爆炸威力极大。瓦斯爆炸必须同时具备三个基本条件：一是瓦斯浓 度在爆炸界限内，一般为5％～16％；二是混合气体中氧的浓度不低于12％；三是有足够能 量的高温火源，一般为650℃～750℃。瓦斯防爆目标基本是控制条件一和条件三。 由于盾构主机和台车内电器设备太多、很难设计成全防爆状态，管理与技术人员 都担心当瓦斯在盾体和台车内浓度较高、接触器打火时导致瓦斯爆炸，因此在高瓦斯地层 和瓦斯突出地层中施工工法现今还普遍采用暗挖法施工。 土压平衡盾构在施工过程中瓦斯气体进入隧道的位置有：螺旋输送机出渣口、铰 接密封、盾尾密封、管片接缝。铰接密封、盾尾密封、管片接缝由于都采用了密封装置，密封 装置未损坏的前提下，瓦斯气体渗入量基本可以忽略不计。因此，土压平衡盾构在施工过程 中瓦斯气体进入隧道的主要位置是螺旋输送机出渣口。 渣土包裹着瓦斯气体，经螺旋输送机出渣口落入皮带，渣土平铺在皮带上。大部分 瓦斯气体马上释放到附近(螺旋输送机出渣口)空气中，渣土和包裹在渣土中的极少部分瓦 斯气体扩散至台车内或经皮带输送至盾构机台车后部的渣车内。盾构机及台车内存在大量 的无防爆功能的电气设备，如果释放到空气中的瓦斯气体浓度达到5％～16％，很容易造成 瓦斯爆炸。在低瓦斯隧道中如果螺旋输送机出渣口附近释放出的瓦斯气体浓度达到瓦斯爆 炸浓度，也可能造成瓦斯爆炸。无论是低瓦斯、高瓦斯还是瓦斯突出隧道采用土压平衡盾构 施工的前提条件是必须找到一有效方法，确保无防爆能力的盾构主机和台车内瓦斯浓度实 时控制在0.5％(瓦斯防爆安全系数为10)以下。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种瓦斯隧道土压平衡盾构施工防 爆装置及施工方法，用于避免盾构施工中主要瓦斯溢出点(螺旋输送机出渣口)释放的高浓 度瓦斯气体扩散到盾构主机和台车内，降低盾构主机和台车内瓦斯爆炸的风险。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 瓦斯隧道土压平衡盾构施工防爆装置，包括刀盘、土舱、前盾、中盾、盾尾、输送机 构以及瓦斯防爆装置； 刀盘设置在土舱的前方，土舱设置在前盾内，刀盘上的刀具将前方掌子面的渣土 切削下来，渣土进入土舱； 中盾在前盾和盾尾之间，中盾和盾尾内设置推进油缸和/或管片拼装机；盾尾设置 3 CN 111608668 A 说　明　书 2/7 页 盾尾密封，在中盾、盾尾的壳体铰接处采用铰接密封；管片接缝处设置密封装置； 输送机构包括螺旋输送机和皮带，螺旋输送机用于输送土舱中的渣土，螺旋输送 机的螺旋轴旋转，将土舱中的渣土输送至已打开螺旋输送机后闸门的螺旋输送机出渣口， 渣土落入皮带上，皮带将渣土运输至台车内的渣车里； 瓦斯防爆装置的主体设置在盾构主机后部和台车区域；在盾构施工过程中，通过 瓦斯防爆装置的使用，确保盾构主机区域和盾构台车区域范围内瓦斯气体浓度在安全范围 内。 作为优选方式，瓦斯防爆装置用于将螺旋输送机出渣口释放的高浓度瓦斯气体稀 释到安全浓度范围内经防爆风机抽排至盾构台车后部的全防爆设备区，降低了盾构主机和 台车内瓦斯爆炸的风险。 作为优选方式，瓦斯防爆装置包括排风管、防爆风机、进气通道和瓦斯传感器； 瓦斯传感器用于检测瓦斯浓度，排风管用于排出气体，防爆风机提供排风的动力。 作为优选方式，进气通道上方设置排风管，下方设置薄板，薄板通过柔性密封件与 皮带连接，其中进气通道除了进风口和连接排风管的抽风口外，其余地方均进行密封，形成 密封空间。 作为优选方式，柔性密封件采用橡胶密封板，密封效果好，且具有耐磨、使用寿命 长的特点。橡胶密封板一端与薄板固定(可以采用粘接)，橡胶密封板另一端在使用过程中 要贴紧皮带。 作为优选方式，皮带下方设置主滚轮和侧滚轮，主滚轮设置在中部，主滚轮的两侧 均设置有侧滚轮。 作为优选方式，主滚轮和侧滚轮安装在支撑架上，另外，支撑架也用于对薄板进行 支撑。 作为优选方式，螺旋输送机出渣口密封空间、密封空间后部开口处、排风管内、排 风管结束端各安装一个瓦斯传感器。 作为优选方式，排风管上安装防爆风机，防爆风机的一侧设置抽风口，防爆风机的 另一侧设置出风口。 作为优选方式，防爆风机设置在盾构台车区域，防爆风机连接的一段排风管与密 封空间连通，防爆风机连接的另一段排风管的出风口设置在防爆区域内。瓦斯隧道土压平 衡盾构施工防爆施工方法，盾构螺旋输送机出渣前开启防爆风机，防爆风机将螺旋输送机 出渣口密封空间气体抽至盾构台车尾部后方； 密封空间形成负压时密封空间后部开口外空气进入密封空间； 螺旋输送机出渣时，出渣口处渣土内释放的气体和密封空间后部进入气体一起被 防爆风机抽走，既稀释了出渣口释放的瓦斯气体又确保释放的瓦斯气体未在盾构主机与台 车内扩散，确保了盾构主机与台车内的瓦斯浓度在安全浓度范围内。 本发明的有益效果是：本发明提供一种瓦斯隧道土压平衡盾构施工防爆装置及施 工方法。将盾构施工中主要瓦斯溢出点(螺旋输送机出渣口)释放的高浓度瓦斯气体稀释到 安全浓度范围内经防爆风机抽排至盾构台车后部的全防爆设备区，降低了盾构主机和台车 内瓦斯爆炸的风险。此发明适用于土压平衡盾构施工低瓦斯、高瓦斯以及瓦斯突出各个地 层，也适用于采煤巷道施工和采煤作业，具有较大的推广前景。 4 CN 111608668 A 说　明　书 3/7 页 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用 的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作 是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他相关的附图。 图1是土压平衡盾构总示意图； 图2是土压平衡盾构防爆装置示意图； 图3是进气口横截面图； 图中，1-刀盘，2-土舱，3-前盾，4-中盾，5-推进油缸，6-铰接密封，7-盾尾，8-管片 拼装机，9-盾尾密封，10-管片，11-管片接缝，12-螺旋输送机，13-螺旋输送机后闸门，14-螺 旋输送机出渣口，15-皮带，16-瓦斯防爆装置，17-盾构主机区域，18-盾构台车区域，19-防 爆区域，20-第一瓦斯传感器，21-抽风口，22-密封空间，23-第二瓦斯传感器，24-进风口， 25-防爆风机，26-排风管，27-第三瓦斯传感器，28-第四瓦斯传感器，29-薄板，30-支撑架， 31-橡胶密封板，32-侧滚轮，33-主滚轮，34-渣土。