1.一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,包括至少一个轴流风机,所有所述轴流风机布设在隧道口;至少一个等径风管,所有所述等径风管从隧道口延伸至靠近隧道掘进的掌子面;所述等径风管的内径为 400-600mm;所述等径风管连接所述轴流风机;至少一个增压泵,所述增压泵设置在所述等径风管上用于所述等径风管内气体增压;还包括变径风管,所述变径风管的小径端与所述等径风管连通;所述变径风管的大径端靠近所述掌子面;所述变径风管的大径端内径为 1200mm~1800mm;所述变径风管上均匀布设有若干泄流孔。
2.根据权利要求 1 所述的一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,所述等径风管包括柔性材料制备而成的柔性段和硬质材料制备而成的硬质段;所述轴流风机与所述增压泵之间通过柔性段连通,所述增压泵延伸至靠近所述掌子面的等径风管为硬质段。
3.根据权利要求 1 所述的一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,当每个所述等径风管上连接的所述增压泵的数量不少于 3 个时,所述增压泵在对应所述等径风管上等距布设。
4.根据权利要求 1~3 任一项所述的一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,所述隧道包括隧道左线正洞、辅助横通道和隧道右线正洞;所述隧道右线正洞和所述隧道左线正洞通过辅助横通道连通;所述轴流风机包括第一风机和第二风机,所述第一风机和第二风机均设置在所述隧道右线正洞/所述隧道左线正洞;所述等径风管包括第一等径风管和第二等径风管;所述第一等径风管一端连通第一风机、另一端延伸至靠近所述隧道右线正洞/隧道左线正洞的掌子面;所述第二等径风管一端连接第二风机,另一端依次沿所述隧道右线正洞/隧道左线正洞、辅助横通道、隧道左线正洞/隧道右线正洞延伸至靠近所述隧道左线正洞/隧道右线正洞的掌子面;所述增压泵包括第一增压泵组和第二增压泵组;所述第一增压泵组设置在第一等径风管上;所述第二增压泵组设置在第二等径风管上。
5.根据权利要求 1~3 任一项所述的一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,所述等径风管包括多根风管单元,相邻的风管单元可拆卸连接;组成所述等径风管的所述风管单元数量随着隧道的掘进深度而逐渐增加;所述增压泵的数量随着所述等径风管的延长而增加。
6.根据权利要求 5所述的一种基于高压空气供风的隧道施工通风系统,其特征在于,相邻的所述风管单元通过法兰连接,且相邻所述风管单元的连接处通过密封垫和/或密封带密封处理。
7.权利要求 1~6 任一项所述的基于高压空气供风的隧道施工通风系统的构建方法,其特征在于,包括以下步骤:根据隧道设计图和实际施工状态,获得正在开挖的隧道/待开挖隧道的类型、长度和掌子面需风量;并根据正在开挖的隧道/待开挖隧道的类型、长度和掌子面需风量设计所述轴流风机的数量、等径风管的数量、增压泵组的数量、等径风管的内径和轴流风机的功率;根据理想气体方程,获取增压后等径风管内的风速;根据气体连续性定律,假设增压后系统风压等于系统管路沿程阻力,计算每一等径风管上相邻增压泵的布设间距;根据相邻增压泵的布设间距和隧道通风距离,确定增压泵的数量和布设位置;根据增压泵的数量和布设位置在每一等径风管上布设增压泵。
8.根据权利要求 7所述的构建方法,其特征在于,当所述等径风管上连接有变径风管时,还包括以下步骤:设计所述变径风管的小径端内径和大径端内径,假设所述变径风管上设置 N 个泄流孔、横截面积为 A,根据气体连续性方程得到所述变径风管的气体连续性方程;根据能量守恒定律和所述等径风管内的风速,获得所述变径风管的气体伯努利方程;联立所述变径风管的气体连续性方程和所述变径风管的气体伯努利方程,并简化得到泄流孔参数计算方程;将隧道的实际施工参数和施工标准带入泄流孔参数计算方程,得到所述泄流孔的数量和截面面积;根据所述泄流孔的数量和截面面积制备变径风管,并布设变径风管。