一种隧道爆破高效除尘系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道爆破高效除尘系统及操作方法，包括掌子面与隧道洞口之间依次划分出射水区、喷雾区和标准区，该射水区与喷雾区的交界处设有作往返行走的台车，在台车上设有封闭帘、高压水枪和高压泵，该封闭帘阻挡掌子面上的爆破粉尘从射水区外溢，该高压水枪向射水区射水并自动集中强化高压除尘作业，而喷雾区的隧道边墙上通过若干个喷头对从射水区扩散至喷雾区的爆破粉尘形成分段精准喷雾除尘，并使喷雾后从喷雾区扩散至标准区的粉尘浓度达到国家卫生标准；因此，这种隧道内的除尘系统具有构造简单、经济节约、卫生环保、安全高效、自动化程度高等优点，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益、节能环保效益和社会效益。效益。效益。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道爆破高效除尘系统及操作方法


[0001]本专利技术涉及一种隧道环保建设领域，具体是指一种隧道爆破高效除尘系统及操作方法。

技术介绍

[0002]钻眼爆破法在石质隧道开挖施工中有着广泛的应用，其原理是利用装入钻孔中的炸药爆炸时产生的冲击波及爆炸物做功来破碎隧道掌子面范围内的岩体，再用装载机械和运输车辆将破碎岩石运出隧道外。但隧道钻爆法施工是粉尘危害最严重的作业之一，爆破后产生的原始粉尘浓度最高，此后粉尘逐步向隧道外扩散，其浓度超过了国家职业卫生标准的要求，需要采取除尘措施降低粉尘浓度。目前隧道除尘方法主要为高压水降尘、喷雾洒水降尘、除尘机袋式除尘和通风除尘，其中通风除尘由于出风口距离掌子面较远除尘效果较差，故主要用于炮眼钻孔和移动燃油施工机械运行的排烟，而其他的除尘方法基本是采用人工配合机械进行除尘，操作人员在高浓度的粉尘中作业，会给操作人员带来较大的危害。因此，需要根据隧道钻眼爆破法产生和扩散粉尘的不同区域分布特点，研究安全高效的除尘方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道爆破高效除尘系统，包括石质隧道（1）开挖施工中需钻爆的掌子面（11）和隧道洞口，其特征在于所述的掌子面（11）与隧道洞口之间依次划分出射水区（12）、喷雾区（13）和标准区（14），该射水区（12）与喷雾区（13）的交界处设置台车（2），且台车安放在沿隧道延伸方向设置的轨道（15）上并作往返行走；所述的台车（2）上设有封闭帘（3）、高压水枪，以及通过水管连通高压水枪的高压泵（5），该封闭帘（3）阻挡掌子面（11）上的爆破粉尘从射水区（12）外溢，该高压水枪向射水区（12）射水并自动集中强化高压除尘作业；所述的喷雾区（13）的隧道边墙上设有若干个喷头（6），该若干个喷头对从射水区（12）扩散至喷雾区（13）的爆破粉尘形成分段精准喷雾除尘，并使喷雾后从喷雾区（13）扩散至标准区（14）的粉尘浓度达到国家卫生标准。2.根据权利要求1所述的一种隧道爆破高效除尘系统，其特征在于所述的封闭帘（3）将钻爆产生的大部分原始粉尘封闭在射水区（12），并通过自动遥控控制无人操作的台车（2）往返行走和自动集中强化高压除尘作业，实现安全高效除尘；所述的喷雾区（13）粉尘由两部分组成：一是钻爆产生的原始粉尘从封闭帘中泄漏的部分，二是射水区通过自动集中强化高压除尘后剩余粉尘扩散，该喷雾区全长为，喷雾区（13）首端粉尘初始浓度为，喷雾区（13）末端粉尘浓度为满足卫生标准，为了简化分析，粉尘不发生沉降且从喷雾区首端向末端扩散即一维扩散，粉尘扩散随时间变化即非稳态扩散，由菲克第二定律得喷雾区隧道横断面单位面积的粉尘浓度，则有如下粉尘扩散计算公式：公式一、粉尘一维扩散非稳态计算距离喷雾区（13）首端处每单位长度t时刻粉尘的浓度偏微分为上述偏分方程解为式中
粉尘浓度由降至标准浓度所用的时间由解出；公式二、分段精准喷雾除尘的喷头（6）布置和喷头数量计算喷雾区（13）内采用旋转式喷头（6），隧道开挖面两侧边墙的顶部水平安装喷头，两侧边墙顶部之间的水平距离为，任意三个喷头（6）的水平投影等距离为，喷头喷雾水滴射程半径为，当三个喷头喷雾水滴射程半径相交于等边三角形6个重叠拱形面积之和最小，喷灌喷水均匀度最高82.7%，达到最佳的喷雾效率；由于喷雾区粉尘从首端向末端扩散的浓度是由大到小变化的，若选用喷头水滴射程半径均为，理论上喷雾流量也由大到小连续变化最为经济，实际工作中简化为以分段选取模数化流量的喷头进行分段精准除尘；假设单位粉尘量所需的喷头喷雾分段精准除尘流量为，且粉尘浓度是均匀分布的，横断面积为A，以分三分段为例，选三分段长度均等于，则每分段的喷头数近似为，取喷头为整数，三分段中单个Ⅰ型喷头（61）、Ⅱ型喷头（62）、Ⅲ型喷头（63）流量分别为，自动集中强化高压除尘作业t时刻后，则有公式二由数值计算得到，取各分段Ⅰ型喷头、Ⅱ型喷头、Ⅲ型喷头数为整数组成各段正三角形喷头组合布置，第一分段喷头数为，第一分段与第二分段交界处选用Ⅰ型喷头，第二分段与第三分段交界处选用Ⅱ型喷头，以此为初步方案通过试验确定各分段长度、分段单个喷头流量、喷头数量；
公式三、除尘时间计算除尘时间T为射水区自动集中强化高压除尘后粉尘浓度由降至所用的时间、喷雾区（13）分段精准喷雾除尘后粉尘浓度由降至所用的时间和喷雾区分段继续精准喷雾除尘使射水区粉尘浓度由降至标准浓度所用的时间的总和，分别为上述三个时间段内各相应下降单位浓度所用的平均时间；式中近似地由解出，由于喷雾区（13）继续喷雾的影响，小于该值；公式一~公式三中的各符号定义为：——分别为喷雾区（13）内采用旋转式喷头（6），任意三个喷头的水平投影等距离长度、喷头喷雾水滴射程半径，；A ——隧道的断面积，；——喷雾区（13）任意处粉尘的浓度，；——分别为喷雾区（13）以分三分段为例的第一分段的粉尘总量、第二分段的粉尘总量、第三分段的粉尘总量，；——粉尘的扩散系数，扩散系数为常数，查阅有关资料或由试验确定，；——分别为射水区（12）初始粉尘浓度、t时刻后喷雾区（13）首端的粉尘浓度、喷雾区（13）末端的粉尘浓度、国家粉尘卫生标准浓度，；——分别为粉尘一维扩散时间、喷雾区首端粉尘浓度降至国家粉尘卫生标准浓度，s；——分别为射水区（12）自动集中强化高压除尘后粉尘浓度由降至所用的时间、喷雾区（13）分段精准喷雾除尘后粉尘浓度由降至所用的时间和喷雾区分段继续精准喷雾除尘使射水区粉尘浓度由降至标准浓度所用的时间的总和，s；——分别为射水区（12）自动集中强化高压除尘后粉尘浓度由降至
所用的时间内下降单位浓度所用的平均时间、喷雾区（13）分段精准喷雾除尘后粉尘浓度由降至所用的时间内下降单位浓度所用的平均时间和喷雾区分段继续精准喷雾除尘使射水区粉尘浓度由降至标准浓度所用的时间内下降单位浓度所用的平均时间，由经验法、类比法或试验确定，；——各三分段的喷头数，取整数，个；——分别为射水区（12）的长度由安全爆破距离确定、喷雾区（13）的长度和标准区的长度根据具体确定，；——分别为喷雾区（13）以分三分段为例的各分段长度、平均长度、；——分别为粉尘的扩散系数的倒数、单位粉尘浓度所需的喷头喷雾除尘流量，由经验法、类比法或试验确定，；——分别为喷雾区（13）三分段中单个Ⅰ型喷头（61）、Ⅱ型喷头（62）、Ⅲ型喷头（63）流量，。3.根据权利要求1所述的一种隧道爆破高效除尘系统，其特征在于所述的台车（...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，鲍富军，朱建海，黄耀斌，郭康，谢旭辉，卢斐，励斌，王建，何秀桑，屠华旸，陈静，陈明，钱磊，王毅，
申请(专利权)人：宁波市海曙区交通投资建设有限公司，
类型：发明
国别省市：