【摘 要】
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矿山法隧道施工过程中粉尘的产生不可避免,施工作业人员长期暴露高浓度粉尘中,会对身体造成不可逆的影响,而传统的通风控尘效果有限。基于此,论文依托国家重点研发计划-城市地下空间开发建造理论和方法(2019YFC0605104)开展研究,文章通过理论分析、现场测试、模型试验、数值模拟等方法,开展了矿山法施工隧道喷雾降尘技术的研究,主要得到如下几条结论:(1)通过对典型喷雾降尘理论的分析,明确了雾滴粒径、
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矿山法隧道施工过程中粉尘的产生不可避免,施工作业人员长期暴露高浓度粉尘中,会对身体造成不可逆的影响,而传统的通风控尘效果有限。基于此,论文依托国家重点研发计划-城市地下空间开发建造理论和方法(2019YFC0605104)开展研究,文章通过理论分析、现场测试、模型试验、数值模拟等方法,开展了矿山法施工隧道喷雾降尘技术的研究,主要得到如下几条结论:(1)通过对典型喷雾降尘理论的分析,明确了雾滴粒径、雾滴分布情况、粉尘与雾滴之间的相对速度等影响喷雾降尘效率的因素;(2)基于秦岭天台山隧道宝鸡至坪坎高速公路LJ-10标段工程不同施工阶段不同工况(喷浆、出渣、钻孔)的现场粉尘测试,对不同围岩条件下的产尘特性进行研究,现场测试结果表明围岩条件对产尘特性有明显的影响,Ⅲ级围岩条件下,围岩整体性更好,进行开挖时更容易产出粒径较大的粉尘,Ⅴ级围岩条件下开挖掘进生成小粒径粉尘的百分比更大;(3)利用自行搭建的喷雾降尘试验平台,对喷雾雾化性能和喷雾降尘设备参数开展了试验研究,喷雾雾化性能试验结果表明,减小喷嘴直径和增大喷雾压力均能有效提高喷嘴雾化效果,但对雾化效果的提高并不是无限的;喷雾降尘的试验结果表明,喷雾降尘对全尘和呼尘有较高的沉降效率,本次喷雾降尘试验降尘效率最优的喷雾设备降尘参数为喷嘴直径0.3 mm,喷雾压力4 MPa,此参数条件下喷雾群特征粒径为D10=22.208μm,D50=41.261μm,D90=67.012μm,对全尘和呼尘的沉降效率为74.1%和73.8%;(4)以FLUENT软件对隧道内喷雾降尘过程进行数值模拟,研究不同通风流速对喷雾降尘效率的影响,结果表明:一定范围内增大风速,可使喷雾在整个隧道空间的分布更广,雾滴捕集粉尘的效果更好,但风速过大会进一步降低喷雾系统对掌子面附近粉尘浓度的控制,降低喷雾系统使用效率。本文结论对将喷雾降尘技术应用到矿山法施工隧道中时降尘系统设备参数和环境参数的选择具有一定的借鉴意义。
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