隧道粉尘处理方法及规划步骤

隧道粉尘处理方法及规划步骤

一、隧道粉尘来源与特性

产尘机理

原始粉尘：岩体中存在的粉尘，通过爆破、掘进机截割、运输等工序释放。

工艺产尘：

钻孔与截割：摩擦、挤压岩体产生粉尘，分散度高，悬浮时间长。

运输过程：铲装、运输及尾气吹动导致渣堆、地面粉尘二次扬尘。

喷射混凝土：高压气体与混凝土相互作用产生粉尘。

粉尘特征：

粒径分布：5μm以下颗粒占比可达89％，呼吸性粉尘（粒径＜10μm）危害最大，可沉积在肺部。

浓度标准：含10％以上游离SiO₂的粉尘浓度需≤2mg/m³。

二、隧道粉尘防治技术分类

1. 水降尘技术

湿式凿岩：

钻孔时用水湿润岩粉，降尘效率达80％。

配套高压水装置，确保岩浆流出炮眼，减少飞扬。

水封爆破：

使用水炮泥，爆破后水蒸气凝结粉尘，降低全尘和呼吸性粉尘浓度。

喷雾洒水：

爆破后喷雾：采用风水混合或单一水力喷雾器，覆盖掌子面附近区域。

装渣洒水：分层洒透渣堆，每吨岩石耗水10-20L。

水幕雾帘：在出风口设置喷雾装置，形成降尘屏障。

2. 气排尘技术

机械通风：

强制通风：独头掘进超过150m时，采用射流风机或轴流风机，每人供风量1.5-3m³/min，风速0.15-0.25m/s。

通风管设计：

送风管口距开挖面≤15m，排风管口距开挖面≤5m。

风管漏风率≤2％/100m，弯管半径≥3倍直径。

射流风机：

选型要求：可逆式风机适应双向交通，耐高温（250℃下运行60min），噪音＜77dB，电机防护等级IP55。

布置优化：固定式或悬吊式安装，同一断面风机间距≥1倍叶轮直径。

3. 滤料除尘技术

雾炮机：

原理：高压水雾化（10-50μm水滴），配合风机喷射30-40米，通过凝聚吸附降尘。

案例：甘肃山区隧道使用2台30米射程雾炮机，粉尘浓度下降80％，能见度提升至30米。

除尘器：

湿式除尘器：利用水膜或喷淋捕捉粉尘，适用于高湿度环境。

干式除尘器：布袋或静电除尘，针对呼吸性粉尘，需定期清理滤料。

三、隧道粉尘处理方法工程应用案例

甘肃山区隧道：

问题：喀斯特地貌区爆破产生大量粉尘，通风困难，浓度超标4倍。

方案：部署2台30米射程雾炮机，水雾颗粒10-50μm，风力15m/s。

效果：粉尘浓度下降80％，能见度提升至30米，施工效率提高。

唐包线煤尘清理：

问题：13座隧道煤尘积聚，影响行车安全。

方案：人工装袋+轨道车运输，5个月清理1250吨煤尘。

效果：设备运行环境改善，线路质量显著提升。

四、标准与规范

粉尘浓度限值：

含10％以上游离SiO₂的粉尘≤2mg/m³，呼吸性粉尘重点监测。

通风要求：

独头掘进超150m时强制机械通风，风管漏风率≤2％/100m。

设备标准：

雾炮机需适应潮湿环境，具备远程控制和低能耗特性。

风机选型考虑推力、耐腐蚀性、噪音控制（＜77dB）。

五、综合防治策略

1. 工艺优化

优先湿式作业：凿岩、爆破、喷混凝土全程湿法，减少干式作业。

爆破技术：采用松动爆破、光面爆破，减少振动和粉尘产生。

2. 设备选型与布置

雾炮机：根据隧道长度选择射程（30-40米），水滴粒径50-100μm，移动灵活。

通风系统：射流风机与轴流风机组合，确保风量覆盖全断面，风速达标。

3. 管理措施

实时监测：安装粉尘浓度传感器，每周分析数据，调整降尘措施。

个人防护：施工人员佩戴防尘口罩、耳塞、防护眼镜，定期健康检查。

培训与宣传：每月开展环保培训，与周边居民沟通，减少投诉。

4. 应急处理

粉尘超标：立即启动雾炮机加强喷雾，增加通风量。

设备故障：备用风机和雾炮机待命，确保连续作业。

六、规划步骤总结

粉尘源分析：识别主要产尘工序（爆破、运输、喷混凝土）。

技术选型：

湿式作业全覆盖，优先使用雾炮机+通风系统。

爆破采用水封爆破和光面爆破技术。

设备部署：

雾炮机布置在掌子面附近，通风管口距开挖面≤15m。

监测与调整：

实时监测粉尘浓度，每周评估效果，优化参数（如喷雾频率、风量）。

人员管理：

培训施工人员，确保防护设备使用率100％。

应急预案：制定粉尘超标处理流程，备用设备随时启用。

通过以上隧道粉尘处理方法综合措施，可有效控制隧道粉尘浓度，保障施工安全与效率。