CN114215581A - 一种隧道爆破降尘装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种隧道爆破降尘装置及方法包括一端设有车轮的车架、多个自动喷水装置、给水总管、压重箱、爆破分析仪以及控制模块；多个自动喷水装置通过支座设于车架上，每个自动喷水装置的进水软管与给水总管连接；压重箱设于车架上，压重箱的进水口通过第一管路与给水总管连接，其出水口与第二管路连接；液位检测器设于压重箱内；在各管路上均设有阀门；爆破分析仪、控制模块均设于车架上；控制模块分别与液位检测器、各阀门以及爆破分析仪电连接。本发明在爆破时即进行喷水降尘，喷水降尘过程中无施工人员在场，不会影响施工人员健康。

Description

一种隧道爆破降尘装置及方法

技术领域

本发明属于隧道爆破施工技术领域，尤其涉及一种隧道爆破降尘装置及方法。

背景技术

在水利工程、水电工程、新能源工程(抽水蓄能电站)、矿山工程、铁路工程和公路工程中常需要大量采用地下隧道。在隧道施工中通常采用爆破法进行，爆破将产生大量的粉尘和有害气体，这些粉尘不但严重威胁施工人员的职业健康，同时还污染环境。在现在的洞室施工中，主要采用通风的方式将粉尘和有害气体排至洞外，以降低粉尘和有害气体的浓度。虽然洞内的空气质量满足了施工要求，但粉尘和有害气体对大气造成了一定的污染。同时，通风的成本极高且影响施工进度，浪费人力和物力。因此，对粉尘和有害气体的控制一直是洞室施工的难题。

水在洞室施工时对有害气体的控制作用十分明显，有试验研究表明，在施工面喷水可以降低粉尘量70％，但在施工面喷水时，施工人员均需进行自身防护，水雾对施工人员的自身防护又具有破坏性作用，使施工人员的呼吸困难。因此，事实上，在洞内喷水虽效果显著，但实际应用不多。

例如授权公告号为CN104989443B，名称为用于隧道爆破时快速降尘的装置及方法的中国专利文献，在隧道爆破后或初期支护喷浆作业时，将移动小车移动到隧道开挖台车下方靠近掌子面处，通过台车上的水汽雾化装置和移动小车上的移动式喷水装置，利用水雾和水汽对粉尘进行快速降尘，降低降尘时间。这种方法只能在爆破后进行，根据有关规定，放爆后15分钟内，不允许人员进入爆破安全区内，即这种方法只能在放爆后15分钟之后再进行，影响了施工进度，并且移动小车由人工移动和控制喷水，在喷水降尘过程中，施工人员必须进行自身防护，水雾不仅对自身防护具有破坏性，还使施工人员呼吸困难。

例如授权公告号为CN214007214U，名称为一种隧道爆破水幕降尘装置的中国专利文献，其中公开的隧道爆破水幕降尘装置，利用粉尘浓度测试仪能够测试出隧道内的粉尘浓度，根据粉尘浓度的高低对过水管内的水流量进行调节，从而调节喷头向外喷出的水流大小，节约水资源，降低除尘成本。这种装置喷水启动还是由人工控制(并未记载该装置可以自动启动，也未记载自动启动条件)，且只能在放爆后15分钟之后进行，影响了施工进度，同时在喷水降尘过程中，施工人员必须进行自身防护，水雾不仅对自身防护具有破坏性，还使施工人员呼吸困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道爆破降尘装置及方法，以解决现有技术只能在爆破后进行降尘而影响施工进度，以及在喷水降尘过程中水雾对施工人员防护工具造成破坏和影响健康的问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种隧道爆破降尘装置，包括：

一端设有车轮的车架；

设于所述车架上的多个自动喷水装置；

与每个所述自动喷水装置的进水软管连接的给水总管；

设于所述车架上的压重箱；所述压重箱的进水口通过第一管路与所述给水总管连接，其出水口与第二管路连接；

设于所述给水总管上的第一阀门；

设于所述第一管路上的第二阀门；

设于所述第二管路上的第三阀门；

设于所述进水软管上的电控阀门；

设于所述车架上的爆破分析仪；

分别与所述电控阀门以及爆破分析仪电连接的控制模块。

在爆破前，将装置移动至隧道内，通过垫块垫高车架的另一端以调整自动喷水装置的喷射方向，使多个自动喷水装置对准爆破区域，确保自动喷水装置的落水点在爆破区域；将给水总管连接供水管；通过控制模块设置预定时间；开启第二阀门，向压重箱内注满水，压重箱的重量增加，以克服自动喷水装置在喷水降尘时的反冲击力，避免了在喷水降尘过程中装置移动，提高了自动喷水装置的喷射精度；施工人员退出隧道；当爆破时，爆破分析仪检测出隧道处于爆破状态，并将爆破状态信息反馈给控制模块，控制模块根据爆破状态信息控制电控阀门开启，自动启动喷水降尘，并开始计算喷水时间，当喷水时间达到预定时间时，控制电控阀门关闭，自动停止喷水降尘。

本发明利用爆破分析仪检测到的爆破状态信息自动控制喷水降尘的启动，无需人工参与，因此在喷水降尘过程中，无施工人员在隧道内，无需进行自身防护，更加不存在水雾对防护工具的破坏和对施工人员健康的影响；在爆破启动后6～10秒内即完成喷水降尘的启动，在爆破第一时间将粉尘和有害气体溶解和吸附，达到快速沉降的目的，防止扩散，提高了降尘效果和降尘效率；通常预定时间小于等于规定的放爆后15分钟，在预定时间内完成喷水，因此喷水降尘完全不影响施工进度，在施工人员重新进入隧道时已经关闭喷水，工作环境干燥、清洁，为施工人员营造了一个良好的施工环境。在装置移动前通过第三阀门排出压重箱内的水，便于装置的移动，减少了运输、车架调整和自动喷水装置调整的难度。通过预定时间控制喷水的停止，避免了根据爆破状态信息反复触发喷水，进一步保证施工人员再次进入隧道时自动喷水装置关闭，工作环境的干燥和清洁。

进一步地，在每个所述自动喷水装置的进水软管上还均设有手动阀门。

施工人员在喷水降尘前根据爆破区域的大小确定需要开启自动喷水装置的数量，通过手动阀门开启对应数量的自动喷水装置，以便控制喷射的水量。

进一步地，所述第一阀门、第二阀门以及第三阀门均为电控阀门或手动阀门。

进一步地，在所述自动喷水装置的喷头处设有激光定位仪。

通过激光定位仪发出的激光引导自动喷水装置喷射方向的调整，保证了自动喷水装置对准爆破区域的精度。

进一步地，所述自动喷水装置、给水总管、控制模块以及电源模块均位于所述车架与压重箱之间，且所述压重箱的两侧板延伸至车架，有利于防护爆破时飞石对装置造成损坏。

进一步地，在所述给水总管上设有调压阀，通过调压阀将给水总管内水压和流量调整并维持在规定的范围内，保证了自动喷水装置的喷水距离和流量要求。

进一步地，在所述车架上还设有手动喷水装置。

手动喷水装置用于正常施工时人工开启或关闭喷水服务，例如在出渣时，利用手动喷水装置对爆渣进水喷水降尘。

进一步地，所述电控阀门均为电控球阀。

进一步地，所述自动喷水装置通过支座设于所述车架上，所述支座包括第一支撑板、第二支撑板、第一底板、第二底板、压板、第一可调组件和第二可调组件；所述第一支撑板、第二支撑板分别设于所述第一底板上，所述第一底板的第一端通过第一可调组件设于车架上，所述第一底板的第二端设于所述压板下方；所述压板通过第二可调组件设于所述第二底板上和/或车架上。

进一步地，在所述第一支撑板的一侧设有第一加强板，在所述第二支撑板的一侧设有第二加强板。

进一步地，所述爆破分析仪包括CO检测仪和/或粉尘浓度检测仪。

本发明还提供一种利用如上所述隧道爆破降尘装置进行喷水降尘的方法，包括以下步骤：

步骤1：在爆破前，将所述隧道爆破降尘装置移动至隧道内，调整所述隧道爆破降尘装置，使自动喷水装置对准爆破区域；将给水总管连接供水管；在控制模块上设置预定时间；开启第二阀门，向压重箱内注满水；

步骤2：爆破时，爆破分析仪检测并判断隧道是否处于爆破状态；当隧道处于爆破状态时，控制模块根据爆破状态控制电控阀门开启，自动控制所述自动喷水装置启动，并开始计喷水时间；当所述喷水时间达到预定时间时，控制模块控制电控阀门关闭，自动控制所述自动喷水装置停止。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所提供的一种隧道爆破降尘装置及方法，利用爆破分析仪检测到的爆破状态信息自动控制喷水降尘的启动，无需人工参与，因此在喷水降尘过程中，无施工人员在隧道内，无需进行自身防护，更加不存在水雾对防护工具的破坏和对施工人员健康的影响；

在爆破启动后6～10秒内即完成喷水降尘的启动，在爆破第一时间将粉尘和有害气体溶解和吸附，达到快速沉降的目的，防止扩散，提高了降尘效果和降尘效率；

通常预定时间小于等于规定的放爆后15分钟，在预定时间内完成喷水，因此喷水降尘完全不影响施工进度，在施工人员重新进入隧道时已经关闭喷水，工作环境干燥、清洁，为施工人员营造了一个良好的施工环境；

在装置移动前排出压重箱内的水，便于装置的移动，减少了运输、车架调整和自动喷水装置调整的难度；通过预定时间控制喷水的停止，避免了根据爆破状态信息反复触发喷水，进一步保证施工人员再次进入隧道时自动喷水装置关闭，工作环境的干燥和清洁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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的附图。

图1是本发明实施例中隧道爆破降尘装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中隧道爆破降尘装置的俯视图；

图3是本发明实施例中支座的结构示意图；

图4是本发明实施例中隧道爆破降尘装置工作原理图。

其中，1-车架，11-车轮，2-自动喷水装置，21-自动喷水装置的进水软管，22-支座，221-第一支撑板，222-第二支撑板，223-第一加强板，224-第二加强板，225-第一底板，226-第一可调组件，227-第二可调组件，228-压板，229-第二底板，23-电控阀门，3-压重箱，31-第二阀门，32-第一管路，33-第三阀门，34-第二管路，4-给水总管，41-调压阀，5-控制模块，6-爆破分析仪，7-激光定位仪，8-丝杆千斤顶，9-垫块，10-手动喷水装置。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

如图1和2所示，本发明实施例所提供的一种隧道爆破降尘装置包括一端设有车轮11的车架1、多个自动喷水装置2、给水总管4、压重箱3、爆破分析仪6以及控制模块5；多个自动喷水装置2通过支座22设于车架1上且靠近车轮11的一端，给水总管4设于车架1上且远离车轮11的一端，每个自动喷水装置2的进水软管21与给水总管4连接；压重箱3设于车架1上且位于自动喷水装置2的上方，压重箱3的进水口通过第一管路32与给水总管4连接，其出水口与第二管路34连接；在给水总管4上设有第一阀门，在第一管路32上设有第二阀门31，在第二管路34上设有第三阀门33，在自动喷水装置2的进水软管21上设有电控阀门23；爆破分析仪6、控制模块5均设于车架1上；控制模块5分别与电控阀门23以及爆破分析仪6电连接。

在本发明的一个具体实施方式中，在每个自动喷水装置2的进水软管21上还均设有手动阀门。施工人员在喷水降尘前根据爆破区域的大小确定需要开启自动喷水装置2的数量，通过手动阀门开启对应数量的自动喷水装置2，其他无需开启的自动喷水装置2的手动阀门关闭，在电控阀门23开启时，由于手动阀门关闭而无法开启对应的自动喷水装置2，从而实现自动喷水装置2开启数量的控制。

在本发明的一个具体实施方式中，第一阀门、第二阀门31以及第三阀门33均为电控阀门或手动阀门。在装置进行运输或转移时，通过第三阀门33排空压重箱3内的水，以便装置转移运输。具体地，当第一阀门、第二阀门31以及第三阀门33均为电控阀门时，该电控阀门与控制模块电连接，由控制模块控制开闭；当第三阀门33均为手动阀门时，第三阀门33为机械式浮球阀，压重箱内水满则关闭。

在本发明的一个具体实施方式中，在自动喷水装置2的喷头处设有激光定位仪7。通过激光定位仪7发出的激光引导自动喷水装置2喷射方向的调整，保证了自动喷水装置2对准爆破区域的精度。

在本发明的一个具体实施方式中，在给水总管4上设有调压阀41，通过调压阀41将给水总管4内水压和流量调整并维持在规定的范围内，保证了自动喷水装置2的喷水距离和流量要求。具体地，调压阀41既可以采用机械阀，也可以采用电控调压阀。

在本发明的一个具体实施方式中，在车架1上还设有手动喷水装置10。手动喷水装置10用于正常施工时人工开启或关闭喷水服务，例如在出渣时，利用手动喷水装置10对爆渣进水喷水降尘。

在本发明的一个具体实施方式中，电控阀门23均为电控球阀。

如图3所示，在本发明的一个具体实施方式中，支座22包括第一支撑板221、第二支撑板222、第一底板225、第二底板229、压板228、第一可调组件226和第二可调组件227；所述第一支撑板221、第二支撑板222分别设于所述第一底板225上，所述第一底板225的第一端通过第一可调组件226设于车架1上，所述第一底板225的第二端设于所述压板228下方；所述压板228通过第二可调组件227设于所述第二底板229上和/或车架1上。自动喷水装置2设于第一支撑板221和第二支撑板222上，且平行于第一底板225；当通过垫块9垫高车架1的另一端调整好自动喷水装置2的喷射方向时，如果压重箱3已经注满水且喷射方向存在偏差，此时不便通过调整车架1来调整喷射方向，则可以通过支座22对喷射方向进行微调，具体调整过程为：拧松第一可调组件226，调节第二可调组件227，使压板228下降并压在第一底板225的第二端，通过压板228压第一底板225的第二端使第一底板225的第一端抬起，从而使自动喷水装置2的喷射方向向上微调；拧松第二可调组件227，再调节第一可调组件226，通过第一可调组件226压第一底板225的第一端，使第一底板225的第二端抬起，由于第二可调组件227已经拧松，因此压板228对第一底板225的第二端并无压力，从而使自动喷水装置2的喷射方向向下微调。支座22可以实现喷射方向±5°范围内的微调。

在第一支撑板221的一侧设有第一加强板223，在第二支撑板222的一侧设有第二加强板224。第一可调组件226和第二可调组件227均为螺栓组件。

在本发明的一个具体实施方式中，爆破分析仪包括CO检测仪和粉尘浓度检测仪，爆破时CO的浓度会上升很快，如平常为15ppm，爆破后可上到1000ppm以上，高到3000ppm；通常未爆破时隧道粉尘低，爆破时粉尘大，因此可以通过检测CO和粉尘确定隧道是否处于爆破状态。

本发明所述隧道爆破降尘装置的工作原理为：在爆破前，将装置移动至隧道内，通过垫块9垫高车架1的另一端以调整自动喷水装置2的喷射方向，使多个自动喷水装置2对准爆破区域，确保自动喷水装置2的落水点在爆破区域；将给水总管4连接供水管；通过控制模块5设置预定时间；开启第二阀门31，向压重箱3内注满水，压重箱3的重量增加，以克服自动喷水装置2在喷水降尘时的反冲击力，避免了在喷水降尘过程中装置移动，提高了自动喷水装置2的喷射精度；当喷射方向存在偏差时，在通过调节支座22对喷射方向进行微调，确保自动喷水装置2的落水点在爆破区域；当爆破时，爆破分析仪6检测出隧道处于爆破状态，并将爆破状态信息反馈给控制模块5，控制模块5根据爆破状态信息控制电控阀门23开启，自动启动喷水降尘，并开始计算喷水时间，当喷水时间达到预定时间时，控制电控阀门23关闭，自动停止喷水降尘；满足放爆后15分钟后，施工人员进入隧道内，既安全，又不影响施工进度。

本发明实施例还提供一种利用如上所述隧道爆破降尘装置进行喷水降尘的方法，如图4所示，包括以下步骤：

1、喷射方向的调整。

在爆破前，将隧道爆破降尘装置移动至隧道内，在车架1的另一端(即远离车轮11的一端)安装丝杆千斤顶8以便抬起该端，再通过增加垫块9对车架1进行粗调，使自动喷水装置2对准爆破区域。在喷射方向调整过程中，开启激光定位仪7，激光定位仪7发出的激光引导自动喷水装置2喷射方向的调整，保证了自动喷水装置2对准爆破区域的精度。

2、检测爆破分析仪6、控制模块5是否能正常工作，确保装置的正常工作。

3、管路连接及水压调节：将给水总管4连接供水管，在控制模块5上设置预定时间；检测水压并通过调压阀41调节水压，确保供水侧动水压力达到0.7Mpa以上，用水侧压力不超过0.6Mpa，设定在0.58Mpa。

4、压重箱3注水：开启第二阀门31，向压重箱3内注满水。

5、手动测试自动喷水装置2的工作状态，保证自动喷水装置2能够正常工作，且喷射方向对准爆破区域，如果喷射方向存在偏差，再通过支座22结合激光定位仪7进行微调。

6、爆破时，爆破分析仪6检测并判断隧道是否处于爆破状态；当隧道处于爆破状态时，控制模块5根据爆破状态控制电控阀门23开启，自动控制自动喷水装置2启动，并开始计喷水时间；当喷水时间达到预定时间时，控制模块5控制电控阀门23关闭，自动控制自动喷水装置2停止。

步骤1～5无严格的先后顺序，只要保证爆破时装置各个部件工作正常，喷射方向对准爆破区域，压重箱注满水等。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道爆破降尘装置，其特征在于，包括：

一端设有车轮的车架；

设于所述车架上的多个自动喷水装置；

与每个所述自动喷水装置的进水软管连接的给水总管；

设于所述车架上的压重箱；所述压重箱的进水口通过第一管路与所述给水总管连接，其出水口与第二管路连接；

设于所述给水总管上的第一阀门；

设于所述第一管路上的第二阀门；

设于所述第二管路上的第三阀门；

设于所述进水软管上的电控阀门；

设于所述车架上的爆破分析仪；

分别与所述电控阀门以及爆破分析仪电连接的控制模块。

2.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，在每个所述自动喷水装置的进水软管上还均设有手动阀门。

3.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，在所述自动喷水装置的喷头处设有激光定位仪。

4.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，所述自动喷水装置、给水总管、控制模块以及电源模块均位于所述车架与压重箱之间，且所述压重箱的两侧板延伸至车架。

5.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，在所述给水总管上设有调压阀。

6.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，在所述车架上还设有手动喷水装置。

7.如权利要求1～6中任一项所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，所述自动喷水装置通过支座设于所述车架上，所述支座包括第一支撑板、第二支撑板、第一底板、第二底板、压板、第一可调组件和第二可调组件；所述第一支撑板、第二支撑板分别设于所述第一底板上，所述第一底板的第一端通过第一可调组件设于车架上，所述第一底板的第二端设于所述压板下方；所述压板通过第二可调组件设于所述第二底板上和/或车架上。

8.如权利要求7所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，在所述第一支撑板的一侧设有第一加强板，在所述第二支撑板的一侧设有第二加强板。

9.如权利要求1所述的隧道爆破降尘装置，其特征在于，所述爆破分析仪包括CO检测仪和/或粉尘浓度检测仪。

10.一种利用如权利要求1～9中任一项所述隧道爆破降尘装置进行喷水降尘的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在爆破前，将所述隧道爆破降尘装置移动至隧道内，调整所述隧道爆破降尘装置，使自动喷水装置对准爆破区域；将给水总管连接供水管；在控制模块上设置预定时间；开启第二阀门，向压重箱内注满水；

步骤2：爆破时，爆破分析仪检测并判断隧道是否处于爆破状态；当隧道处于爆破状态时，控制模块根据爆破状态控制电控阀门开启，自动控制所述自动喷水装置启动，并开始计喷水时间；当所述喷水时间达到预定时间时，控制模块控制电控阀门关闭，自动控制所述自动喷水装置停止。

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