吊轨移动式泡沫除尘装置及钻爆烟尘快速除尘方法与流程

1.本发明涉及隧道除尘技术领域，尤其涉及吊轨移动式泡沫除尘装置及钻爆烟尘快速除尘方法。


背景技术：

2.我国隧道工程建设已经成为全球发展最快的国家，隧道建设技术总体上已达到世界先进水平。随着社会的发展和科技的进步，隧道工程建设越来越注重建设工人职业健康及机械化程度。
3.当前我国隧道(洞)施工以钻爆法为主，隧道爆破会产出大量爆破烟尘，不仅影响施工进度，而且对建设工人职业健康卫生产生严重危害。当前爆破烟尘多采用通风除尘、喷雾降尘，其降尘效果差，耗时长。隧道施工进度要求高，多数工程项目不会为，等待烟尘完除尘预留太长时间，将烟尘完全消散，以到达较好施工环境。当满足施工可视化要求，一般就会进入下一道工序，但对工人职业健康产生较大影响。因此在隧道钻爆施工中如何提高爆破烟尘的降尘效果，缩短降尘时间是隧道或隧洞施工中重要施工难题。
4.当前隧道为了加快爆破烟尘消散，利用袋式除尘技术已成功开发出隧道除尘车，如一种隧道除尘车(cn201911258430.2)、隧道除尘车(cn201410356554.5)，该装置虽然可加快爆破烟尘的消散，但设备价格和使用成本都很高，普及率低，而且爆破后无法第一时间进去隧道开展除尘工作，除尘效率难以充分发挥。喷雾除尘技术是当前隧道常用方案，目前发明了车载式喷雾系统(一种隧道除尘装置cn202121161317.5)、风机集成式喷雾系统(一种隧道集尘喷淋装置cn202020893499.4、一种隧道施工除尘除烟辅助通风装置cn201710018400.9)、固定支架式(一种隧道除尘综合系统cn202223089701.6)等隧道喷雾除尘装置。隧道爆破后烟尘主要集中在距离掌子面0-100m处，爆破烟尘浓度大，如果除尘装置不能接近掌子面，其除尘效果大大降低，降尘时间会增加很多。车载式除尘装置在除爆破烟尘中存在关键缺陷，无法在爆破第一时间进去隧道深处，降尘效果无法发挥。
5.泡沫除尘技术是当前新发展的除尘技术，对各种粉尘有中很好的普适性，除尘效率高，用水少，环保型好，目前在煤矿领域得到一定应用，先采用泡沫除尘技术除尘装置已有一种泡沫除尘装置(cn 202022642274.4)、除尘装置、泡沫除尘设备及掘进机(cn
6.201920915001.7)、一种除尘泡泡发生器及其除尘方法(cn
7.202011359596.6)、一种地下洞室集尘泡沫除尘装置及除尘系统(cn 104196557a)等。在隧道领域中，泡沫除尘技术还无法实现爆破烟尘的降尘。
8.为了高效快速清除钻爆隧道爆破烟尘，采用泡沫除尘技术是一种较好技术方案，但需要解决爆破后可第一时间即可进入隧道，并顺利跨越爆堆、爆渣的阻碍的问题，以及全空间喷洒泡沫实现高效降尘问题。现有的技术方案和装置无法同时解决以上问题，致使泡沫除尘技术未在隧道除尘得到很好应用推广。发明一种适用于钻爆隧道吊轨移动式泡沫除尘装置。


技术实现要素：

9.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的吊轨移动式泡沫除尘装置及钻爆烟尘快速除尘方法。
10.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
11.吊轨移动式泡沫除尘装置，包括：壁挂导轨、单轨吊车、泡沫发生系统和控制系统模块；
12.其中，所述壁挂导轨作为单轨吊车行走通道，单轨吊车作为泡沫发生系统的搭载平台；单轨吊车上设置有用于驱动自身行走的行走电机；
13.所述泡沫发生系统包括泡沫发生喷头，泡沫发生系统通过泡沫发生喷头将泡沫体系喷洒到隧道；
14.所述控制系统模块用于无线远程控制单轨吊车前进或后退，并能够启动或关停泡沫发生系统。
15.作为本发明一种优选的：所述壁挂导轨包括导轨和壁挂支架，所述导轨选用16#工字钢，单根长度为8m；所述壁挂支架选用钢管dn50型，壁挂支架呈倒三角性，壁挂支架通过螺丝固定在隧道侧壁上；导轨通过螺纹与壁挂支架连接；每根导轨上安装2个壁挂支架。
16.作为本发明一种优选的：所述单轨吊车还包括行走轮、侧向定位轮、吊车篮。
17.作为本发明一种优选的：所述行走轮为表面为弧面，表面覆有橡胶圈，通过联调与行走电机连接。
18.作为本发明一种优选的：所述的侧向定位轮采用胶轮，成对的滚动于单轨两侧；所述的吊车篮采用单点悬挂钢篮，吊车篮通过u型吊架与行走轮连接。
19.作为本发明一种优选的：所述的泡沫发生系统还包括泡沫配制液罐、泡沫泵、泡沫配制液输送管、空压机；
20.所述的泡沫配制液罐的底部设有管道与泡沫泵连接；
21.所述的泡沫泵采用10m扬程的自吸水泵，以输送泡沫配制液。
22.作为本发明一种优选的：所述的泡沫发生喷头是一种多接头、内部多腔体的多相流体混合喷头；泡沫发生喷头包括底座、多孔内腔体、外腔壳体、通气孔和通水孔。
23.作为本发明一种优选的：所述的底座采用不锈钢材质，通孔设置于底座下部，底座上部内部设置有内螺纹，以连接多孔内腔体，底座上部外部设置有外螺纹，以连接外腔壳体；
24.所述的外腔壳体顶部设置弧形出口，为泡沫提出口，外腔壳体侧面设置有进液口，为泡沫配制液提供进口。
25.作为本发明一种优选的：所述的控制系统模块包括工业无线发射器和工业无线接收器，工业无线接收器与单轨吊车的行走电机、空压机和泡沫泵相连。
26.作为本发明一种优选的：所述吊轨移动式泡沫除尘装置的钻爆烟尘快速除尘方法，包括：
①
单轨吊车复位、
②
配置泡沫配置液、
③
泡沫配置液加注、
④
系统调试、
⑤
启动泡沫发生系统、
⑥
移动喷洒；其中：
27.①
单轨吊车复位：将单轨吊车移动至掌子面100m位置处，以避免爆破时爆破冲击波及抛石损坏设备，并在单轨吊车迎风面设置防护罩，防护罩采用5mm橡胶板制成，防护罩应设置长条形透风孔，以阻挡抛石击中；
28.②
配置泡沫配置液：根据选用泡沫制备方案，将泡沫原液按照3％的配合比，将泡沫原液加入到500l清水中并充分拌合，形成泡沫配置液，利用塑料桶并运至单轨吊车位置处；
29.③
泡沫配置液加注：通过注入泵泡沫配置液加注到泡沫配制液罐中；
30.④
系统调试：先启动空压机，待有高压喷出后调整调压阀，将出去压力调整0.1mpa；再启动泡沫泵，通过调整高压空气气压值和泡沫泵出口流量值，以达到最佳发泡效果；先调整高压空压力值确定最佳喷射距离，再调整泡沫泵出口流量值确定最佳发泡效果；确定好最佳高压空气压力值和泡沫泵出口流量值，本次作业不再改变气压值和流量值，并停止空压机及泡沫泵；
31.⑤
启动泡沫发生系统：待隧道掌子面完成爆破，启动泡沫发生系统，先启动空压机，再启动泡沫泵；
32.⑥
移动喷洒：泡沫发生系统启动30s后，启动行走电机，使得单轨吊车先前移动喷洒泡沫，然后回程再喷洒一次。
33.本发明的有益效果为：
34.1.本发明采用壁挂式单轨吊车，可以不受爆渣阻拦影响，在隧道爆破后第一时间就可以深入隧道内部，对爆破烟尘实现全方位降尘处理。
35.2.本发明采用无线控制设计，无需人员进入隧道操作，装置可以爆破后即可进入隧道最深处，对人员安全提供了可靠保障。
36.3.本发明实现了泡沫在隧道全断面进行喷洒，产生的泡沫与爆破烟尘接触更加充分，降尘效果更好，降尘时间更短。
37.4.本发明主要设置在爆破烟尘浓密段，除尘范围有更具有代表了，能够提高除尘效率和降尘成本。
附图说明
38.图1是本发明的钻爆隧道吊轨移动式泡沫除尘装置结构(隧道断面方向)示意图；
39.图2是本发明的钻爆隧道吊轨移动式泡沫除尘装置结构(隧道纵深方向)示意图；
40.图3是本发明泡沫发生系统示意图；
41.图4是泡沫发生喷头结构图。
42.图中：1壁挂导轨、1-1悬挂支架、1-2导轨、2单轨吊车、2-1行走轮、2-2侧向定位轮、2-3行走电机、2-4单轨吊篮、2-5无线控制模块、3泡沫发生系统、3-1泡沫泵、3-2泡沫配制液罐、3-3空压机、4控制系统模块、5泡沫发生喷头、5-1底座、5-2多孔内腔体、5-3外腔壳体、5-4进气孔、5-5进液孔。
具体实施方式
43.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
44.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
45.实施例1：
46.某钻爆隧道，炸药爆破后产生较大爆破烟尘，采用通风除尘方式，随着隧道长度增加，通风排烟除尘效果显著降低，通风时间由30min增加到50min，严重影响了施工效率；为了降低排烟除尘时间，提高除尘效果，该隧道在1200m处开始使用钻爆隧道吊轨移动式泡沫除尘装置。
47.所述吊轨移动式泡沫除尘装置，如图1-4所示，包括：壁挂导轨1、单轨吊车2、泡沫发生系统3和控制系统模块4；
48.其中，所述壁挂导轨1作为单轨吊车2行走通道，单轨吊车2作为泡沫发生系统的搭载平台；单轨吊车2上设置有用于驱动自身行走的行走电机2-3；
49.所述泡沫发生系统3包括泡沫发生喷头5，泡沫发生系统3通过泡沫发生喷头5将高压气体与泡沫配制液均匀混合，产生丰富泡沫体系；高压流体将泡沫体系喷洒到隧道；泡沫体系与悬浮空气中的爆破烟尘结合，并将其润湿，使得粉尘颗粒得以凝聚，沉降，实现降尘的目的；泡沫液中含有碱性物质可与硫化物和部分氮氧化物发生反应，融于泡沫液中，降低爆破有害气体；
50.所述控制系统模块4用于无线远程控制单轨吊车2前进或后退，并能够启动或关停泡沫发生系统3，通过远程操作的方式，保障操作人员的安全。
51.所述的壁挂导轨1随隧道开挖进度及时布置，壁挂导轨一般布置在距离掌子面100m范围内，以能够全部覆盖爆破烟尘浓密区、中密区，为单轨吊车2提供行进路径。
52.所述壁挂导轨1包括导轨1-2和壁挂支架1-1，所述导轨1-2选用16#工字钢，单根长度为8m，两个爆破循环搭建1根；所述壁挂支架1-1选用钢管dn50型，壁挂支架1-1呈倒三角性，壁挂支架1-1通过螺丝固定在隧道侧壁上；导轨1-2通过螺纹与壁挂支架1-1连接；导轨1-2之间通过对缝保证平齐；每根导轨1-2上安装2个壁挂支架1-1，保证导轨悬挂承载力。
53.所述单轨吊车2还包括行走轮2-1、侧向定位轮2-2、吊车篮2-3。
54.所述行走轮2-1为表面为弧面，直径为15cm，表面覆有橡胶圈，以增加与导轨的摩擦力，通过联调与行走电机2-3连接，行走电机2-3带动行走轮2-1旋转，以带动单轨吊车2在导轨1-2上行走。
55.所述的侧向定位轮2-3采用胶轮，成对的滚动于单轨两侧，直径8cm，防止吊车脱轨或行进过程中摆动较大，保障吊车的运行稳定性。
56.所述的吊车篮2-4采用单点悬挂钢篮，为泡沫发生系统提供搭载平台；吊车篮通过u型吊架与行走轮2-1连接。
57.所述的泡沫发生系统3还包括泡沫配制液罐3-2、泡沫泵3-1、泡沫配制液输送管3-4、空压机3-3。
58.所述的泡沫配制液罐3-2采用500l塑料桶，盛放泡沫配制液，桶底部设有管道与泡沫泵3-1连接。
59.所述的泡沫泵3-1采用10m扬程的自吸水泵，以输送泡沫配制液。
60.泡沫配制液的输送管采用1寸的不锈钢钢管，用于泡沫泵3-1送泡沫配制液，并具备一定耐压能力。
61.所述的泡沫发生喷头5是一种多接头、内部多腔体的多相流体混合喷头；泡沫发生喷头5包括底座5-1、多孔内腔体5-2、外腔壳体5-3、通气孔5-4和通水孔5-5。
62.所述的底座5-1采用不锈钢材质，通孔5-4设置于底座5-1下部，底座5-1上部内部
设置有内螺纹，以连接多孔内腔体5-2，底座上部外部设置有外螺纹，以连接外腔壳体5-3。
63.所述多孔内腔体5-2采用金属烧结滤管，本身具有丰富的微细孔，可作为为高压气体运移通道，腔体外表面出气均匀，使得与外腔壳体内的泡沫配制液体充分结合形成丰富的泡沫体系。
64.所述的外腔壳体5-3顶部设置弧形出口，为泡沫提出口，外腔壳体5-3侧面设置有进液口，为泡沫配制液提供进口。
65.所述的控制系统模块4是工业上常使用的无线控制单元，包括工业无线发射器和工业无线接收器，工业无线接收器与单轨吊车2的行走电机2-3、空压机3-3和泡沫泵3-1相连，实现单轨吊车2前进和后退、空压机3-3的开启与停止和泡沫泵3-1的开启与停止等功能。
66.实施例2：
67.吊轨移动式泡沫除尘装置的钻爆烟尘快速除尘方法，包括：
①
单轨吊车复位、
②
配置泡沫配置液、
③
泡沫配置液加注、
④
系统调试、
⑤
启动泡沫发生系统、
⑥
移动喷洒；其中：
68.①
单轨吊车复位：将单轨吊车移动至掌子面100m位置处，以避免爆破时爆破冲击波及抛石损坏设备，并在单轨吊车迎风面设置防护罩，防护罩采用5mm橡胶板制成，防护罩应设置长条形透风孔，以阻挡抛石击中；
69.②
配置泡沫配置液：根据选用泡沫制备方案，将泡沫原液按照3％的配合比，将泡沫原液加入到500l清水中并充分拌合，形成泡沫配置液，利用塑料桶并运至单轨吊车2位置处；
70.③
泡沫配置液加注：通过注入泵泡沫配置液加注到泡沫配制液罐3-2中；
71.④
系统调试：先启动空压机2-4，待有高压喷出后调整调压阀，将出去压力调整0.1mpa；再启动泡沫泵，通过调整高压空气气压值和泡沫泵出口流量值，以达到最佳发泡效果；先调整高压空压力值确定最佳喷射距离，再调整泡沫泵出口流量值确定最佳发泡效果；确定好最佳高压空气压力值和泡沫泵出口流量值，本次作业不再改变气压值和流量值，并停止空压机3-4及泡沫泵3-2；
72.⑤
启动泡沫发生系统3：待隧道掌子面完成爆破，启动泡沫发生系统，先启动空压机3-4，再启动泡沫泵3-1；
73.⑥
移动喷洒：泡沫发生系统启动30s后，启动行走电机2-2，使得单轨吊车2先前移动喷洒泡沫，然后回程再喷洒一次；
74.通过采用以上除尘方案，爆破烟尘消散时间由平均50min降至平均27min，达到降低了除尘时间，提高了降尘效果，并减少用水量80％，与高压水雾成本基本持平，但是单此投入设备费用较高。
75.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，包括：壁挂导轨(1)、单轨吊车(2)、泡沫发生系统(3)和控制系统模块(4)；其中，所述壁挂导轨(1)作为单轨吊车(2)行走通道，单轨吊车(2)作为泡沫发生系统的搭载平台；单轨吊车(2)上设置有用于驱动自身行走的行走电机(2-3)；所述泡沫发生系统(3)包括泡沫发生喷头(5)，泡沫发生系统(3)通过泡沫发生喷头(5)将泡沫体系喷洒到隧道；所述控制系统模块(4)用于无线远程控制单轨吊车(2)前进或后退，并能够启动或关停泡沫发生系统(3)。2.根据权利要求1所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述壁挂导轨(1)包括导轨(1-2)和壁挂支架(1-1)，所述导轨(1-2)选用16#工字钢，单根长度为8m；所述壁挂支架(1-1)选用钢管dn50型，壁挂支架(1-1)呈倒三角性，壁挂支架(1-1)通过螺丝固定在隧道侧壁上；导轨(1-2)通过螺纹与壁挂支架(1-1)连接；每根导轨(1-2)上安装2个壁挂支架(1-1)。3.根据权利要求2所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述单轨吊车(2)还包括行走轮(2-1)、侧向定位轮(2-2)、吊车篮(2-3)。4.根据权利要求3所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述行走轮(2-1)为表面为弧面，表面覆有橡胶圈，通过联调与行走电机(2-3)连接。5.根据权利要求4所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述的侧向定位轮(2-3)采用胶轮，成对的滚动于单轨两侧；所述的吊车篮(2-4)采用单点悬挂钢篮，吊车篮通过u型吊架与行走轮(2-1)连接。6.根据权利要求5所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述的泡沫发生系统(3)还包括泡沫配制液罐(3-2)、泡沫泵(3-1)、泡沫配制液输送管(3-4)、空压机(3-3)；所述的泡沫配制液罐(3-2)的底部设有管道与泡沫泵(3-1)连接；所述的泡沫泵(3-1)采用10m扬程的自吸水泵，以输送泡沫配制液。7.根据权利要求1所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述的泡沫发生喷头(5)是一种多接头、内部多腔体的多相流体混合喷头；泡沫发生喷头(5)包括底座(5-1)、多孔内腔体(5-2)、外腔壳体(5-3)、通气孔(5-4)和通水孔(5-5)。8.根据权利要求7所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述的底座(5-1)采用不锈钢材质，通孔(5-4)设置于底座(5-1)下部，底座(5-1)上部内部设置有内螺纹，以连接多孔内腔体(5-2)，底座上部外部设置有外螺纹，以连接外腔壳体(5-3)；所述的外腔壳体(5-3)顶部设置弧形出口，为泡沫提出口，外腔壳体(5-3)侧面设置有进液口，为泡沫配制液提供进口。9.根据权利要求6所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述的控制系统模块(4)包括工业无线发射器和工业无线接收器，工业无线接收器与单轨吊车(2)的行走电机(2-3)、空压机(3-3)和泡沫泵(3-1)相连。10.根据权利要求1-9任一项所述的吊轨移动式泡沫除尘装置，其特征在于，所述吊轨移动式泡沫除尘装置的钻爆烟尘快速除尘方法，包括：
①
单轨吊车复位、
②
配置泡沫配置液、
③
泡沫配置液加注、
④
系统调试、
⑤
启动泡沫发生系统、
⑥
移动喷洒；其中：
①
单轨吊车复位：将单轨吊车移动至掌子面100m位置处，以避免爆破时爆破冲击波及
抛石损坏设备，并在单轨吊车迎风面设置防护罩，防护罩采用5mm橡胶板制成，防护罩应设置长条形透风孔，以阻挡抛石击中；
②
配置泡沫配置液：根据选用泡沫制备方案，将泡沫原液按照3％的配合比，将泡沫原液加入到500l清水中并充分拌合，形成泡沫配置液，利用塑料桶并运至单轨吊车(2)位置处；
③
泡沫配置液加注：通过注入泵泡沫配置液加注到泡沫配制液罐(3-2)中；
④
系统调试：先启动空压机(2-4)，待有高压喷出后调整调压阀，将出去压力调整0.1mpa；再启动泡沫泵，通过调整高压空气气压值和泡沫泵出口流量值，以达到最佳发泡效果；先调整高压空压力值确定最佳喷射距离，再调整泡沫泵出口流量值确定最佳发泡效果；确定好最佳高压空气压力值和泡沫泵出口流量值，本次作业不再改变气压值和流量值，并停止空压机(3-4)及泡沫泵(3-2)；
⑤
启动泡沫发生系统(3)：待隧道掌子面完成爆破，启动泡沫发生系统，先启动空压机(3-4)，再启动泡沫泵(3-1)；
⑥
移动喷洒：泡沫发生系统启动30s后，启动行走电机(2-2)，使得单轨吊车(2)先前移动喷洒泡沫，然后回程再喷洒一次。

技术总结
本发明公开了吊轨移动式泡沫除尘装置及钻爆烟尘快速除尘方法，涉及隧道除尘技术领域；包括：壁挂导轨、单轨吊车、泡沫发生系统和控制系统模块；其中，所述壁挂导轨作为单轨吊车行走通道，单轨吊车作为泡沫发生系统的搭载平台；单轨吊车上设置有用于驱动自身行走的行走电机；所述泡沫发生系统包括泡沫发生喷头，泡沫发生系统通过泡沫发生喷头将泡沫体系喷洒到隧道；所述控制系统模块用于无线远程控制单轨吊车前进或后退，并能够启动或关停泡沫发生系统。本发明采用壁挂式单轨吊车，可以不受爆渣阻拦影响，在隧道爆破后第一时间就可以深入隧道内部，对爆破烟尘实现全方位降尘处理；采用无线控制设计，对人员安全提供了可靠保障。障。障。


技术研发人员：田新娇 张强
受保护的技术使用者：嘉兴禾米科技有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/9