双向掘进隧道游离SiO2粉尘扩散规律模拟与分析

摘要

为研究双掘进面施工隧道内游离SiO2粉尘浓度演化特征与扩散规律,获取通风系统的合理设计参数,以斗篷山隧道为研究背景,利用Ansys-CFD有限元计算流体力学软件离散项模型对双向掘进隧道安装除尘设备前、后粉尘扩散轨迹及不同时间周期内粉尘浓度分布特点进行数值模拟,并对模拟结果与现场实测数据进行对比分析.结果表明:①衬砌台车对粉尘的扩散具有明显的阻碍效应,台车两侧游离SiO2粉尘浓度值出现了明显的分界.②单纯压入式通风条件下,部分高浓度游离SiO2粉尘在非爆破端循环停留时间较长,通风一段时间后少量高浓度的游离SiO2粉尘穿过台车在非爆破端循环停留形成簇团效应,未进入斜井进行排放.③压入式通风设备和除尘系统联合作业后,非爆破端游离SiO2粉尘浓度趋于0,联合作业900 s后,隧道正洞与斜井内游离SiO2粉尘浓度基本降至8 mg∕m3以下,达到规范要求.研究显示,采用离散项模型对双工作面施工隧道内游离SiO2粉尘浓度演化特征与扩散规律的模拟是可行的.压入式通风设备与除尘系统联合作业条件下游离SiO2粉尘快速进入斜井进行排放,隧道施工作业区内游离SiO2粉尘浓度在短时间内大幅下降,通风过程中粉尘运行轨迹几乎不涉及隧道非爆破端,减少了对非爆破端的污染.