CN101761337A - 一种综掘面空气幕封闭除尘系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综掘面空气幕封闭除尘系统，其包括综掘机机体，该综掘机机体上设置有空气幕产生装置，该空气幕产生装置位于该综掘机机体的掘进迎头与该综掘机的司机之间，其能向该综掘机机体左右两侧以及竖直向上方向喷射气流，形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容纳综掘机机体掘进时产生粉尘的封闭空间；该综掘机机体上还设置有用于吸走该封闭空间内粉尘的除尘装置。本发明在综掘机机体上设置空气幕产生装置与除尘装置，使粉尘被有效封闭在一个无人作业的空间内，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响，操作人员能够清晰的看到掘进程度，提高了作业的安全性。

Description

一种综掘面空气幕封闭除尘系统
技术领域
本发明涉及煤矿掘进工作面综掘机除尘领域，尤其涉及一种综掘面空气幕封闭除尘系统。
背景技术
随着掘进工作面生产现场综合机械化程度的不断提高，生产现场的产尘量也急剧增加，据实测，在不采用任何防尘措施的情况下，综采工作面迎头的粉尘浓度为1200-1500mg/m3，个别高达3000mg/m3左右。大量粉尘的存在，不仅污染环境，危害作业人员身心健康，而且由于煤尘具有爆炸性，严重影响着矿井的安全生产。
传统的综采工作面防尘主要是采用综掘机内外喷雾、综掘机液压除尘风机以及除尘器的抽尘净化系统，但是，传统除尘技术有较多的缺陷和和局限性，远远不能满足综采工作面有效防尘的需要。目前，世界各国在综采工作面方面做了大量的研究，并取得了较大的成果，初步形成了以封闭控尘和吸尘除尘相结合的综合防尘技术，但是现有的综掘面封闭控尘和除尘技术仍有较多的不足，仍不能有效地降低工作面现场粉尘浓度。封闭控尘技术主要采用挡尘帘和以附壁效应为基础的空气幕。挡尘帘封尘装置结构复杂，易被巷道碰刮变形，影响司机视线和作业空间，妨碍操作人员行走和作业，操作和维护较麻烦，以附壁效应为基础的空气幕是在掘进机的一侧喷射出气流，形成空气幕，但形成巷道全断面的空气幕的难度较大，不能很好的将迎头粉尘与掘进机司机隔离。现有的吸尘除尘技术主要是采用综掘机液压除尘风机以及除尘器的抽尘净化系统，由于现有的吸尘口设计不合理，多是只对综掘机前部粉尘进行吸入，而对综掘机前部以外的粉尘吸入较少，导致对迎头的吸尘效果不理想。现有除尘风机多不安装消音装置，安装消音装置的结构也较为复杂，维护困难，故障率较高，致使掘进工作面的噪音较大，严重影响了现场作业人员的身心健康，而且给生产带来了严重的安全隐患，影响了掘进迎头的施工质量。由此可见，现有技术有待于更进一步的改进。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中的缺陷提供一种综掘面空气幕封闭除尘系统，对现有技术中的综掘机进行科学合理的改进，以提高对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少对操作人员视线的影响。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种综掘面空气幕封闭除尘系统，其包括综掘机机体，其中，该综掘机机体上设置有空气幕产生装置，该空气幕产生装置位于该综掘机机体的掘进迎头与该综掘机的司机之间，其能向该综掘机机体左右两侧以及竖直向上方向喷射气流，形成一与该综掘机掘进方向垂直的
封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容纳综掘机机体掘进时产生粉尘的封闭空间；该综掘机机体上还设置有用于吸走该封闭空间内粉尘的除尘装置。
所述的综掘机，其中，上述空气幕产生装置包括至少一个喷嘴支撑管，该喷嘴支撑管上设置有喷嘴，该喷嘴支撑管布设在该综掘机机体的左右两侧以及该综掘机机体的顶部，该喷嘴支撑管与用于提供压缩空气的供气管路相连通。
所述的综掘机，其中，上述供气管路与井下压风管相连通，且该供气管路上设置有用于控制压缩空气流速的截止阀。
所述的综掘机，其中，上述除尘装置包括吸尘罩，该吸尘罩与旋转输风器相连通，该旋转输风气器与柔性风管相连通，该柔性风管与刚性风管相连通，该刚性风管与带有消音器的湿式振弦降尘风机相连通，且该吸尘罩设置在该空气幕产生装置与该掘进迎头之间，随该综掘机机体的截割臂一体运动。
所述的综掘机，其中，上述柔性风管设置在柔性风管支架上，该柔性分管支架设置在综掘机机体的皮带运输机之机架上；上述带有消音器的湿式振弦降尘风机设置在自移小车上，该自移小车设置有拉移连杆。
所述的综掘机，其中，上述吸尘罩设置在该综掘机机体的滚筒与该空气幕产生装置之间的护板上，位于该综掘机机体的顶部；该吸尘罩为前宽后窄的扁平结构，其内部拐弯处均为流线圆弧形，该吸尘罩的前部、顶部、两侧以及下部均设置有吸风口，且该吸尘罩的前部为斜面板，该斜面板上设置有15个-20个吸尘孔。
所述的综掘机，其中，上述喷嘴为实心圆锥喷嘴，其扩散角位于80°-120°之间，且位于上述综掘机机体顶部的喷嘴支撑管上设置有12个-20个喷嘴，位于综掘机机体两侧的喷嘴支撑管上分别设置有3个-6个喷嘴。
所述的综掘机，其中，上述综掘机机体上设置有多个喷嘴支撑管，相邻喷嘴支撑管之间存在间隔。
本发明提供的一种综掘面空气幕封闭除尘系统，在综掘机的掘进迎头与综掘机司机之间设置一空气幕产生装置，空气幕产生装置喷射气流形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容置粉尘的封闭空间，该封闭空间将综掘面得粉尘封闭住，减少了粉尘想有人作业区的扩散，并且在封闭空间内设置一除尘装置，将封闭空间内的粉尘吸走，同时使封闭空间内形成负压场，使巷道内鲜气流通过空气幕的间隙流向封闭空间，从而使粉尘被有效封闭在一个无人作业的空间内，保证了司机及作业地点粉尘浓度的降低，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响，操作人员能够清晰的看到掘进程度，提高了作业的安全性；不仅抽尘净化效率大大提高，而且降低了综掘面现场的噪声，经过现场测试得到：当综掘面迎头产尘量较大时，本发明可沉降超过95％的迎头产尘，除尘风机噪声可控制在85分贝以下，有力地保障了现场作业人员的身心健康，满足了煤矿井下巷道的安全高效掘进。
附图说明
图1是本发明中综掘面空气幕封闭除尘系统的侧视结构示意图；
图2是本发明中综掘面空气幕封闭除尘系统的俯视结构示意图；
图3是本发明中空气幕产生装置的剖面结构示意图；
图4是本发明中除尘装置的主视结构示意图；
图5是本发明中吸尘罩的主视结构示意图；
图6是本发明中吸尘罩的俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种综掘面空气幕封闭除尘系统，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种综掘面空气幕封闭除尘系统，在综掘机机体上设置空气幕产生装置与除尘装置，使粉尘被有效封闭在一个无人作业的空间内，保证了司机及作业地点粉尘浓度的降低，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响，操作人员能够清晰的看到掘进程度，提高了作业的安全性。在综掘机的机体上设置有空气幕产生装置，该综掘机机体上设置有空气幕产生装置，该空气幕产生装置位于该综掘机机体的掘进迎头与该综掘机的司机之间，其能向该综掘机机体左右两侧以及竖直向上方向喷射气流，形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容纳综掘机机体掘进时产生粉尘的封闭空间；该综掘机机体上还设置有用于吸走该封闭空间内粉尘的除尘装置。空气幕产生装置喷射气流形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容置粉尘的封闭空间，该封闭空间将综掘面得粉尘封闭住，减少了粉尘想有人作业区的扩散，并且在封闭空间内设置一除尘装置，将封闭空间内的粉尘吸走，同时使封闭空间内形成负压场，使巷道内鲜气流通过空气幕的间隙流向封闭空间，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响。
根据上述的综掘面空气幕封闭除尘系统，其各个构件的具体排布有多种组合，以下仅列举一例对其进行更进一步的描述，如图1、图2与图3所示的，空气幕产生装置包括至少一个喷嘴支撑管2，该喷嘴支撑管2围绕在该综掘机机体1的左右两侧以及该综掘机机体1的顶部，该喷嘴支撑管2与用于提供压缩空气的供气管路相连通；该喷嘴支撑管2上设置有喷嘴3，并且供气管路与井下压风管相连通，且该供气管路上设置有用于控制压缩空气流速的截止阀，用于控制喷嘴3的气流强度，并且供气管路可以为供气胶管。除尘装置包括吸尘罩4，该吸尘罩4设置在喷嘴支撑管2与该综掘机的掘进迎头14之间，随该综掘机机体1的截割臂一体运动；该吸尘罩4与旋转输风器5相连通，该旋转输风气器5与柔性风管6相连通，该柔性风管6与刚性风管7相连通，该刚性风管7与带有消音器8的湿式振弦降尘风机9相连通。柔性风管6设置在综掘机机体1的柔性风管支架10上，该柔性分管支架10设置在综掘机机体1的皮带运输机之机架11上，并且带有消音器8的湿式振弦降尘风机9设置在自移小车15上，该自移小车15设置有拉移连杆，在现有技术的情况下一般自移小车15设置在综掘机机体1的可伸缩带式输送机机尾两侧之承载架上，拉移连杆联接于桥式转载机机尾与自移小车15之间。为了更进一步提高上述综掘面空气幕封闭除尘系统的性能，将吸尘罩4设置在该综掘机机体1的滚筒与该空气幕产生装置之间的护板上，位于该综掘机机体1的顶部；该吸尘罩4为前宽后窄的扁平结构，其内部拐弯处均为流线圆弧形，该吸尘罩4的前部12、顶部、两侧以及下部均设置有吸风口，且该吸尘罩4的前部12为斜面板，该斜面板上设置有15个-20个吸尘孔13，将喷嘴3为实心圆锥喷嘴，其扩散角位于80°-120°之间，在位于综掘机机体1顶部的喷嘴支撑管2上设置有12个-20个喷嘴3，位于综掘机机体1两侧的喷嘴支撑管2上分别设置有3个-6个喷嘴，并且为了更进一步提高空气幕的密闭性，可以在综掘机机体1上设置有多个喷嘴支撑管2，相邻喷嘴支撑管2之间存在间隔。由此可知，本发明将粉尘有效封闭在一个无人作业的空间内，保证了司机及作业地点粉尘浓度的降低，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响，操作人员能够清晰的看到掘进程度，提高了作业的安全性；不仅抽尘净化效率大大提高，而且降低了综掘面现场的噪声。
本发明由空气幕产生装置和除尘装置两大部分构成，如图1、图2、图3、图4、图5与图6所示的，其工作原理大体如下：综掘机工作时打开截止阀，压缩空气由井下压气管路经供气管路、喷嘴支撑管2输送至实心圆锥喷嘴3中，压缩空气由实心圆锥喷嘴3喷出，在司机前方形成一道封闭空气幕，把掘进迎头14与司机及其后面的人员作业区隔离开，阻止截割产生的粉尘向外扩散；粉尘由布置在综掘机1顶部的吸尘罩4吸入，经旋转输风器5、柔性风管6、刚性风管7将粉尘输送至带有消音器8的湿式振弦降尘风机9内，将封闭区的粉尘抽出沉降；并借助湿式振弦除尘风机9的作用，在空气幕与综掘面之间形成的封闭区内形成一个负压场，使巷道内新鲜风流通过空气幕的间隙流向隔离区，从而使粉尘被有效封闭在一个无人作业的空间内，保证了司机及作业地点粉尘浓度的降低。由此可见，在综掘机司机前方设置空气幕产生装置，利用围绕掘进机机体1顶部及两侧方向布置的喷嘴3喷射气流，形成气流屏障，在巷道内形成可覆盖巷道断面且抗扩散能力较强的空气幕，以将掘进迎头与司机隔离，并提高了吸尘装置的吸尘效率。为了更进一步提高封闭空气幕的性能，将喷嘴3布置在综掘机机体1的顶部和两侧喷嘴支撑管2上，喷嘴支撑管2上设置有多个连接管，连接管内设置有内螺纹，喷嘴3的连接处设置有与内螺纹相适配的外螺纹，将喷嘴3与连接管拧紧即可安装在喷嘴支撑管2上，紧靠柔性风管6的两个连接管的长度高于柔性风管6的高度1-4cm，以防止柔性风管6影响空气幕对巷道全断面的覆盖。为提高阻尘效果本发明采用了实心圆锥喷气喷嘴3，扩散角为80-120°，喷嘴3的有效射程为1.5-2.5m，安装在综掘机机体1顶部的喷嘴个数为12-20个，综掘机机体1每侧安装的喷嘴个数为3-6个，喷嘴的具体个数根据巷道断面情况而定，可以对喷嘴个数进行适当调整。并且根据综采工作面现场的产尘和巷道断面等情况，还可以在综掘机机体1上设置多重喷嘴支撑管，形成多重空气幕，增强阻尘效果，一般设置1-3重喷嘴支撑管。
本发明将新型吸尘罩和湿式振弦除尘风机9相连通，新型吸尘罩4吸入的粉尘经经旋转输风器5、柔性风管6、刚性风管7连接装置进入湿式振弦除尘风机9，以有效沉降对粉尘。迎头产尘由吸尘罩4吸入，流经旋转输风器5、柔性风筒6、刚性风筒7、消音器8等设备，最后在湿式振弦除尘风机9内被捕获沉降。含尘空气由湿式振弦除尘风机9强力吸入除尘器，通过由喷雾器喷湿的振弦过滤板，附有水幕的纤维使粉尘湿润增重、凝并或滞留，同时含尘气体的冲击使纤维产生振动，强化水雾粒与气体中粉尘的碰撞，提高粉尘的捕获率，同时也提高了振弦过滤板纤维的自净能力。含尘气体经过振弦过滤板后一部分变成含水的尘粒和尘团被捕获，随水下流，并自洁振弦过滤板；其余粉尘微粒经水幕后变成湿润的尘粒和尘团，进入脱水装置处理后，污水从排污口排出，净化的空气从排风口排出。本发明中采用的湿式振弦除尘风机9的额定处理风量为200-280m3/min。并且将吸尘罩4安装于综掘机的滚筒与空气幕之间的护板上，位于掘进机机体1的顶部，通过柔性风筒6与旋转输风器5相连接，组成旋转吸尘装置，可随综掘机机体1的截割臂一同旋转或前移，保证了吸尘罩4始终与尘源保持一定的距离，可有效地吸尘。旋转吸入装置位于综掘机机体1的顶部，旋转输风器5通过柔性风筒6、刚性风筒7与带有消音器8的湿式振弦除尘风机9相连通。吸尘罩4为一种前宽后窄的扁平结构，如图4、图5与图6所示的，其宽部长度大于综掘机机体1顶部长度5-10cm，窄部长度小于综掘机机体顶部1的长度；宽部与窄部的连接部为流线形圆弧设计，吸尘罩4内各拐弯处均为流线形圆弧设计，此种类型结构降低了吸尘罩4内的局部通风阻力，减少了拐弯部位的积尘，提高了除尘效果。
并且吸尘罩4的前部12、顶部、两侧及下部均布置有吸风口，可有效吸入综掘机周围粉尘，吸尘罩4前部12为斜面设计，斜面板上均匀布置有15-20个矩形吸尘孔13，斜面板可有效增加吸尘面积，吸尘孔长为12-15cm，宽为1.5-2.5cm，孔间距为4cm，可从前部直接吸入截割头割煤产尘。吸尘罩4顶部也布置有面积为0.1-0.2m2的吸尘口，一般为矩形设计，也可设计为圆形、椭圆形等设计，吸尘孔处附有小孔径金属网。吸尘罩4两侧各布置有两个吸尘口，宽部布置的吸尘口附有小孔径金属网，窄部附有大孔径金属网；吸尘罩4下部超出护板处各布置一个吸尘口，并附有小孔径金属网，以有效吸入综掘机机体下部粉尘。吸尘口附有小孔径金属网均匀布置有孔径为1-2mm的等大小圆孔，大孔径金属网均匀布置有孔径为1-2.5cm的等大小圆孔，小孔也可为规则多边形。消音器8为圆筒状金属丝消音器，可有效降低除尘风机抽尘除尘时发出的噪声。支撑连接吸尘装置和除尘风机的柔性风管支架10安装在皮带运输机的机架11上；消音器8、湿式振弦除尘风机9设置在自移小车15上，该自移小车15设置有拉移连杆，在现有技术的情况下一般自移小车设置在可伸缩带式输送机机尾两侧的承载架上，拉移连杆联接于桥式转载机机尾与自移小车15之间。
综上所述，本发明提供的一种综掘面空气幕封闭除尘系统在综掘机的掘进迎头与综掘机司机之间设置一空气幕产生装置，空气幕产生装置喷射气流形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容置粉尘的封闭空间，减少了粉尘想有人作业区的扩散，并且在封闭空间内设置一除尘装置，将封闭空间内的粉尘吸走，同时使封闭空间内形成负压场，使巷道内鲜气流通过空气幕的间隙流向封闭空间，从而使粉尘被有效封闭在一个无人作业的空间内，保证了司机及作业地点粉尘浓度的降低，提高了对掘进迎头粉尘的吸尘效率，减少了对操作人员视线的影响，操作人员能够清晰的看到掘进程度，提高了作业的安全性，而且降低了综掘面现场的噪声。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种综掘面空气幕封闭除尘系统，其包括综掘机机体，其特征在于：该综掘机机体上设置有空气幕产生装置，该空气幕产生装置位于该综掘机机体的掘进迎头与该综掘机的司机之间，其能向该综掘机机体左右两侧以及竖直向上方向喷射气流，形成一与该综掘机掘进方向垂直的封闭空气幕，该封闭空气幕与该综掘机机体的综掘面形成一用于容纳综掘机机体掘进时产生粉尘的封闭空间；该综掘机机体上还设置有用于吸走该封闭空间内粉尘的除尘装置。
2.根据权利要求1所述的综掘机，其特征在于：上述空气幕产生装置包括至少一个喷嘴支撑管，该喷嘴支撑管上设置有喷嘴，该喷嘴支撑管布设在该综掘机机体的左右两侧以及该综掘机机体的顶部，该喷嘴支撑管与用于提供压缩空气的供气管路相连通。
3.根据权利要求2所述的综掘机，其特征在于：上述供气管路与井下压风管相连通，且该供气管路上设置有用于控制压缩空气流速的截止阀。
4.根据权利要求1或2所述的综掘机，其特征在于：上述除尘装置包括吸尘罩，该吸尘罩与旋转输风器相连通，该旋转输风气器与柔性风管相连通，该柔性风管与刚性风管相连通，该刚性风管与带有消音器的湿式振弦降尘风机相连通，且该吸尘罩设置在该空气幕产生装置与该掘进迎头之间，随该综掘机机体的截割臂一体运动。
5.根据权利要求4所述的综掘机，其特征在于：上述柔性风管设置在柔性风管支架上，该柔性分管支架设置在综掘机机体的皮带运输机之机架上；上述带有消音器的湿式振弦降尘风机设置在自移小车上，该自移小车设置有拉移连杆。
6.根据权利要求4所述的综掘机，其特征在于：上述吸尘罩设置在该综掘机机体的滚筒与该空气幕产生装置之间的护板上，位于该综掘机机体的顶部；该吸尘罩为前宽后窄的扁平结构，其内部拐弯处均为流线圆弧形，该吸尘罩的前部、顶部、两侧以及下部均设置有吸风口，且该吸尘罩的前部为斜面板，该斜面板上设置有15个-20个吸尘孔。
7.根据权利要求2或3所述的综掘机，其特征在于：上述喷嘴为实心圆锥喷嘴，其扩散角位于80°-120°之间，且位于上述综掘机机体顶部的喷嘴支撑管上设置有12个-20个喷嘴，位于综掘机机体两侧的喷嘴支撑管上分别设置有3个-6个喷嘴。
8.根据权利要求4所述的综掘机，其特征在于：上述综掘机机体上设置有多个喷嘴支撑管，相邻喷嘴支撑管之间存在间隔。
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