CN103422877B - 一种煤矿井下通风除尘安全系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，其特征在于：两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；同时还公开了一种集成过滤除尘装置，该通风除尘安全系统可以将井下气体中的尘粒进行除去，并且对井下空气进行及时通风交换，从而既保障了煤矿安全，又优化了煤矿工人的工作气体环境以及避免了井外排出气体的对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全领域，具体涉及本发明涉及一种煤矿井下通风除尘安全系统。
背景技术
目前地下矿井通风装置大都采用机械强制通风设备，其不足之处是机械通风设备难以处理巷道中的有害气体瓦斯和粉尘等。原因是靠吹风往外吹，扬尘大，有害气体在巷道中穿行，吹风设备运转时产生大量的热量、磁场和震动，形成热力障碍，使洞外空气不能顺畅地进入巷道中，巷道中的有害气体和粉尘不能及时全部排出到洞外，对工人身体健康造成影响，降低了矿工的体能，也就降低了矿山的生产效率，存在安全隐患。尤其是在采煤初期，在没有通风巷道的掘进工作中最易发生瓦斯爆炸。同时，吹风设备造成能耗高、噪音大、维修费用等，增加了企业生产的成本。由于吹风设备存在多个接电点，造成起火的几率也相应比较高，因此存在一定的安全隐患。现行通风设备大多是接力式的通风系统，有一台设备发生故障时，整个通风系统处于瘫痪状态，影响生产和安全。
煤矿中粉尘的存在对于煤矿安全存在巨大隐患，为了满足煤矿安全的需要，目前符合安全标准的的煤矿均设置有用于保证煤矿安全的集成过滤除尘装置。
目前的除尘和通风设备大多数采用以水为主的湿式除尘技术，例如：洒水喷雾、水幕，降尘，脉冲喷吹袋式除尘设备，静电除尘等。湿式除尘因为体积较小，简单易行设备成本低而普遍采纳。但湿式除尘的处理风量小，雾化不好，除尘效率不高。并且水雾影响视线，排放的污水影响施工和清渣运输。而静电除尘有超高压静电，在潮湿的隧道施工环境中实用有一定的危险性，并且占地面积相对较大。脉冲喷吹袋式除尘设备一般采用布袋式滤袋为滤料，雾尘极易积于滤袋表面不容易剥落，引起滤料透气率下降，而且即便采用脉冲喷吹清洗系统，在隧道潮湿环境中清灰还是不够彻底。并且，对含静电粉尘环境中袋式滤料很难处理静电粉尘爆燃问题，为此个别场所还采用普通抗静电过滤组件接地使用，但滤筒整个表面覆有导电炭黑浆，导致粉尘颗粒极易粘附在导电炭黑浆涂层上，使得过滤器很短时间内被堵塞滤料使用寿命短，透气率小，压降大，过滤效果一般。并且以往工业用除尘设备设计中很少考虑粉尘中含有的潮气处理和大颗粒粉尘的预处理系统，在大负压作用下有很大弊端。
发明内容
本发明的目的在于提出煤矿井下通风除尘安全系统；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在而波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有集成过滤除尘装置(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出。
更进一步地，所述第一波纹管和第二波纹管与三通、吸风集成过滤除尘装置均为气密性连接。
更进一步地，在第一波纹管和/或第二波纹管的三通处设置有能够自动控制的开关密封门，所述密封门可以阻断三通与波纹管外界相通，当需要或不需要气体流动时，该密封门通过控制单元可以开启或关闭。
更进一步地，在第一波纹管和/或第二波纹管上设置有若干个气体和/或粉尘探测器，用于检测矿井内气体是否符合要求。
更进一步地，所述煤矿井下通风除尘安全系统含有一控制单元，其用于接受气体和/或粉尘探测器的信号，并通过与预设值进行比较，经过判断不符合要求时，其控制相应的三通处的密封门、排风装置、吸风装置、集成过滤除尘装置和放风装置的开关与工作。
更进一步地，所述的集成过滤除尘装置包括风机、壳体、吸附过滤部件、水汽除尘部件、布袋除尘部件以及粉尘入口，从粉尘入口后依次排布水汽除尘部件、布袋除尘部件、风机和吸附过滤部件，所述壳体位于整个集成过滤除尘装置外侧；
所述水汽除尘部件用于将从粉尘入口收集到集成过滤除尘装置中的粉尘进行水汽初步除尘；
所述布袋除尘部件用于将经过水汽除尘部件处理后依然存在于气体中的尘粒进行布袋除尘；
所述风机用于将第二波纹管中的含尘气体吸入到集成过滤除尘装置中；
所述吸附过滤部件将流过布袋除尘器后的气体中残余的粒径较小的尘粒进行深度除尘。
所述吸附过滤部件的过滤膜为层状结构，分别由外层、里层和中间层构成，所述中间层包含过滤网层；所述过滤网层包含第一蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的第一固载纳米二氧化钛滤网层、位于所述第一固载纳米二氧化钛滤网层另一侧的第二蜂窝状光触媒滤网层以及位于所述第二蜂窝状光触媒滤网层另一侧的第二固载纳米二氧化钛滤网层，所述第一蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.8~1mm，厚度为0.5~0.8mm；第二蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.68~0.96mm，厚度为0.6~0.9mm；所述第一固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为52~63%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性肽的体积含量为66~68%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的另一侧还设置有静电驻极纤维网，所述静电驻极纤维网为通过聚丙烯改性的静电驻极纤维网；
所述吸附过滤部件的过滤膜外侧设置金属框架，用于固定所述过滤膜，所述金属框架为插片式，从而当不需要吸附过滤部件的过滤膜时，直接将所述金属框架插片拔起，从而使得处理的气体不通过所述过滤膜。
更进一步地，所述静电驻极纤维网的厚度为180~320μm；所述蜂窝状光触媒滤网层为铝质蜂窝材料。
更进一步地，所述水汽除尘部件内部具有与含有粉尘气体平行布置的通水管道，所述通水管道上设置喷嘴。
更进一步地，所述水汽除尘部件内部具有与含有粉尘气体平行布置的两组通水管道，每组所述通水管道上设置5个喷嘴。
更进一步地，所述粉尘入口内部设置有喷嘴，所述喷嘴朝向含有粉尘的气体喷射水雾。
更进一步地，所述吸附过滤部件的过滤膜垂直于含有粉尘气体的流动方向设置。
更进一步地，所述波纹管上部分地或全部涂覆有自发光涂料。
本发明的效果在于：
通过采用波纹管在煤矿井下进行通风除尘，施工简单方便，更换维修也容易，同时也不会受到井下形状的影响，而在波纹管外涂覆有自发光涂料，可以在出现安全事故的时候，使得井下的人员根据波纹管上的光亮找到井口，在波纹管内还可以设置有一个独立地输送水管，其用于在遇到矿难的时候，通过该水光输送水或者营养液，方便被困人员自救。另外，两条平行的波纹管对称设置有进风口和出风口，其换气效率高，同时通过密封门的不同时开关，对检测到污染严重或者气体不符合要求的区域有针对性的进行换气和除尘，其效率是常规换气除尘设备的2-4倍。同时，在第二波纹管出口处设置具有特定过滤膜的吸附过滤部件，从而极大的强化了除尘效果，将以往难以除去的微小尘粒进行了收集除去，保证了排出去的气体的洁净，对环境友好。并且设置吸附过滤部件的过滤膜是可抽取性的，当尘粒较大较多（如钻杆工作时）时，开启水汽除尘部件，且设置喷嘴具有高水压，这时通过水汽除尘部件即可以大幅除去尘粒，布袋除尘部件配合使用，而将过滤膜抽取出来，避免尘泥堵塞过滤膜；而当日常工作时，不开启水汽除尘部件或将喷嘴设置为低水压喷雾状态，从而保证工作环境的安全和无尘。设置抗静电滤筒，且使方格方向与加工方向呈45~49度角，保证了矿内除静电的需求，由于矿内很多危险均由静电导致的，从而通过将矿内气体通过抗静电滤筒，避免了产生静电的危险；特别的是将其设置为使方格方向与加工方向呈45~49度角，尤其是45度角，申请人惊奇的发现，其技术效果出奇的好。
附图说明
图1为煤矿井下通风除尘安全系统示意图。
图2为实施例2的本发明集成过滤除尘装置示意图；
图3为吸附过滤部件的过滤膜的层状结构示意图；
其中：81，粉尘入口；82，壳体；83，水汽除尘部件；84布袋除尘部件；85，风机；86，吸附过滤部件；87，气体出口；88，粉尘入口处的喷嘴；89，水汽除尘部件下侧通水管道的喷嘴；810，水汽除尘部件上侧通水管道的喷嘴；811，吸附过滤部件的过滤膜；812，第一蜂窝状光触媒滤网层；813，第一固载纳米二氧化钛滤网层；814，第二蜂窝状光触媒滤网层；815，第二固载纳米二氧化钛滤网层。
具体实施方式
实施例1
图1为本发明的一种煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在而波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有集成过滤除尘装置(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出。
所述第一波纹管和第二波纹管与三通、吸风集成过滤除尘装置均为气密性连接。
实施例2
如图2所示，为日常工作状态的本发明集成过滤除尘装置，本发明煤矿安全用集成过滤除尘装置，所述集成过滤除尘装置包括风机、壳体、吸附过滤部件、水汽除尘部件、布袋除尘部件以及粉尘入口；
从粉尘入口后依次排布水汽除尘部件、布袋除尘部件、风机和吸附过滤部件，所述壳体位于整个集成过滤除尘装置外侧；
所述水汽除尘部件用于将从粉尘入口收集到集成过滤除尘装置中的粉尘进行水汽初步除尘；所述布袋除尘部件用于将经过水汽除尘部件处理后依然存在于气体中的尘粒进行布袋除尘；
所述风机用于将第二波纹管境中的含尘气体吸入到集成过滤除尘装置中，风机为罗茨风机；
所述吸附过滤部件将流过布袋除尘器后的气体中残余的粒径较小的尘粒进行深度除尘。
所述吸附过滤部件的过滤膜为层状结构，分别由外层、里层和中间层构成，所述中间层包含过滤网层；所述过滤网层包含第一蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的第一固载纳米二氧化钛滤网层、位于所述第一固载纳米二氧化钛滤网层另一侧的第二蜂窝状光触媒滤网层以及位于所述第二蜂窝状光触媒滤网层另一侧的第二固载纳米二氧化钛滤网层，所述第一蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.9mm，厚度为0.7mm；第二蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.82mm，厚度为0.75mm；所述第一固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为58%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性肽的体积含量为67%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的另一侧还设置有静电驻极纤维网，所述静电驻极纤维网为通过聚丙烯改性的静电驻极纤维网；所述静电驻极纤维网的厚度为280μm；所述蜂窝状光触媒滤网层为铝质蜂窝材料；所述吸附过滤部件的过滤膜外侧设置金属框架，用于固定所述过滤膜；
其后还设置抗静电滤筒，所述抗静电滤筒采用聚醚砜材料为基材，把导电碳黑浆用热吸附工艺以方格网阵形式印制到所述基材的两面，并使方格方向与加工方向呈48度角。
所述水汽除尘部件内部具有与含有粉尘气体平行布置的通水管道，所述通水管道为上下两根，上面的管道喷嘴设置为向下喷射水雾，下面的管道设置为向上喷射水雾。其中包括粉尘入口和通水管道上的所有喷嘴均低压喷雾，其作用为初步降尘和湿润尘粒；还具有气体出口。所述集成过滤除尘装置在粉尘入口外侧设置瓦斯在线检测报警装置。本实施例的所用动作为手动控制。
通过本实施例处理的日常工作状态下的粉尘，远远满足煤矿安全的粉尘要求，可以达到室外达标呼吸的粉尘，既保证了煤矿安全，又保证了煤矿的工作环境，对矿下工作的工人呼吸环境进行了改善；同时为了进一步保证煤矿安全，还设置了防止静电产生的装置，进一步的消除了煤矿安全隐患。
实施例3：
如图3所示的所述吸附过滤部件的过滤膜为层状结构，分别由外层、里层和中间层构成，所述中间层包含过滤网层；所述过滤网层包含第一蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的第一固载纳米二氧化钛滤网层、位于所述第一固载纳米二氧化钛滤网层另一侧的第二蜂窝状光触媒滤网层以及位于所述第二蜂窝状光触媒滤网层另一侧的第二固载纳米二氧化钛滤网层，所述第一蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.98mm，厚度为0.88mm；第二蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.79mm，厚度为0.89mm；所述第一固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为62%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性肽的体积含量为67.5%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的另一侧还设置有静电驻极纤维网，所述静电驻极纤维网为通过聚丙烯改性的静电驻极纤维网；所述吸附过滤部件的过滤膜外侧设置金属框架，用于固定所述过滤膜，所述金属框架为插片式，从而当不需要吸附过滤部件的过滤膜时，直接将所述金属框架插片拔起，从而使得处理的气体不通过所述过滤膜。所述静电驻极纤维网的厚度为305μm；所述蜂窝状光触媒滤网层为铝质蜂窝材料。
通过上述设置，通过采用波纹管在煤矿井下进行通风除尘，施工简单方便，更换维修也容易，同时也不会受到井下形状的影响，而在波纹管外涂覆有自发光涂料，可以在出现安全事故的时候，使得井下的人员根据波纹管上的光亮找到井口，在波纹管内还可以设置有一个独立地输送水管，其用于在遇到矿难的时候，通过该水光输送水或者营养液，方便被困人员自救。另外，两条平行的波纹管对称设置有进风口和出风口，其换气效率高，同时通过密封门的不同时开关，对检测到污染严重或者气体不符合要求的区域有针对性的进行换气和除尘，其效率是常规换气除尘设备的2-4倍。同时，在第二波纹管出口处设置具有特定过滤膜的吸附过滤部件，从而极大的强化了除尘效果，将以往难以除去的微小尘粒进行了收集除去，保证了排出去的气体的洁净，对环境友好。并且设置吸附过滤部件的过滤膜是可抽取性的，当尘粒较大较多（如钻杆工作时）时，开启水汽除尘部件，且设置喷嘴具有高水压，这时通过水汽除尘部件即可以大幅除去尘粒，布袋除尘部件配合使用，而将过滤膜抽取出来，避免尘泥堵塞过滤膜；而当日常工作时，不开启水汽除尘部件或将喷嘴设置为低水压喷雾状态，从而保证工作环境以及排出气体的安全和无尘。可以尽量多的除去矿下的粉尘颗粒，可以使得矿下工作环境达到室外呼吸空气标准。同时，本发明的矿用集成过滤除尘装置除了可以用于煤矿保证其安全外，还适用于其他矿下工作环境。
Claims (7)
1.一种煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，其特征在于：两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有集成过滤除尘装置(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出；
所述的集成过滤除尘装置包括风机、壳体、吸附过滤部件、水汽除尘部件、布袋除尘部件以及粉尘入口，其特征在于：
从粉尘入口后依次排布水汽除尘部件、布袋除尘部件、风机和吸附过滤部件，所述壳体位于整个集成过滤除尘装置外侧；
所述水汽除尘部件用于将从粉尘入口收集到集成过滤除尘装置中的粉尘进行水汽初步除尘；
所述布袋除尘部件用于将经过水汽除尘部件处理后依然存在于气体中的尘粒进行布袋除尘；
所述风机用于将第二波纹管中的含尘气体吸入到集成过滤除尘装置中；
所述吸附过滤部件将流过布袋除尘器后的气体中残余的粒径较小的尘粒进行深度除尘；
所述吸附过滤部件的过滤膜为层状结构，分别由外层、里层和中间层构成，所述中间层包含过滤网层；所述过滤网层包含第一蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的第一固载纳米二氧化钛滤网层、位于所述第一固载纳米二氧化钛滤网层另一侧的第二蜂窝状光触媒滤网层以及位于所述第二蜂窝状光触媒滤网层另一侧的第二固载纳米二氧化钛滤网层，所述第一蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.8~1mm，厚度为0.5~0.8mm；第二蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.68~0.96mm，厚度为0.6~0.9mm；所述第一固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为52~63%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性肽的体积含量为66~68%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆；所述第二固载纳米二氧化钛滤网层的另一侧还设置有静电驻极纤维网，所述静电驻极纤维网为通过聚丙烯改性的静电驻极纤维网；
所述吸附过滤部件的过滤膜外侧设置金属框架，用于固定所述过滤膜，所述金属框架为插片式，从而当不需要吸附过滤部件的过滤膜时，直接将所述金属框架插片拔起，从而使得处理的气体不通过所述过滤膜；
所述粉尘入口内部设置有喷嘴，所述喷嘴朝向含有粉尘的气体喷射水雾；
所述吸附过滤部件的过滤膜垂直于含有粉尘气体的流动方向设置。
2.如权利要求1所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：在第一波纹管和/或第二波纹管的三通处设置有能够自动控制的开关密封门，所述密封门可以阻断三通与波纹管外界相通，当需要或不需要气体流动时，该密封门通过控制单元可以开启或关闭。
3.如权利要求2所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：在第一波纹管和/或第二波纹管上设置有若干个气体和/或粉尘探测器，用于检测矿井内气体是否符合要求。
4.如权利要求3所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：所述煤矿井下通风除尘安全系统含有一控制单元，其用于接受气体和/或粉尘探测器的信号，并通过与预设值进行比较，经过判断不符合要求时，其控制相应的三通处的密封门、排风装置、吸风装置、集成过滤除尘装置和放风装置的开关与工作。
5.根据权利要求4所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述静电驻极纤维网的厚度为180~320μm；所述蜂窝状光触媒滤网层为铝质蜂窝材料。
6.根据权利要求5所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述水汽除尘部件内部具有与含有粉尘气体平行布置的通水管道，所述通水管道上设置喷嘴。
7.根据权利要求6所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述水汽除尘部件内部具有与含有粉尘气体平行布置的两组通水管道，每组所述通水管道上设置5个喷嘴。
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