CN103912277A - 一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法，该装置主要包括掘进机高效喷雾降尘模块和皮带输送机喷雾降尘模块和回风巷自动喷雾降尘模块，掘进机高效喷雾降尘模块包括油压-水压转换装置和风水联动喷雾装置，皮带输送机喷雾降尘模块包括煤岩运输自动喷雾装置，回风巷自动喷雾降尘模包括粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置。本发明通过对综掘机截割头处、煤岩皮带运输处及回风巷到处粉尘加以有效控制，能搞有效地减少综掘工作面作业时产生的粉尘，成本低，安全可靠，对于控制尘肺病发病率和煤尘爆炸事故，加强煤矿劳动保护、搞好安全文明尘产、加速煤炭工业持续稳定的发展具有重要的现实意义。

Description

一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法

技术领域

本发明属于煤矿工程技术领域，涉及一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法。

背景技术

在煤矿生产过程中，粉尘是困扰着安全生产的重大灾害之一。产尘是煤炭破碎过程中的固有特性，掘进机掘进巷道的作业过程即是一个产尘过程，而且巷道掘进通风距离长，粉尘不易排除。它不仅严重影响煤矿的生产安全，而且严重威胁矿工的身体健康。在巷道掘进过程中对作业产生的粉尘，如不采取防尘措施，会导致工人得矽肺病或煤肺病，甚至可能导致煤尘爆炸事故的发生，直接影响矿井安全生产和效益。因此，有效控制和降低综掘工作面粉尘浓度，杜绝煤尘事故，对促进煤矿安全生产、保障职工健康具有重大意义。

综掘工作面产尘的环节有掘进机截割头强力截割煤岩、煤岩下落或顶板局部冒落、装运或运载煤岩、机器搬运和清帮支护，以及通风吹扬起来的粉尘等。其中掘进机截割头强力截割煤岩，运输机运煤，以及转载点落煤是主要的产尘环节。

在煤矿综掘工作面粉尘防治工作中，喷雾降尘是重要一环。通过调研发现，我国现有的掘进机喷雾降尘方法和降尘设备普遍存在的问题是降尘效率不高，呼吸性粉尘和全尘的沉降率低。主要原因是喷雾系统设计及参数不尽合理，影响了喷雾降尘效果。

掘进机喷雾降尘现有技术中，煤矿综掘工作面粉尘控制方法主要是将高压水泵、水箱、防爆电机、开关等装置放置在一个平板车上，在掘进机和转载机后面，与掘进机并行，通过高压水泵获得高压水。这种方法的特点是装置放置在滑靴上，跟着掘进机、转载机拖曳行进。缺点是距离远，操作不便，体积大，流量不可调节；或者是将高压水泵、水箱、防爆电机、开关等放在掘进机机身上。通过高压水泵获得高压水。这种方案的缺点是喷雾装置体积大，重量重，操作不便，流量不可调节。

皮带输送机及转载点喷雾降尘现有技术中，主要是喷雾洒水抑尘，除尘器除尘等。其中，除尘器除尘具有很高的除尘效率，但是除尘器除尘一次性投资高、运行维护费用高、体积大，较笨重，且对周围环境要求高，相比较洒水抑尘由于投资小，运行维护量很小，而且抑尘效率也不错，在当今皮带运输系统中广为运用。以往皮带输送机喷雾降尘都是使用手动喷雾，但什么时候打开喷雾，由谁负责开关喷雾，责任始终落不到实处，致使使用不正常。因而存在运输过程中喷雾不能及时打开，降尘效果不佳；皮带停止运行(或无煤)时关闭不及时，造成皮带打滑，煤仓因不跑煤而跑仓等问题。

煤矿在对产尘源及运煤过程中产生的粉尘加以控制后，综掘工作面回风流中依然有粉尘存在，煤矿采掘工作面面回风巷道中均按规定安设了净化水幕，用来净化风流，改善作业场所劳动卫生条件，但什么时候打开喷雾，由谁负责开关喷雾，责任始终落不到实处，致使使用不正常，防尘效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法。其具体技术方案为：

一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置，主要包括掘进机高效喷雾降尘模块1和皮带输送机喷雾降尘模块2和回风巷自动喷雾降尘模块3，掘进机高效喷雾降尘模块1包括油压-水压转换装置4和风水联动喷雾装置5，皮带输送机喷雾降尘模块2包括煤岩运输自动喷雾装置6，回风巷自动喷雾降尘模块3包括粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置7。

掘进机高效喷雾降尘模块中油压-水压转换装置4安装在掘进机上，使用掘进机上的液压油，利用掘进机提供高压液压油，通过压力流量控制阀控制液压水泵8，静压水或低压水通过进水管路9、水减压阀及水质过滤器流入液压水泵8，掘进机高压油通过输油管路10流入液压水泵8，液压水泵8将高压油的能量转化成高压水，高压水通过出水管路11流出后接入喷雾装置，而掘进机液压油通过出油管路12流回掘进机油箱。高压水出水管路11与井下供风管路13分别通过供水接头14和供风接头15共同与喷雾装置相连，实现风水联动喷雾，增加雾化效果。喷雾装置包括喷雾管路16、三维立体喷雾架17和若干喷嘴18，掘进机高效喷雾降尘模块1与掘进机截割头19同步开停，实现自动喷雾降尘。

皮带输送机喷雾降尘模块是在运输皮带28上方设置喷雾水管20，为节省用水量，每隔5m设置一横向水管21，喷雾水管20上安装若干喷头22。喷雾水管通过液压枪23与矿井供水管网24相连，液压枪扳机25处连接一挡板26，当煤岩27经过皮带28时触碰挡板26，挡板26被抬起，既而触发液压枪弹簧开关29，喷雾自动打开，同时皮带28上煤岩27量越多挡板26抬起幅度越大，喷雾量相应增大，起到自动控制喷雾大小的目的。

回风巷自动喷雾降尘模块是当风流经过粉尘浓度传感器30时，粉尘浓度传感器30检测到粉尘浓度超过设定的某一限值，粉尘浓度传感器30的电流信号输入给主控制箱31，主控制箱31按设置的浓度(如设定为60mg／m³)进行判断，主控制箱31会启动隔爆开关32，使弧形喷雾架33连接到高压水站35，对该位置的风流进行喷雾降尘。粉尘浓度传感器30检测到粉尘浓度低于设定限值时，主控制箱31关闭隔爆开关32，喷雾自动关闭。为方便在喷雾时人员或矿车等能够通过，喷雾架33两侧设有红外线传感器34，当有人员或矿车等通过时，红外线传感器34发出信号，使电路产生一个弱电流，经放大送至主控制箱20控制隔爆开关32工作，喷雾关闭，人员或矿车等经过后，喷雾重新开启。

掘进机高效喷雾降尘模块中油压-水压转换装置主要技术指标：输入油压8～12MPa，输入油量50～70L／min(掘进机提供)，输入水压<1MPa(经水减压阀减压)，输出喷雾水压10～15MPa，输出喷雾水流量30～50L／min，每个喷雾器喷雾角60°，有效射程2～4m，雾化粒度30～150μm，雾粒速度25～35m／s。

皮带输送机喷雾降尘模块中喷雾水管在运输皮带上方600mm处设置，每隔5m或每隔3个喷头(每个喷头相距1.5m)设置一横向喷雾水管，长度覆盖皮带全断面，横向喷雾水管一般安装4个喷头。液压枪扳机处链接的的挡板通常为废旧皮带所制，一般取500×200mm为宜。

回风巷自动喷雾降尘模块中喷雾支架采用弧形喷雾架，设置喷头个数为7个。喷雾用水由小型高压水站提供。

一种煤矿井下综掘巷道高效降尘方法，包括以下步骤：

(1)掘进机高效喷雾降尘模块通过油压-水压转换装置获得高压水，并结合矿井供风管路产生风水联动喷雾，通过立体喷雾架形成立体喷射，三维笼罩截割头，有效控制掘进机截割头截割煤岩时产生的粉尘；

(2)皮带输送机喷雾降尘模块通过煤岩运输自动喷雾装置有效控制和降低皮带运输煤岩时产生的粉尘；

(3)对产尘源及运煤过程中产生的粉尘加以控制后，综掘工作面回风流中依然有粉尘存在，回风巷自动喷雾降尘模块通过粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置有效控制综掘工作面回风流中的粉尘，净化风流。

进一步优选，步骤(1)中所述掘进机高效喷雾降尘模块中水质经过多级精过滤，使喷雾器不易堵塞，保证正常工作；水雾的喷射不是平面的，而是成立体喷射，三维笼罩截割头；风水联动喷雾，是雾化效果得到增强；水压力和水流量可任意调节，从而调节水雾密度，掘进机司机可根据水雾和降尘状况的调节，达到既要降尘效率高又要视线好的目的，并且适应煤巷、半煤巷、或岩巷的水雾要求。煤巷水雾可以大些而半煤巷水雾适量小些；降尘装置与掘进机截割头同步开停，实现自动喷雾降尘。

皮带输送机喷雾模块应使用2MPa的压力呈水雾状喷出；落煤处喷雾的中心线应垂直于散煤下落的抛出方向。

回风巷喷雾模块喷雾效果应覆盖整个巷道断面。另外，粉尘浓度传感器的频率信号可以输入给煤矿安全监测系统分站，通过分站送到地面监控主机，实现对主控制箱的远程监测和控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)油压-水压转换装置体积很小，重量轻，油压-水压转换效率高，不影响掘进机工作。

(2)掘进机司机可任意调节掘进机喷雾的水压力和水流量，达到既要降尘效率高又要视线好的目的。

(3)风水联动喷雾，雾化效果好。

(4)三维立体喷雾，笼罩截割头。

(5)皮带输送机喷雾自动控制喷雾大小，安全可靠，成本低。

(6)粉尘超限自动喷雾降尘系统设计根据人机工程原理，减轻人员劳动强度，安全可靠。

本发明通过对综掘机截割头处、煤岩皮带运输处及回风巷到处粉尘加以有效控制，能搞有效地减少综掘工作面作业时产生的粉尘，成本低，安全可靠，对于控制尘肺病发病率和煤尘爆炸事故，加强煤矿劳动保护、搞好安全文明生产、加速煤炭工业持续稳定的发展具有重要的现实意义。

附图说明

图1为煤矿井下综掘巷道高效降尘装置及方法的系统框图；

图2为油压-水压转换装置示意图；

图3为，其中，图3a为风水联动立体喷雾俯视图，图3b为风水联动立体喷雾侧视图；

图4为煤岩运输自动喷雾装置示意图；

图5为粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

一种煤矿井下综掘巷道高效降尘方法，主要包括掘进机高效喷雾降尘模块1和皮带输送机喷雾降尘模块2和回风巷自动喷雾降尘模块3。掘进机高效喷雾降尘模块包括油压-水压转换装置4和风水联动喷雾装置5。皮带输送机喷雾降尘模块2包括煤岩运输自动喷雾装置6。回风巷自动喷雾降尘模块3包括粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置7。

掘进机高效喷雾降尘模块中油压-水压转换装置4使用掘进机上的液压油，驱动液压水泵8，获得高压水。液压水泵8因液压油在泵内循环工作，在缺水情况下不影响泵的正常工作，而且由于液压水泵8有冷却功能，故此装置在运行过程中油温不会上升。利用掘进机提供高压液压油，通过压力流量控制阀控制液压水泵8，静压水或低压水通过进水管路9、水减压阀及水质过滤器流入液压水泵8，掘进机高压油通过输油管路10流入液压水泵8，液压水泵8将高压油的能量转化成高压水，高压水通过出水管路11流出接喷雾装置，掘进机液压油通过出油管路12流回掘进机油箱。高压水出水管路11与井下供风管路13分别通过供水接头14和供风接头15共同与喷雾装置相连，实现风水联动喷雾，增加雾化效果。喷雾装置包括喷雾管路16、三维立体喷雾架17和若干喷嘴18，掘进机高效喷雾降尘模块与掘进机截割头19同步开停，实现自动喷雾降尘。

皮带输送机喷雾降尘模块是破碎的煤岩通过转载机经过皮带运煤时，容易产生煤尘，在皮带上方60cm处设置喷雾水管20，为节省用水量，每隔5m设置一横向水管21，喷雾水管20上安装若干喷头22。喷雾水管通过液压枪23与矿井供水管网24相连，液压枪扳机25处连接一挡板26，当皮带开动煤岩27经过皮带28时触碰挡板26，挡板26被抬起，既而触发液压枪弹簧开关29，喷雾自动打开，同时煤岩27量越多挡板26抬起幅度越大，喷雾量相应增大，起到自动控制喷雾大小的目的。

回风巷自动喷雾降尘模块是当风流经过粉尘浓度传感器30时，粉尘浓度传感器30检测到粉尘浓度达到档位编号设定的上限时，主控制箱31会启动隔爆开关32，使弧形喷雾架33连接到高压泵站35，对该位置的风流进行喷雾降尘。粉尘浓度传感器30检测到粉尘浓度低于同一档位编号设定的下限时，主控制箱31关闭隔爆开关32，喷雾自动关闭。为方便在喷雾时人员或矿车等能够通过，弧形喷雾架33两侧设有红外线传感器34，当有人员或矿车等通过时，红外线传感器34发出信号，使电路产生一个弱电流，经放大送至主控制箱20控制隔爆开关32工作，喷雾关闭，人员或矿车等经过后，喷雾重新开启。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种煤矿井下综掘巷道高效降尘装置，其特征在于，主要包括掘进机高效喷雾降尘模块(1)和皮带输送机喷雾降尘模块(2)和回风巷自动喷雾降尘模块(3)，掘进机高效喷雾降尘模块(1)包括油压-水压转换装置(4)和风水联动喷雾装置(5)，皮带输送机喷雾降尘模块(2)包括煤岩运输自动喷雾装置(6)，回风巷自动喷雾降尘模块(3)包括粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置(7)；

掘进机高效喷雾降尘模块中油压-水压转换装置(4)安装在掘进机上，使用掘进机上的液压油，利用掘进机提供高压液压油，通过压力流量控制阀控制液压水泵(8)，静压水或低压水通过进水管路(9)、水减压阀及水质过滤器流入液压水泵(8)，掘进机高压油通过输油管路(10)流入液压水泵(8)，液压水泵(8)将高压油的能量转化成高压水，高压水通过出水管路(11)流出后接入喷雾装置，而掘进机液压油通过出油管路(12)流回掘进机油箱；高压水出水管路(11)与井下供风管路(13)分别通过供水接头(14)和供风接头(15)共同与喷雾装置相连，实现风水联动喷雾，增加雾化效果；喷雾装置包括喷雾管路(16)、三维立体喷雾架(17)和若干喷嘴(18)，掘进机高效喷雾降尘模块(1)与掘进机截割头(19)同步开停，实现自动喷雾降尘；

皮带输送机喷雾降尘模块是在运输皮带(28)上方设置喷雾水管(20)，为节省用水量，每隔5m设置一横向水管(21)，喷雾水管(20)上安装若干喷头(22)；喷雾水管通过液压枪(23)与矿井供水管网(24)相连，液压枪扳机(25)处连接一挡板(26)，当煤岩(27)经过皮带(28)时触碰挡板(26)，挡板(26)被抬起，既而触发液压枪弹簧开关(29)，喷雾自动打开，同时皮带(28)上煤岩(27)量越多挡板(26)抬起幅度越大，喷雾量相应增大，起到自动控制喷雾大小的目的；

回风巷自动喷雾降尘模块是当风流经过粉尘浓度传感器(30)时，粉尘浓度传感器(30)检测到粉尘浓度超过设定的某一限值，粉尘浓度传感器(30)的电流信号输入给主控制箱(31)，主控制箱(31)按设置的浓度进行判断，主控制箱(31)会启动隔爆开关(32)，使弧形喷雾架(33)连接到高压水站(35)，对该位置的风流进行喷雾降尘；粉尘浓度传感器(30)检测到粉尘浓度低于设定限值时，主控制箱(31)关闭隔爆开关(32)，喷雾自动关闭；为方便在喷雾时人员或矿车等能够通过，喷雾架(33)两侧设有红外线传感器(34)，当有人员或矿车等通过时，红外线传感器(34)发出信号，使电路产生一个弱电流，经放大送至主控制箱(20)控制隔爆开关(32)工作，喷雾关闭，人员或矿年经过后，喷雾重新开启。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下综掘巷道高效降尘装置，其特征在于，掘进机高效喷雾降尘模块中油压-水压转换装置主要技术指标：输入油压8～12MPa，输入油量50～70L／min，输入水压<1MPa，输出喷雾水压10～15MPa，输出喷雾水流量30～50L／min，每个喷雾器喷雾角60°，有效射程2～4m，雾化粒度30～150μm，雾粒速度25～35m／s。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下综掘巷道高效降尘装置，其特征在于，皮带输送机喷雾降尘模块中喷雾水管在运输皮带上方600mm处设置，每隔5m或每隔3个喷头，设置一横向喷雾水管，长度覆盖皮带全断面，横向喷雾水管安装4个喷头，液压枪扳机处链接的的挡板通为废旧皮带所制，挡板的尺寸为500×200mm。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下综掘巷道高效降尘装置，其特征在于，回风巷自动喷雾降尘模块中喷雾支架采用弧形喷雾架，设置喷头个数为7个。

5.一种煤矿井下综掘巷道高效降尘方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)掘进机高效喷雾降尘模块通过油压-水压转换装置获得高压水，并结合矿井供风管路产生风水联动喷雾，通过立体喷雾架形成立体喷射，三维笼罩截割头，有效控制掘进机截割头截割煤岩时产生的粉尘；

(2)皮带输送机喷雾降尘模块通过煤岩运输自动喷雾装置有效控制和降低皮带运输煤岩时产生的粉尘；

(3)对产尘源及运煤过程中产生的粉尘加以控制后，综掘工作面回风流中依然有粉尘存在，回风巷自动喷雾降尘模块通过粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置有效控制综掘工作面回风流中的粉尘，净化风流。

6.根掘权利要求5所述的煤矿井下综掘巷道高效降尘方法，其特征在于，步骤(1)中所述掘进机高效喷雾降尘模块中水质经过多级精过滤，使喷雾器不易堵塞，保证正常工作；水雾的喷射不是平面的，而是成立体喷射，三维笼罩截割头；风水联动喷雾，是雾化效果得到增强；水压力和水流量可任意调节，从而调节水雾密度，掘进机司机可根据水雾和降尘状况的调节，达到既要降尘效率高又要视线好的目的，并且适应煤巷、半煤巷、或岩巷的水雾要求，降尘装置与掘进机截割头同步开停，实现自动喷雾降尘；

步骤(2)中所述皮带输送机喷雾模块应使用2MPa的压力呈水雾状喷出；落煤处喷雾的中心线应垂直于散煤下落的抛出方向；

步骤(3)中所述回风巷喷雾模块喷雾效果应覆盖整个巷道断面，粉尘浓度传感器的频率信号输入给煤矿安全监测系统分站，通过分站送到地面监控主机，实现对主控制箱的远程监测和控制。