CN105370312B - 一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，空气幕发生筒在面向煤矿机掘工作面侧壁的区域均匀布置有多个径向导流条隙，多个径向导流条隙形成空气幕发生区域，空气幕发生筒在空气幕发生区域配置有一遮风挡板，遮风挡板上均匀布置有多个渗流条隙，空气幕发生筒在空气幕发生区域的边沿设置有滑轨，遮风挡板能沿滑轨移动；空气幕发生筒在朝向掘进机头的一端设置有调节阀门。根据巷道内的实际分风量及筒体内部风压变化，调节调节阀门的旋转角度，不断改变自动化轻质空气幕发生装置内部轴径风量比，直至径向出风量能够在巷道内形成完整、有效的空气幕，将工作面高浓度粉尘控制在掘进司机断面前部空间范围内。

Description

一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置

技术领域

本发明涉及矿用空气幕发生装置，尤其涉及一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置。

背景技术

随着我国对煤炭能源需求的增大，不仅煤矿数量增多，巷道综掘技术也在迅猛发展。综掘技术提高了工作面的推进速度，同时，也大幅度增加了工作面的粉尘浓度。据实测，综掘工作面的粉尘浓度可高达5000mg/m³，而且呼吸性粉尘所占比例接近40％。无论是全尘还是呼吸性粉尘浓度均已严重超过国家相关规定的安全标准。

国内外曾有学者提出采用“无形透明屏障”的空气幕控制粉尘扩散并进行了相关的研究应用，其工作原理是在工作面附近形成一道防尘空气幕，阻止粉尘向外扩散，再利用吸风管将含尘空气抽出。英国使用风帘(设于司机和掘进机之间)、集尘器和抽出式除尘风机等综合防尘措施，取得了一定的降尘效果。德国采用附壁风筒将沿巷道的轴向风流变成螺旋推进的均匀旋转风流，形成一道空气幕，将综掘工作面的粉尘都挤压在迎头附近形成高浓度粉尘，再利用风机将粉尘抽入除尘器进行净化处理。波兰研制出了利用涡流风筒控制迎头粉尘扩散和利用复合除尘器净化含尘气流综掘工作面综合防尘技术。随着技术的发展，空气幕控尘技术己开始应用于我国煤矿综掘工作面，但是，目前国内外已有的空气幕发生装置，普遍存在体积大、重量大、操作复杂、可控性差、无法实现径向出风与轴向出风间自由转换等缺陷。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，将工作面高浓度粉尘控制在掘进司机断面前部空间范围内。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，其包括沿煤矿机掘工作面延伸的导轨，其中，导轨上设置有能移动的空气幕发生筒，空气幕发生筒在面向煤矿机掘工作面侧壁的区域均匀布置有多个径向导流条隙，多个径向导流条隙形成空气幕发生区域，空气幕发生筒在空气幕发生区域配置有一遮风挡板，遮风挡板上均匀布置有多个渗流条隙，渗流条隙与径向导流条隙相对应，空气幕发生筒在空气幕发生区域的边沿设置有滑轨，滑轨沿空气幕发生筒轴向布置，遮风挡板与滑轨相适配，遮风挡板能沿滑轨移动；空气幕发生筒在朝向掘进机头的一端设置有调节阀门，空气幕发生筒在与调节阀门对应处设置有通风蝶阀；当遮风挡板上的渗流条隙与空气幕发生筒上的径向导流条隙相重合时，使用通风蝶阀调整调节阀门的角度，使径向导流条隙吹出风流形成的空气幕与煤矿机掘工作面侧壁构成控尘空间。

所述的自动化轻质空气幕发生装置，其中，调节阀门前方之空气幕发生筒的一端设置有第一风速传感器与风压传感器，空气幕发生筒的另一端设置有第二风速传感器。

所述的自动化轻质空气幕发生装置，其中，上述空气幕发生筒的两端分别设置有用于连接压入式柔性风筒的环形安装槽。

所述的自动化轻质空气幕发生装置，其中，上述空气幕发生筒的两端分别设置有T型连接杆，T型连接杆的竖直杆与空气幕发生筒的对应端头相连接，T型连接杆的横杆卡入导轨的滑槽内。

所述的自动化轻质空气幕发生装置，其中，空气幕发生筒上布置的径向导流条隙包括两种，第一种径向导流条隙为将空气幕发生筒一半的筒体等分为三份，分别取两端两份为径向导流条隙；第二种径向导流条隙为将空气幕发生筒一半的筒体等分为五份，分别取两端两份及中间一份为径向导流条隙；第一种径向导流条隙与第二种径向导流条隙交替布置在空气幕发生筒上。

本发明提供的一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，根据巷道内的实际分风量及筒体内部风压变化，调节调节阀门的旋转角度，不断改变自动化轻质空气幕发生装置内部轴径风量比，直至径向出风量能够在巷道内形成完整、有效的空气幕，便停止调节，开始进行机掘作业；机掘作业停止后，调节调节阀门复位，同时移动遮风挡板封堵空气幕发生筒的径向出风通道，确保巷道压风全部轴向流动至掘迎头，与此同时，工作面正常生产过程中可根据巷道情况，通过滑轨移动空气幕发生筒上的遮风挡板，在巷道内形成一定的径向风流，以改变吹向迎头的轴向风流流量，实现巷道最优分风调节，随着机掘工作面的持续推进，空气幕发生筒与机掘迎头的距离不断增大，利用导轨每隔一定时间向迎头方向移动一次空气幕发生筒，将空气幕发生筒与迎头间距离控制在一定范围内，以保障巷道内最佳控尘空气幕的形成，提高了控尘效果。

附图说明

图1是本发明中空气幕发生筒处于关闭状态的结构示意图；

图2是本发明中空气幕发生筒的左视结构示意图；

图3是本发明中遮风挡板的结构示意图；

图4是本发明中导轨的结构示意图；

图5是本发明中空气幕发生筒处于开启状态的结构示意图；

图6是本发明中空气幕控尘方法流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，如图1、图2、图3、图4与图5所示的，其包括沿煤矿机掘工作面延伸的导轨3，其中，导轨3上设置有能移动的空气幕发生筒1，空气幕发生筒1在面向煤矿机掘工作面侧壁的区域均匀布置有多个径向导流条隙4，径向导流条隙4包括两种，第一种径向导流条隙表示为4A，其为将空气幕发生筒一半的筒体等分为三份，分别取两端两份为径向导流条隙；第二种径向导流条隙表示为4B，其为将空气幕发生筒一半的筒体等分为五份，分别取两端两份及中间一份为径向导流条隙；第一种径向导流条隙与第二种径向导流条隙交替布置在空气幕发生筒1上，第一种径向导流条隙与第二种径向导流条隙的宽度均为0.05m，相邻第一种径向导流条隙与第二种径向导流条隙的间隔距离为0.05m，使空气幕发生筒1产生的空气幕更均匀，拓展了空气幕的覆盖面积。

而且多个径向导流条隙4形成空气幕发生区域，空气幕发生筒1在空气幕发生区域配置有一遮风挡板2，遮风挡板2上均匀布置有多个渗流条隙10，渗流条隙10与径向导流条隙4相对应，空气幕发生筒1在空气幕发生区域的边沿设置有滑轨9，滑轨9沿空气幕发生筒1轴向布置，遮风挡板2与滑轨9相适配，遮风挡板2能沿滑轨9移动，进而实现了渗流条隙10与径向导流条隙4相重叠形成出风通道，或者遮风挡板2封堵径向导流条隙4，使空气幕发生筒1内的风量轴向吹出。空气幕发生筒1在朝向掘进机头的一端设置有调节阀门6，空气幕发生筒1在与调节阀门6对应处设置有通风蝶阀5，通风蝶阀5可以采用电动通风蝶阀，并与相应控制系统相连接，进而自动控制调整阀门6的运行状况。当遮风挡板2上的渗流条隙10与空气幕发生筒1上的径向导流条隙4相重合时，使用通风蝶阀5调整调节阀门6的角度，使径向导流条隙4吹出风流形成的空气幕与煤矿机掘工作面侧壁构成控尘空间。

更进一步的，调节阀门6前方之空气幕发生筒1的一端设置有第一风速传感器7与风压传感器8，空气幕发生筒1的另一端设置有第二风速传感器14。具体的说，如图6所示的，是利用第一风速传感器7、风压传感器8与第二风速传感器14实时监测空气幕发生筒1的实际分风量及空气幕发生筒1内部风压变化，以此为依据，通过遥控装置调整调节阀门6的旋转角度，不断改变空气幕发生筒1内部轴径风量比，直至径向出风量能够在巷道内形成完整、有效的控尘空气幕，停止调节，开始进行机掘作业。机掘作业停止后，调整调节阀门6复位至原始位置，同时移动遮风挡板2，使遮风挡板2的渗流条隙10与径向导流条隙4完全错位，封堵气幕发生筒1的径向出风通道，确保巷道压风全部轴向流动至掘迎头。当然上述过程中涉及到自动化过程，其具体的线路布置以及控制中心或者遥控器的不属于本发明重点讨论的问题，在此不再赘述。

而且上述空气幕发生筒1的两端分别设置有用于连接压入式柔性风筒的环形安装槽11，进而为空气幕发生筒1提供风能动力源。而且上述空气幕发生筒1的两端分别设置有T型连接杆12，T型连接杆12的竖直杆与空气幕发生筒1的对应端头相连接，T型连接杆12的横杆卡入导轨3的滑槽13内。

为了更进一步的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

自动化空气幕控尘系统由用于形成旋流控尘空气幕的空气幕发生筒1，用于调节径向出风流量的遮风挡板2，用于调整自动化轻质空气幕发生装置与机掘迎头距离的导轨3，空气幕发生筒1为直径0.5-0.8m、高1.7-2m、厚0.02m的圆筒，空气幕发生筒1上设置用于产生径向风流的径向导流条隙4，径向导流条隙4设置在空气幕发生筒1入风侧，空气幕发生筒1内部设置用于改变径向分风流量的通风蝶阀5，通风蝶阀5与径向导流条隙4相邻、位于空气幕发生筒1轴向出风侧，通风蝶阀5通过遥控装置调节阀门6的旋转角度，调整空气幕发生筒1轴向出风口的开放程度，从而控制空气幕发生筒1的径向分风量。空气幕发生筒1入风口及轴向出风口处均设置第一风速传感器7、风压传感器8，根据入风口及轴向出风口处风速、风压数据，能够测算空气幕发生装置的实际分风量及筒体内部实际风压，以此为依据调节调节阀门6旋转角度。径向导流条隙4上下边侧分别设置一条长1.05m的滑轨9，滑轨9左侧与空气幕发生筒1进风侧第一条径向导流条隙4左侧间隔0.05m，遮风挡板2通过滑轨9实现左右移动，实现了渗流条隙10与径向导流条隙4间的重合或错位：当二者重合时，径向风流能够正常通过径向导流条隙4吹出；当二者完全错位时，径向导流条隙4被全部封堵，径向风流无法吹出。空气幕发生筒1入风口及轴向出风口处设置环形安装槽11，用于固定两端连接的压入式柔性风筒。

自动化轻质空气幕发生装置的控尘方法主要为利用第一风速传感器7、风压传感器8与第二风速传感器14实时监测空气幕发生筒1的实际分风量及筒体内部风压变化，以此为依据，通过遥控装置调整调节阀门6的旋转角度，不断改变空气幕发生筒1内部轴径风量比，直至径向出风量能够在巷道内形成完整、有效的控尘空气幕，停止调节，开始进行机掘作业。机掘作业停止后，调节调节阀门6复位至原始位置，同时移动空气幕发生装置遮风挡板2，使遮风挡板2的渗流条隙10与空气幕发生装置的径向导流条隙4完全错位，封堵空气幕发生装置的径向出风通道，确保巷道压风全部轴向流动至掘迎头。与此同时，工作面正常生产过程中可根据巷道情况，移动空气幕发生筒1上的遮风挡板2，改变空气幕发生装置径向导流条隙4开口程度进行分风调节，以优化巷道内实际风流状态及轴向风流流量。随着机掘工作面的持续推进，空气幕发生装置与机掘迎头的距离不断增大，每隔一定时间向迎头方向移动一次导轨3内的的T型连接杆，使其在滑槽13内带动空气幕发生筒1向迎头方向移动，将空气幕发生筒1与迎头间距离控制在固定范围内，以保障巷道内最佳控尘空气幕的形成。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (2)

1.一种用于煤矿机掘工作面的自动化轻质空气幕发生装置，其包括沿煤矿机掘工作面延伸的导轨，其特征在于，导轨上设置有能移动的空气幕发生筒，空气幕发生筒在面向煤矿机掘工作面侧壁的区域均匀布置有多个径向导流条隙，多个径向导流条隙形成空气幕发生区域，空气幕发生筒在空气幕发生区域配置有一遮风挡板，遮风挡板上均匀布置有多个渗流条隙，渗流条隙与径向导流条隙相对应，空气幕发生筒在空气幕发生区域的边沿设置有滑轨，滑轨沿空气幕发生筒轴向布置，遮风挡板与滑轨相适配，遮风挡板能沿滑轨移动；空气幕发生筒在朝向掘进机头的一端设置有调节阀门，空气幕发生筒在与调节阀门对应处设置有通风蝶阀；当遮风挡板上的渗流条隙与空气幕发生筒上的径向导流条隙相重合时，使用通风蝶阀调整调节阀门的角度，使径向导流条隙吹出风流形成的空气幕与煤矿机掘工作面侧壁构成控尘空间；

空气幕发生筒上布置的径向导流条隙包括两种，第一种径向导流条隙为将空气幕发生筒一半的筒体等分为三份，分别取两端两份为径向导流条隙；第二种径向导流条隙为将空气幕发生筒一半的筒体等分为五份，分别取两端两份及中间一份为径向导流条隙；第一种径向导流条隙与第二种径向导流条隙交替布置在空气幕发生筒上；

调节阀门前方之空气幕发生筒的一端设置有第一风速传感器与风压传感器，空气幕发生筒的另一端设置有第二风速传感器；

上述空气幕发生筒的两端分别设置有用于连接压入式柔性风筒的环形安装槽。

2.根据权利要求1所述的自动化轻质空气幕发生装置，其特征在于，上述空气幕发生筒的两端分别设置有T型连接杆，T型连接杆的竖直杆与空气幕发生筒的对应端头相连接，T型连接杆的横杆卡入导轨的滑槽内。