CN106703869B - 一种综掘工作面粉尘综合防治系统 - Google Patents
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Abstract
一种综掘工作面粉尘综合防治系统，属于矿山井下粉尘防治技术领域。泡沫发生装置包括锥型壳体，在锥型壳体前端设置有泡沫出口，锥型壳体后端为封闭结构，在锥型壳体内设置有两层夹层，两层夹层之间留有间隙，间隙与泡沫出口相连，在间隙内设置有筛网；两层夹层内层为集水层，外层为集气层，在集水层外侧设置有出水孔，在集气层内侧设置有出气孔；泡沫出口经泡沫输送管道与泡沫喷头相连；风幕射流集尘装置包括风幕发生装置和射流箱，风幕发生装置由结构相同的上臂、左臂和右臂组成倒“U”型结构，在射流腔固定板上设置有若干个第二导风片，在可移动射流腔顶板上设置有若干个可调节角度的第一导风片；射流箱输出端与风幕发生装置送风管口相连通。
Description
技术领域
本发明属于矿山井下粉尘防治技术领域，是涉及一种矿井的综合防治系统，特别是涉及一种基于隔离粉尘以及降低粉尘浓度的综掘工作面粉尘综合防治系统。
背景技术
随着我国综掘技术的发展，各矿井紧随时代的步伐，不断地更新矿用掘进设备，使得综掘开采条件得到了大幅度改善，但是在开采过程中仍然会产生大量的粉尘。大量的粉尘严重影响矿井的安全、危害工人身体健康。国内外行内人士都在研究风幕和泡沫降尘技术。目前，综掘工作面在预防和治理粉尘上常采用的措施是：机组内、外喷雾降尘技术、通风除尘技术、湿式除尘技术、引射除尘器等除尘方式。但由于以上各除尘降尘技术存在缺点和局限性，仍造成掘进工作面周围空气中的粉尘含量较大，遮挡视线，可以说这些除尘方式的防尘降尘效果并不十分理想，尤其是针对呼吸性粉尘，其除尘的效果更差，除尘效率低。而呼吸性粉尘很容易散发至掘进机司机位置，工作环境受到高浓度粉尘污染，致使掘进机司机长期在此环境中工作。近些年开始有学者将空气幕引入综掘工作面隔尘，但相关的研究还很少，尤其是针对呼吸性粉尘的防治。在此基础上，通过对这种技术进行了深入的研究，采用风幕集尘和泡沫降尘联合进行综掘工作面粉尘防治的方式将成为减少井下粉尘危害的一种新方法。
风幕集尘是引高压风流由倒“U”型槽上条缝口喷射出的可控射流而形成隔断气帘，当出风窄缝长边与短边比超过10:1时称为条缝射流；风幕集尘就是基于此条缝射流原理，将风幕射流装置置于掘进机司机操作前方，用高压风管与风幕射流装置相连，利用风幕射流装置喷射出的射流形成一道“透明屏障”，借助于风幕产生的平面射流达到集尘效果，将掘进面产生的粉尘与掘进巷道人员工作的区域隔离开来，阻止粉尘从掘进面处向司机处扩散，将掘进机掘进时产生的大量粉尘有效的控制在空气幕前方。
泡沫降尘原理是用泡沫发生器内产生的泡沫用高压支管运输到掘进机两端喷头，以一定的初速度喷射而出，同时又与风幕内聚集的粉尘发生碰撞，提高了泡沫的吸附效率，减少粉尘在空间内的弥散，使其能够满足掘进面生产需求，实现泡沫降尘的目的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用风幕集尘和泡沫降尘联合的综掘工作面粉尘综合防治系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种综掘工作面粉尘综合防治系统，包括泡沫发生装置和风幕射流集尘装置，
所述泡沫发生装置采用锥型双夹层式泡沫发生装置，包括锥型壳体，在锥型壳体的前端设置有泡沫出口，锥型壳体的后端为封闭结构，在锥型壳体内设置有两层夹层，两层夹层之间留有间隙，所述间隙与泡沫出口相连通，在间隙内设置有筛网；所述两层夹层的内层为集水层，外层为集气层，在所述集水层的外侧设置有若干个出水孔，在集气层的内侧设置有若干个出气孔；第一气泵经第一气体流量计与锥型壳体的集气层相连通，第二气泵经第二气体流量计与泡沫出口相连通；水泵的入口与混合搅拌箱相连通，其出口经液体流量计与锥型壳体的集水层相连通；所述泡沫出口经泡沫输送管道与泡沫喷头相连通；
所述风幕射流集尘装置包括风幕发生装置和射流箱，所述风幕发生装置由结构相同的上臂、左臂和右臂组成倒“U”型结构，所述上臂、左臂和右臂均包括底板，在底板上设置有支撑片，射流腔的底部通过旋转支撑轴设置在支撑片上；在射流腔内部的中部设置有射流腔固定板，所述射流腔固定板与射流腔的前侧板之间形成风幕射流出口，在射流腔固定板上竖直向下均匀设置有若干个第二导风片，在射流腔后侧板的下部设置有若干个送风管口；在风幕射流出口侧方的射流腔前侧板上设置有可移动射流腔顶板，在可移动射流腔顶板上均匀设置有若干个可调节角度的第一导风片；所述射流箱的输出端与风幕发生装置的送风管口相连通。
所述泡沫发生装置的第一气体流量计通过进气接头与锥型壳体的集气层相连通。
所述泡沫发生装置的液体流量计通过进水接头与锥型壳体的集水层相连通。
所述泡沫发生装置的第二气体流量计通过辅助喷射装置接头与泡沫出口相连通。
所述泡沫发生装置的筛网采用波浪形。
在所述泡沫发生装置的锥型壳体的后端设置有回收装置接头。
在所述风幕射流集尘装置的风幕射流出口侧方的射流腔前侧板上沿射流腔的轴向设置有滑道，所述可移动射流腔顶板设置在滑道内。
本发明的有益效果：
1、本发明采用风幕集尘的方法使掘进机掘进产生的粉尘聚集到最佳的降尘位置，然后用泡沫降尘的方法对粉尘进行集中沉降，其应用在综掘工作面集尘降尘，除尘效率是一般的掘进面混合式通风除尘效果不容易达到的，大大的改善了综掘工作面的条件，使之符合国家标准；
2、本发明结构简单，可将气泵、水泵等动力设备去掉，采用巷道内的高压风流压风管道为风幕射流集尘装置和泡沫发生装置提供风量，采用巷道内的高压水管为泡沫发生装置提供所需要的水；
3、本发明无机械运转部件摩擦产生的火源，连接件均采用标准件，便于拆卸、更换、维修；此外，使用本发明减少了矿井水资源的使用，实现了节能环保，安全无污染；
4、本发明的风幕射流集尘装置将各种粒径的粉尘阻挡在掘进面一侧，使掘进工作面粉尘源散发出来的粉尘与人员工作区域隔离开来；而泡沫发生装置又在掘进机前端不断产生大量降尘泡沫，在掘进机机头产生粉尘的同时就产生泡沫加以治理，粉尘大部分都被泡沫所吸附，加之配合风幕射流集尘装置的使用，有效控制了粉尘向巷道内扩散，特别是针对粒径小于5μm的呼吸性粉尘，防止其向掘进机司机位置扩散，减少了粉尘对人员的危害。
附图说明
图1为本发明的综掘工作面粉尘综合防治系统的结构示意图；
图2为本发明的泡沫发生装置的结构示意图；
图3为本发明的风幕射流集尘装置中风幕发生装置的外部结构示意图；
图4为图3的内部结构示意图；
图5为本发明的风幕发生装置的上臂与射流箱连接后的结构示意图；
图中：1-泡沫出口，2-筛网，3-集气层，4-集水层，5-进气接头，6-回收装置接头，7-进水接头，8-第一气体流量计，9-第一气泵，10-第二气体流量计，11-液体流量计，12-水泵，13-第二气泵，14-混合搅拌箱，15-辅助喷射装置接头，16-转载桥，17-掘进机，18-司机位置，19-泡沫发生装置，20-泡沫输送管道，21-泡沫喷头，22-高压风流压风管道，23-高压风流输送管道，24-射流箱柔性连接部件，25-射流箱，26-风幕发生装置，27-风幕射流出口，28-右臂，29-上臂，30-左臂，31-第一导风片，32-第二导风片，33-送风管口，34-射流腔固定板，35-支撑片，36-旋转支撑轴，37-底板，38-射流腔，39-可移动射流腔顶板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～图5所示，一种综掘工作面粉尘综合防治系统，包括泡沫发生装置19和风幕射流集尘装置，所述风幕射流集尘装置采用不锈钢材料制成。
所述泡沫发生装置19采用锥型双夹层式泡沫发生装置，包括锥型壳体，所述锥型壳体采用金属材质，在锥型壳体的前端设置有泡沫出口1，锥型壳体的后端为封闭结构，在锥型壳体内设置有两层夹层，两层夹层之间留有间隙，所述间隙与泡沫出口1相连通，在间隙内设置有筛网2，所述筛网2采用波浪形；所述两层夹层均为锥型，其内层为集水层4，外层为集气层3，在所述集水层4的外侧均匀设置有若干个出水孔，在集气层3的内侧均匀设置有若干个出气孔；第一气泵9经第一气体流量计8与锥型壳体的集气层3相连通，第二气泵13经第二气体流量计10与泡沫出口1相连通；水泵12的入口与混合搅拌箱14相连通，其出口经液体流量计11与锥型壳体的集水层4相连通；所述泡沫出口1经泡沫输送管道20与泡沫喷头21相连通。
所述第一气体流量计8通过进气接头5与锥型壳体的集气层3相连通，液体流量计11通过进水接头7与锥型壳体的集水层4相连通，第二气体流量计10通过辅助喷射装置接头15与泡沫出口1相连通；所述进气接头5、进水接头7及辅助喷射装置接头15均采用标准件铆焊而成，不仅为了方便管路连接，还为了保证装置的气密性。
为了防止装置内部积液腐蚀装置，特作清洗排液需要，在所述锥型壳体的后端设置有回收装置接头6。
由于本发明设置有第二气泵13，第二气泵13经第二气体流量计10与泡沫出口1相连通，给泡沫进行再次加压，使其拥有更大的初射速度，增加了泡沫出口1的流速，实现了较远距离运输泡沫及喷射的效果。
由于液体流量计11、第一气体流量计8及第二气体流量计10的设置，控制了管路的流量，保证了本发明的液空比，为高效连续发泡奠定了基础。
为了便于使用者的清洗需要，所述泡沫喷头21采用可拆卸结构，其可产生精确可控、连续、球径均一的降尘泡沫。
所述风幕射流集尘装置包括风幕发生装置26和射流箱25，所述风幕发生装置26由结构相同的上臂29、左臂30和右臂28组成倒“U”型结构，所述上臂29、左臂30和右臂28均包括底板37，在底板37上设置有支撑片35，射流腔38的底部通过旋转支撑轴36设置在支撑片35上；在射流腔38内部的中部设置有射流腔固定板34，所述射流腔固定板34与射流腔38的前侧板之间形成风幕射流出口27，所述风幕射流出口27的窄缝宽度可以进行调节，使出口射流速度达到实际需要的风流速度，上臂29、左臂30和右臂28的风幕射流出口27共同形成倒“U”型的风幕射流出口；在射流腔固定板34上竖直向下均匀设置有若干个第二导风片32，在射流腔38后侧板的下部设置有若干个送风管口33；在风幕射流出口27侧方的射流腔38前侧板上设置有可移动射流腔顶板39，在可移动射流腔顶板39上均匀设置有若干个可调节角度的第一导风片31，所述第一导风片31与可移动射流腔顶板39通过轴连接，可以调节角度，进而改变风流方向；所述射流箱25的输出端与风幕发生装置26的送风管口33相连通。
在所述风幕射流集尘装置的风幕射流出口27侧方的射流腔38前侧板上沿射流腔38的轴向设置有滑道，所述可移动射流腔顶板39设置在滑道内，能够沿射流腔38的轴向滑动。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程。
如图1～图5所示，在使用时，本发明的泡沫发生装置19安装在掘进机17司机位置18右上方的平台处，必须保证泡沫喷头21的两端固定于掘进机17机头位置；本发明的风幕射流集尘装置安装在掘进机17司机位置18前上方的平台处，风幕射流集尘装置的风幕发生装置26可以直接扣于掘进机17机身。在本实施例中，可以保障所述风幕射流集尘装置初射时各处风流均匀稳定，风速在12m/s～25m/s之间。
地面上风泵房里的空气压缩机产生的高压风通过高压风流压风管道22为掘进面和风幕提供风量，一部分风流通过高压风流输送管道23进入射流箱25，再经过射流箱25进入风幕发生装置26，为倒“U”型的风幕发生装置26形成射流提供风量；另一部分风流为掘进面和泡沫发生装置19提供风量；高压风流输送管道23与射流箱25通过射流箱柔性连接部件24相连接。可用巷道内的高压水管替代本发明的泡沫发生装置19的水泵12，用巷道内的高压风流压风管道22替代本发明的泡沫发生装置19的第一气泵9和第二气泵13。
风幕射流集尘装置：高压风流压风管道22内的风流通过高压风流输送管道23进入射流箱25，再经过射流箱25进入风幕发生装置26；在风幕发生装置26内部的第一导风片31和第二导风片32的作用下引导风流从上端和左右侧端均匀射出，形成对粉尘有一定阻隔作用的风幕屏障，空气风幕在掘进机17司机位置18前上方的平台处形成一个类封闭式的射流断面，将大量粉尘锁于风幕前。
泡沫发生装置19：发泡剂与水溶液正确配比后，在混合搅拌箱14内混合，所述发泡剂使用的质量百分比为0.5％～10％；混合后的混合液通过水泵12运送至锥型壳体的集水层4内，同时，高压气体通过第一气泵9运送至锥型壳体的集气层3，混合液从集水层4的出水孔均匀喷出，与集气层3出气孔均匀喷出的高压气体在筛网2处进行摩擦碰撞，剧烈冲击，产生大量的泡沫；再通过第二气泵13产生的高压气体将泡沫通过泡沫输送管道20运送至掘进机17机头位置，并从泡沫喷头21喷出，使泡沫与产生的矿井粉尘接触、沉降，达到泡沫降尘、消除粉尘对掘进面及掘进巷道环境污染的目的。
掘进机17在工作时，本发明的风幕射流集尘装置形成的风幕将产生的粉尘控制在风幕的前方，并结合本发明的泡沫发生装置19降低粉尘的浓度，风幕和泡沫联合工作，使综掘工作面的粉尘得到了有效的防治。
本发明的综合防治系统整体效果是风幕集尘泡沫降尘，但矿井原有的长压短抽通风方式不可抛弃，这是为了保证工作面的正常通风。
Claims (7)
1.一种综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于包括泡沫发生装置和风幕射流集尘装置，
所述泡沫发生装置采用锥型双夹层式泡沫发生装置，包括锥型壳体，在锥型壳体的前端设置有泡沫出口，锥型壳体的后端为封闭结构，在锥型壳体内设置有两层夹层，两层夹层之间留有间隙，所述间隙与泡沫出口相连通，在间隙内设置有筛网；所述两层夹层的内层为集水层，外层为集气层，在所述集水层的外侧设置有若干个出水孔，在集气层的内侧设置有若干个出气孔；第一气泵经第一气体流量计与锥型壳体的集气层相连通，第二气泵经第二气体流量计与泡沫出口相连通；水泵的入口与混合搅拌箱相连通，其出口经液体流量计与锥型壳体的集水层相连通；所述泡沫出口经泡沫输送管道与泡沫喷头相连通；
所述风幕射流集尘装置包括风幕发生装置和射流箱，所述风幕发生装置由结构相同的上臂、左臂和右臂组成倒“U”型结构，所述上臂、左臂和右臂均包括底板，在底板上设置有支撑片，射流腔的底部通过旋转支撑轴设置在支撑片上；在射流腔内部的中部设置有射流腔固定板，所述射流腔固定板与射流腔的前侧板之间形成风幕射流出口，在射流腔固定板上竖直向下均匀设置有若干个第二导风片，在射流腔后侧板的下部设置有若干个送风管口；在风幕射流出口侧方的射流腔前侧板上设置有可移动射流腔顶板，在可移动射流腔顶板上均匀设置有若干个可调节角度的第一导风片；所述射流箱的输出端与风幕发生装置的送风管口相连通。
2.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于所述泡沫发生装置的第一气体流量计通过进气接头与锥型壳体的集气层相连通。
3.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于所述泡沫发生装置的液体流量计通过进水接头与锥型壳体的集水层相连通。
4.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于所述泡沫发生装置的第二气体流量计通过辅助喷射装置接头与泡沫出口相连通。
5.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于所述泡沫发生装置的筛网采用波浪形。
6.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于在所述泡沫发生装置的锥型壳体的后端设置有回收装置接头。
7.根据权利要求1所述的综掘工作面粉尘综合防治系统，其特征在于在所述风幕射流集尘装置的风幕射流出口侧方的射流腔前侧板上沿射流腔的轴向设置有滑道，所述可移动射流腔顶板设置在滑道内。
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