CN107218075A - 一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置 - Google Patents

一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，每个液压支架上增设放煤联动阀，支架的后连杆上增设自吸式水气射流细水雾组合件，其出口指向放煤机构，单个支架上的放煤联动阀与自吸式水气射流细水雾发生器组合、放煤控制片阀和放煤控制缸通过管路连接，相邻两侧支架上的放煤联动阀相连接，所有放煤联动阀均与主进水管路连接；本发明一方面增加了细水雾捕捉粉尘的机会和时间，拦截、碰撞、凝集粉尘，提高降尘效果，另一方面，自吸式水气射流细水雾组合件将工作面主风流空气吸到放煤侧，形成导向采空区侧的局部风流，使得放煤口处的高浓度瓦斯逐渐由里向外运移，促进放煤口处瓦斯及时扩散，并提高了放煤口气压，阻碍了瓦斯涌出。

Description

一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置
技术领域
本发明涉及煤矿防尘领域，尤其涉及综采放煤口降尘控瓦斯装置。
背景技术
瓦斯和粉尘是煤矿生产的主要灾害之一，在煤炭生产过程中，几乎所有的作业均可能产生粉尘，特别是高产、高效的机械化程度较高的综放工作面，使井下作业点空气中的粉尘浓度达到很高的程度。综放工作面生产中主要产尘源为：采煤机割煤过程、移架过程、放煤口落煤，其中，采煤机割煤过程中的产尘量占6.0％，放煤口落煤中的产尘量48％，移架过程中的产尘量占42％。由于综采放煤比普通综采增加了放煤口等尘源，而粉尘浓度比普通综采的粉尘浓度高几百到几千毫克每立方米，对综采放煤机械的放煤口处的粉尘的有效治理势在必行。
所有煤矿均有瓦斯涌出，瓦斯涌出量超过规定，给矿井生产带来严重威胁。我国高瓦斯矿井、煤和瓦斯突出矿井约占所有煤矿的25％左右，瓦斯防治是煤矿安全重点工作之一。在放煤口，由于放煤输送机机头较高，放煤运煤时，放煤侧输送机机头处的断面往往被运输的煤炭和输送机机头堵塞或绝大多数堵塞，使得进风道的主风流空气不能及时流到放煤侧运输机区域，该区域的空气不能及时流动，在高瓦斯、采放比小的放煤口附近，就会产生瓦斯积聚隐患，影响矿井安全生产，如淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿，就出现瓦斯积聚隐患。
当前，放煤口的瓦斯治理没有专门的设施和措施，放煤口的防尘措施主要是单喷嘴喷雾降尘，个别单位进行过物理化学方法降尘。从使用效果来看，普遍不理想，各矿工作面均是采用低压喷雾，供水压力严重不足，流量偏小，再加之管理、使用不善，工人防尘意识淡薄，在开天窗放煤的同时一般都不愿操作喷雾开关，使得放煤口尽管有喷雾装置，也形同虚设。因此，多数放顶煤综采工作面放煤口的高浓度粉尘没有得到有效控制，对综放支架放煤口粉尘和瓦斯的有效治理势在必行。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，综放工作面设有高压水泵和多个并排的液压支架，每个液压支架上均安装有放煤控制片阀和放煤控制缸，所述放煤控制片阀和放煤控制缸通过乳化液管路连接，每个液压支架上还设有放煤联动阀，液压支架的后连杆上设有自吸式水气射流细水雾组合件，所述自吸式水气射流细水雾组合件的出口指向放煤机构；
单个液压支架上的所述放煤联动阀与同支架上的自吸式水气射流细水雾发生器组合、放煤控制片阀和放煤控制缸分别通过管路连接，并且相邻两个支架上的放煤联动阀通过管路相连接，所有放煤联动阀均分别通过管路与进水管路的一端连接，主进水管路的另一端连接到高压水泵；
所述自吸式水气射流细水雾组合件由A型自吸式水气射流细水雾发生器和B型自吸式水气射流细水雾发生器组成，所述A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器结构相同，并且B型自吸式水气射流细水雾发生器的尺寸小于A型自吸式水气射流细水雾发生器，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器的轴线在一个平面上，并且A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器的轴线的夹角γ为15～450，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器的轴线组成的平面与放煤工作面垂线的夹角为15～450。
优选地，所述A型自吸式水气射流细水雾发生器为圆柱状，A型自吸式水气射流细水雾内发生器设有依次连通的吸入腔、渐缩腔、喉腔和扩散腔，以及进水管；所述吸入腔和喉腔为圆柱状，吸入腔的直径大于喉腔的直径，所述渐缩腔和扩散腔为圆台形，硬质进水管的末端伸入到吸入腔内，所述硬质进水管的末端设置实心锥体喷嘴，所述实心锥体喷嘴位于自吸式水气射流细水雾发生器的轴线上。
优选地，所述A型自吸式水气射流细水雾的喉腔的直径为40～70mm，喉腔的长度为喉腔的直径的0.5～0.9倍。
优选地，所述实心锥体喷嘴喷孔的等效直径1.5～3mm。
优选地，所述B型自吸式水气射流细水雾发生器为A型自吸式水气射流细水雾发生器的尺寸等比例缩小1/3～2/3.
优选地，所述渐缩腔的收缩角α为20～40°，扩散腔的扩散角β为30°～60°，扩散口内径为90～150mm。
优选地，所述放煤联动阀由二个单向阀颠倒方向在一个阀体上组合而成，放煤联动阀上设有六个管路连接孔，分别为联出孔、开启孔、关闭孔、联进孔、出水孔、进水孔；单个液压支架上的放煤联动阀的开启孔和关闭孔与本液压支架上的乳化液管路连接，联进孔和联出孔分别与相邻两侧支架上的放煤联动阀连接，出水孔与自吸式水气射流细水雾组合件连接、进水孔与主进水管路连接。
优选地，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器的轴线组成的平面放煤与工作面风流的夹角为45～75°
本发明的有益效果：
操作人员操作本架放煤控制片阀放煤后，使得本架放煤联动阀及上风侧支架上的放煤联动阀打开本架及上风侧支架上的自吸式水气射流细水雾组合件喷出引风细水雾，在全放煤高度范围内形成拦截式引风细水雾带，一方面，增加了细水雾捕捉粉尘的机会和时间，拦截、碰撞、凝集粉尘，提高整体降尘效果，另一方面，自吸式水气射流细水雾组合件可将工作面主风流空气吸到放煤侧，可形成导向采空区侧的局部风流，使得放煤口附近的高浓度瓦斯逐渐由里向外运移，从而促进放煤口附近的瓦斯及时扩散，同时，又提高了放煤口气压，阻碍了放煤口的瓦斯涌出，因而，可防止放煤口瓦斯积聚超限。
附图说明
图1为本发明所述一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置的结构示意图。
图2为本发明所述自吸式水气射流细水雾组合件的组成示意图。
图3为本发明所述自吸式水气射流细水雾组合件在综采放煤机械上的安装示意图。
图4为本发明所述A型自吸式水气射流细水雾的结构示意图。
图5为本发明所述放煤联动阀的结构示意图。
其中：
1.放煤联动阀；2.放煤控制片阀；3.自吸式水气射流细水雾组合件；31.A型自吸式水气射流细水雾发生器；32.B型自吸式水气射流细水雾发生器；4.放煤控制缸；5.主进水管路；6.高压水泵；7.后连杆；1-1.小顶杆；1-2.第一弹簧；1-3.顶杆；1-4.钢球；1-5.第二弹簧；3-1.喷嘴；3-2.吸入管；3-3.喉管；3-4.扩散管；3-5.硬质进水管；3-6.渐缩管；A.出水孔；B.进水孔；C.关闭孔；D.联出孔；E.开启孔；G.联进孔；α.收缩角；β.扩散角；γ.A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器的轴线的夹角。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图3所示，本发明所述的一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，综放工作面有许多并排的液压支架，每个液压支架上均安装有放煤控制片阀2和放煤控制缸4，所述放煤控制片阀2和放煤控制缸4通过乳化液管路连接，每个液压支架上还设有放煤联动阀1，液压支架的后连杆上设有和自吸式水气射流细水雾组合件3，所述自吸式水气射流细水雾组合件3安装在后连杆7上，其出口指向放煤机构。
单个液压支架上的所述放煤联动阀1与同支架上的自吸式水气射流细水雾发生器组合3、放煤控制片阀2和放煤控制4分别通过管路连接，相邻两个支架上的放煤联动阀1通过管路相连接，所有放煤联动阀1均分别通过管路与进水管路5的一端连接，主进水管路5的另一端连接到高压水泵6。
所述放煤联动阀1由二个单向阀颠倒方向在一个阀体上组合而成，主要部件包括小顶杆1-1、第一弹簧1-2、顶杆1-3、钢球1-4和第二弹簧1-5，第二弹簧1-5处有一小孔“○”与小顶杆1-1空腔相通。放煤联动阀1上设有六个管路连接孔，分别为联出孔D、开启孔E、关闭孔C、联进孔G、出水孔A、进水孔B；单个液压支架上的放煤联动阀1的开启孔E和关闭孔C与本液压支架上的乳化液管路连接，联进孔G和联出孔D分别与相邻两侧支架上的放煤联动阀1连接，出水孔A与自吸式水气射流细水雾组合件3连接、进水孔B与主进水管路5连接。
所述自吸式水气射流细水雾组合件3由A型自吸式水气射流细水雾发生器31和B型自吸式水气射流细水雾发生器32组成，所述A型和B型自吸式水气射流细水雾发生31、32结构相同，所述A型自吸式水气射流细水雾为圆柱状，A型自吸式水气射流细水雾发生器31内设有依次连通的吸入腔3-2、渐缩腔3-6、喉腔3-3和扩散腔3-4，以及硬质进水管3-5；所述吸入腔3-2和喉腔3-3为圆柱状，吸入腔3-2的直径大于喉腔3-3的直径，所述渐缩腔3-6和扩散腔3-4为圆台形，硬质进水管3-5的末端伸入到吸入腔3-2内，所述硬质进水管3-5的末端设置实心锥体喷嘴3-1，实心锥体喷嘴3-1位于自吸式水气射流细水雾发生器的轴线上，实心锥体喷嘴3-1喷孔的等效直径1.5～3mm。
A型自吸式水气射流细水雾的喉腔3-3的直径为40～70mm，喉腔3-3的长度为喉腔3-3的直径的0.5～0.9倍，所述渐缩腔3-6的收缩角α为20～40°，扩散腔3-4的扩散角β为30°～60°，扩散口内径为90～150mm。所述B型自吸式水气射流细水雾发生器32为A型自吸式水气射流细水雾发生器31的尺寸等比例缩小1/3～2/3。
A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器31、32的轴线在一个平面上，并且A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器31、32的轴线的夹角γ为15～45°，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器31、32的轴线组成的平面与工作面垂线的夹角为15～45°，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生/31、32的轴线组成的平面与工作面风流的夹角为45～75°。
人员操作本架放煤控制片阀2放煤后，乳化液压力信号通过乳化液管路传输到放煤联动阀1，放煤联动阀1动作并启动本架液压支架和相邻上风侧液压支架上的自吸式水气射流细水雾组合件3同时喷出拦截式引风细水雾带。一方面，使得本支架及上风侧支架放煤口范围能形成导向采空区侧的局部风流、且可覆盖支架放煤口范围全断面的拦截式引风细水雾带，从而使得放煤产生的粉尘均通过该拦截式引风细水雾带后被拦截，增加了细水雾捕捉粉尘的机会和时间，拦截、碰撞、凝集粉尘，提高整体降尘效果。另一方面，自吸式水气射流细水雾组合件3与放顶线成一定的角度，吸风细水雾与放顶线成一定的角度射入，本支架及上风侧支架的自吸式水气射流细水雾组合件3同时喷雾后，由于自吸式水气射流细水雾组合件3有吸风和喷细水雾双重作用，本支架及上风侧支架上的自吸式水气射流细水雾组合件3将工作面主风流空气吸到放煤侧，且水气射流将发生弯曲变形后进入到放煤口再向主风流运移，并卷吸瓦斯沿射流弯曲方向外移，使得放煤口附近的高浓度瓦斯逐渐由里向外运移，并排向巷道主风流，从而促进放煤口附近的瓦斯及时扩散，同时，又提高了放煤口气压，阻碍了放煤口的瓦斯涌出，因而，可防止放煤口瓦斯积聚超限。
当放煤停止时，放煤联动阀1上的开启孔E处的压力消失时，放煤联动阀1的小顶杆1-1返回，放煤联动阀1的水阀同时关闭，细水雾停止，依次类推。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，综放工作面设有高压水泵(6)和多个并排的液压支架，每个液压支架上均安装有放煤控制片阀(2)和放煤控制缸(4)，所述放煤控制片阀(2)和放煤控制缸(4)通过乳化液管路连接，其特征在于，每个液压支架上还设有放煤联动阀(1)，液压支架的后连杆上设有自吸式水气射流细水雾组合件(3)，所述自吸式水气射流细水雾组合件(3)的出口指向放煤机构；
单个液压支架上的所述放煤联动阀(1)与同支架上的自吸式水气射流细水雾发生器组合(3)、放煤控制片阀(2)和放煤控制缸(4)分别通过管路连接，相邻两个支架上的放煤联动阀(1)通过管路相连接，所有放煤联动阀(1)均分别通过管路与进水管路(5)的一端连接，主进水管路(5)的另一端连接到高压水泵(6)；
所述自吸式水气射流细水雾组合件(3)由A型自吸式水气射流细水雾发生器(31)和B型自吸式水气射流细水雾发生器(32)组成，所述A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器(31、32)结构相同，并且B型自吸式水气射流细水雾发生器(32)的尺寸小于A型自吸式水气射流细水雾发生器(31)，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器(31、32)的轴线在一个平面上，并且A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器(31、32)的轴线的夹角γ为15～45°，A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器(31、32)的轴线组成的平面与放煤工作面垂线的夹角为15～45°。
2.根据权利要求1所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述A型自吸式水气射流细水雾发生器(31)为圆柱状，A型自吸式水气射流细水雾发生器(31)内设有依次连通的吸入腔(3-2)、渐缩腔(3-6)、喉腔(3-3)和扩散腔(3-4)，以及进水管(3-5)；所述吸入腔(3-2)和喉腔(3-3)为圆柱状，吸入腔(3-2)的直径大于喉腔(3-3)的直径，所述渐缩腔(3-6)和扩散腔(3-4)为圆台形，硬质进水管(3-5)的末端伸入到吸入腔(3-2)内，所述硬质进水管(3-5)的末端设置实心锥体喷嘴(3-1)，所述实心锥体喷嘴(3-1)位于自吸式水气射流细水雾发生器(3-1)的轴线上。
3.根据权利要求2所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述A型自吸式水气射流细水雾的喉腔(3-3)的直径为40～70mm，喉腔(3-3)的长度为喉腔(3-3)的直径的0.5～0.9倍。
4.根据权利要求2所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述实心锥体喷嘴(3-1)喷孔的等效直径1.5～3mm。
5.根据权利要求1所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述B型自吸式水气射流细水雾发生器(32)为A型自吸式水气射流细水雾发生器(31)的尺寸等比例缩小1/3～2/3。
6.根据权利要求2所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述渐缩腔(3-6)的收缩角α为20～40°，扩散腔(3-4)的扩散角β为30°～60°，扩散口内径为90～150mm。
7.根据权利要求1所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述放煤联动阀(1)由二个单向阀颠倒方向在一个阀体上组合而成，放煤联动阀(1)上设有六个管路连接孔，分别为联出孔(D)、开启孔(E)、关闭孔(C)、联进孔(G)、出水孔(A)、进水孔(B)；单个液压支架上的放煤联动阀(1)的开启孔(E)和关闭孔(C)与本液压支架上的乳化液管路连接，联进孔(G)和联出孔(D)分别与相邻两侧支架上的放煤联动阀(1)连接，出水孔(A)与自吸式水气射流细水雾组合件(3)连接、进水孔(B)与主进水管路(5)连接。
8.根据权利要求1所述的综采放煤口高压水气射流细水雾降尘控瓦斯装置，其特征在于，所述A型和B型自吸式水气射流细水雾发生器(31、32)的轴线组成的平面与放煤工作面风流的夹角为45～75°。
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