CN110242344B - 一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，包括有进料斗、喷洒储料仓、调压室和出料扰流管，喷洒储料仓位于进料斗的下方并与进料斗底部的出料口连通且该连通部位安装有进料调节阀，喷洒储料仓一侧通过管路与调压室的出风口连通，另一侧通过管路与出料扰流管的进料端连通；调压室的进风口通过管路与煤矿综采工作面内的压风供风系统的出风口连通；出料扰流管的出料端通过管路连通有喷口。本发明结构设计巧妙并且合理，既可以实现利用机器设备代替手工劳动，解放工作人员的体力劳动，又可以在综采支架后宽度为1m的矩形区域内实现粉状防火材料的均匀喷洒。
Description
技术领域
本发明属于煤矿综采工作面采空区防火技术领域，尤其是涉及一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，它安装在综采支架上的向采空区内部喷洒粉状防火材料。
背景技术
长期以来，煤炭作为现代工业的“粮食”，其储量丰富、价格便宜并且发热性能好等一系列优点，被我国作为主要的基础能源。受煤层赋存影响，我国绝大多数矿井常年伴有火灾事故的发生，煤炭自燃不仅耽误了生产，而且浪费了资源，轻则造成物力、财力损失，重则造成人员伤亡。据统计，超过80%的事故是由煤炭自燃造成的，每年浪费的煤炭资源超过35亿吨。因此，煤炭自燃是制约煤矿安全、高效生产的重要因素，制定快速、有效的方法杜绝或减少煤炭自燃势在必行。
通过综采工艺与设备的使用，使得采煤、落煤、运煤等工艺实现高度机械化。然而，综采工艺与设备在提高生产效率的同时，也带来一系列问题。由于煤层起伏不断，一次采全高的综采技术必然造成顶煤或底煤遗留，这些浮煤成为自燃的物质隐患，为采空区自然发火带来了隐患，特别是易自燃煤层，这种风险尤为突出。
为了抑制采空区自然发火，一种常规的方法是派专人沿着综采工作面向采空区内部方向手工洒防火材料。这样做不仅效率低，而且工作人员必须携带上百斤重防火材料在机器设备众多的采煤工作面作业，是一种繁重的体力劳动，同时，防火材料为粒度非常小的粉尘颗粒，对工作人员的身体健康造成负面影响。
发明内容
本发明为了弥补已有技术中的缺陷，提供一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，通过应用本装置，既可以实现利用机器设备代替手工劳动，解放工作人员的体力劳动，又可以在综采支架后宽度为1m的矩形区域内实现粉状防火材料的均匀喷洒。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：包括有安装在煤矿综采支架上的进料斗、喷洒储料仓、调压室和出料扰流管，喷洒储料仓位于进料斗的下方并与进料斗底部的出料口连通且该连通部位安装有进料调节阀，喷洒储料仓一侧通过管路与调压室的出风口连通，另一侧通过管路与出料扰流管的进料端连通；所述调压室的进风口通过管路与煤矿综采工作面内的压风供风系统的出风口连通；所述出料扰流管的出料端通过管路连通有喷口。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：连通于压风供风系统出风口与调压室进风口之间的管路包括有两个分别连通在压风供风系统出风口与调压室进风口的高压进风胶管和连接在所述两个高压进风胶管之间的带有球阀的金属管。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述煤矿综采支架的采煤机支架底座上固定有进料斗支架，所述进料斗固定在进料斗支架上，所述进料斗上盖装有进料斗盖。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述喷洒储料仓和出料扰流管之间通过出料金属管连通，所述出料扰流管与喷口之间通过丁腈橡胶软管连通；所述出料金属管和丁腈橡胶软管与采煤机支架底座的垂直距离均为10~15cm。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：调压室的长度尺寸为与调压室进风口相连的高压进风胶管外径的8倍，调压室的高度尺寸为调压室的长度尺寸的1.5倍，与调压室进风口相连的高压进风胶管外径为25.4mm，调压室的长度尺寸为200~220mm，调压室的高度尺寸为300~320mm。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述出料扰流管主视图和俯视图均呈Z型，所述出料扰流管进料端的竖向垂直尺寸、纵向水平尺寸以及所述出料扰流管后端纵向水平尺寸的均与调压室的长度尺寸相等，所述出料扰流管中间倾斜段的水平投影长度尺寸和垂直投影长度尺寸均为调压室的长度尺寸的2倍，所述出料扰流管出料端的竖向垂直尺寸为调压室的长度尺寸的一半；所述出料扰流管的出料端的横向管的长度为20~25mm。
通过这种设计，一方面可以消除扰流管内的气流在垂直方向上的流动惯性，另一方面可以使扰流管内的气流产生水平方向上的流动惯性，从而带动丁腈橡胶软管和喷口左右摆动，从而实现左右喷洒。各个尺寸之间的关系是通过实验确定的，如果达不到所规定的尺寸关系，将无法实现先在垂直方向上整流再在水平方向上扰流的目的。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：出料扰流管的内、外径尺寸均与出料金属管的内、外径尺寸相同，所述出料扰流管为阻燃防静电PVC塑料管。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述喷口外缘与采煤机支架底座外缘之间的水平距离为15-20cm。
所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：进料斗容积不小于50L；喷洒储料仓的容积为1L。
本发明的原理：
本发明利用煤矿综采工作面的压风供风系统将粉状防火材料向煤矿综采支架后宽度为1m的矩形区域内实现粉状防火材料的均匀喷洒。在这一过程中有两个关键难题，即，a如何实现前后喷洒，和b如何实现左右喷洒。
本发明利用调压室解决前后喷洒的难题，即，高压空气进入调压室后，气体会迅速膨胀、压力迅速下降到接近2倍大气压，而后逐渐蓄压，压力不断增大，在压力不断增大的过程中同时将粉状防火材料喷出，从而实现由近及远的喷洒。
本装置利用出料扰流管、丁腈橡胶软管、喷口的联合作用解决左右喷洒的难题，即，利用出料扰流管将喷出气流进行扰流，产生大量涡旋，这些大量涡旋在丁腈橡胶软管中产生左右方向的甩动作用，同时，由于喷口具有一定的质量和体积，它的惯性作用加大了这种左右方向的甩动作用，从而实现左右喷洒。
本发明通过进料斗支架固定在煤矿综采工作面的采煤机支架底座上，喷口外缘与采煤机支架底座外缘之间的水平距离为f，f为15-20cm。
本发明出料金属管、丁腈橡胶软管、距煤矿综采工作面的采煤机支架底座的垂直距离为10~15cm。
所述高压进风胶管与煤矿综采工作面内的压风供风系统相连。
进料调节阀控制进料斗向喷洒储料仓供满料的时间为15~30s。
调压室两端的连接管、出料金属管以及带有球阀的金属管的外径为25.4mm。高压进风胶管、丁腈橡胶软管的内径为25.4mm。
高压进风胶管的额定承压能力不少于3MPa。
为使调压室能够实现降压、蓄压以及最终实现前后喷洒的功能，要求a的值为200~220mm，图1中b的值为1.5a，即300~320mm。其中a为调压室的长度尺寸，b为调压室的高度尺寸。
为实现扰流功能以及最终实现左右摆动喷洒功能，要求出料扰流管的内径、外径均与出料金属管相同，其材质为阻燃防静电PVC塑料。出料扰流管在主视图与俯视图上均呈“Z”字型，其主要参数如图1和图2所示，a的值与调压室6中a的值相同，c的值为20~25mm，其中c表示出料扰流管的出料端的横向管的长度。
为实现左右摆动喷洒功能，要求丁腈橡胶软管的管壁厚度为5mm，长度为d，为80~90mm。要求喷口材料为厚度为2mm的PVC塑料，长度为e，e值为80mm，喷口外缘直径为80mm。
本发明的优点为：
本发明结构设计巧妙并且合理，既可以实现利用机器设备代替手工劳动，解放工作人员的体力劳动，又可以在综采支架后宽度为1m的矩形区域内实现粉状防火材料的均匀喷洒。
附图说明
图1为本发明的视结构示意图。
图2a为本发明中的出料扰流管的主视图。
图2b为本发明中的出料扰流管的俯视图。
图3为本发明在煤矿综采支架上的安装结构示意图。
具体实施方式
参见附图。
一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，包括有安装在煤矿综采支架上的进料斗1、喷洒储料仓5、调压室6和出料扰流管10，喷洒储料仓5位于进料斗1的下方并与进料斗1底部的出料口连通且该连通部位安装有进料调节阀4，喷洒储料仓5一侧通过管路与调压室6的出风口连通，另一侧通过管路与出料扰流管10的进料端连通；所述调压室6的进风口通过管路与煤矿综采工作面内的压风供风系统14的出风口连通；所述出料扰流管10的出料端通过管路连通有喷口12。
连通于压风供风系统14出风口与调压室6进风口之间的管路包括有两个分别连通在压风供风系统出风口与调压室进风口的高压进风胶管7和连接在所述两个高压进风胶管7之间的带有球阀的金属管8。
所述煤矿综采支架的采煤机支架底座13上固定有进料斗支架3，所述进料斗1固定在进料斗支架3上，所述进料斗1上盖装有进料斗盖2。
所述喷洒储料仓5和出料扰流管10之间通过出料金属管9连通，所述出料扰流管10与喷口12之间通过丁腈橡胶软管11连通；所述出料金属管9和丁腈橡胶软管11与采煤机支架底座13的垂直距离均为10~15cm。
调压室的长度尺寸a为与调压室进风口相连的高压进风胶管外径的8倍，调压室的高度尺寸b为调压室的长度尺寸a的1.5倍，与调压室进风口相连的高压进风胶管外径为25.4mm，调压室的长度尺寸为200~220mm，调压室的高度尺寸为300~320mm。
所述出料扰流管主视图和俯视图均呈Z型，所述出料扰流管进料端的竖向垂直尺寸、纵向水平尺寸以及所述出料扰流管后端纵向水平尺寸的均与调压室的长度尺寸相等，所述出料扰流管中间倾斜段的水平投影长度尺寸和垂直投影长度尺寸均为调压室的长度尺寸的2倍，所述出料扰流管出料端的竖向垂直尺寸为调压室的长度尺寸的一半；所述出料扰流管的出料端的横向管的长度为20~25mm。
出料扰流管的内、外径尺寸均与出料金属管的内、外径尺寸相同，所述出料扰流管为阻燃防静电PVC塑料管。
所述喷口外缘与采煤机支架底座外缘之间的水平距离为15-20cm。
进料斗容积不小于50L；喷洒储料仓的容积为1L。
本发明的工作流程为：
一、准备工作
1、按照图1所示的安装结构，将本发明各部件连接成一个整体，并确保本装置出料金属管9距采煤机支架底座13的距离为10~15cm。
2、按照图3所示的安装结构，将本发明安装在综采支架上，为方便操作，将带有球阀的金属管8悬挂在液压支柱15的挂钩上，同时，喷口12外缘与采煤机支架底座13外缘之间的水平距离f为15-20cm，如图3所示。
3、在确保带有球阀的金属管8上的球阀处于关闭状态的前提下，将本装置高压进风胶管7与综采工作面内的压风供风系统14相连，如图1、图2所示。
4、调节好进料调节阀4，确保进料斗1向喷洒储料仓5供满料的时间为15~30s。
5、向进料斗1内装满粉状防火材料，盖上盖子，防止水滴落到进料斗1内。
6、确保综采工作面内的压风供风系统14的风压为0.6~0.8MPa。
二、喷洒
1、工作面移架后，迅速打开带有球阀的金属管8上的球阀，使压缩空气携带粉状防火材料向综采支架后方喷洒。
2、维持带有球阀的金属管8上的球阀开启的时间不超过10s，然后迅速关闭该球阀。
3、若需要再次喷洒，与上一次喷洒的时间间隔不少于30s。
Claims (7)
1.一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：包括有安装在煤矿综采支架上的进料斗、喷洒储料仓、调压室和出料扰流管，喷洒储料仓位于进料斗的下方并与进料斗底部的出料口连通且连通部位安装有进料调节阀，喷洒储料仓一侧通过管路与调压室的出风口连通，另一侧通过管路与出料扰流管的进料端连通；所述调压室的进风口通过管路与煤矿综采工作面内的压风供风系统的出风口连通；所述出料扰流管的出料端通过管路连通有喷口；
所述出料扰流管主视图和俯视图均呈Z型，所述出料扰流管进料端的竖向垂直尺寸、纵向水平尺寸以及所述出料扰流管后端纵向水平尺寸的均与调压室的长度尺寸相等，所述出料扰流管中间倾斜段的水平投影长度尺寸和垂直投影长度尺寸均为调压室的长度尺寸的2倍，所述出料扰流管出料端的竖向垂直尺寸为调压室的长度尺寸的一半；所述出料扰流管的出料端的横向管的长度为20~25mm；
连通于压风供风系统出风口与调压室进风口之间的管路包括有两个分别连通在压风供风系统出风口与调压室进风口的高压进风胶管和连接在两个所述高压进风胶管之间的带有球阀的金属管；
所述煤矿综采支架的底座上固定有进料斗支架，所述进料斗固定在进料斗支架上，所述进料斗上盖装有进料斗盖。
2.根据权利要求1所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述喷洒储料仓和出料扰流管之间通过出料金属管连通，所述出料扰流管与喷口之间通过丁腈橡胶软管连通；所述出料金属管和丁腈橡胶软管与采煤机支架底座的垂直距离均为10~15cm。
3.根据权利要求1所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：调压室的长度尺寸为与调压室进风口相连的高压进风胶管外径的8倍。
4.根据权利要求1所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：调压室的高度尺寸为调压室的长度尺寸的1.5倍，调压室的长度尺寸为200~220mm，调压室的高度尺寸为300~320mm。
5.根据权利要求2所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：出料扰流管的内、外径尺寸均与出料金属管的内、外径尺寸相同，所述出料扰流管为阻燃防静电PVC塑料管。
6.根据权利要求1所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：所述喷口的外缘与采煤机支架底座外缘之间的水平距离为15-20cm。
7.根据权利要求1所述的一种向煤矿综采支架后方自动喷洒粉状防火材料的装置，其特征在于：进料斗容积不小于50L；喷洒储料仓的容积为1L。
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