CN111305888A - 煤矿井下工作面智能风帘装置 - Google Patents
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Abstract
煤矿井下工作面智能风帘装置，包括水平设置并向前延伸到工作面的超前支护工字钢梁，超前支护工字钢梁上滚动设有若干个自动滑轮机构，最前侧的一个自动滑轮机构的底部设有安装盒，安装盒内设有单片机和用于监测与工作面距离的距离传感仪，距离传感仪后侧的所有自动滑轮机构底部连接有一面竖向布置的柔性风帘。本发明利用工作面后方的超前支护工字钢梁作为导轨，并利用窗帘的滑动拉伸原理，并利用距离传感仪、单片机和微型驱动电机的控制，实现随着工作面的向前推进，风帘自动向前移动的结构，从而实现工作面的良好通风，并降低工人劳动强度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下通风技术领域，具体涉及一种煤矿井下工作面智能风帘装置。
背景技术
从近几年来爆发的煤矿安全事故来看，因通风事故造成的人员伤亡数量仅次于顶板事故，因此需要充分认识到矿井通风在煤矿安全生产的过程中所发挥的重要性。
矿井通风的基本任务是：
1.供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；
2.冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产；
3.调节井下气候，创造良好的工作环境。
对于“房柱式采煤法”来说，井下错综复杂的巷道必定会导致风流的紊流，这样以来，工作面的风量就难以达到要求，而工作面的通风又是极其重要的，但对于现在矿上还在用的风帘还需要人工操作来让其“走一步，跟一步”，所以相当影响生产效率。
如图1所示，“房柱式采煤法”工作面平面图（未按实际比例绘图），附图标记分别为：1是风帘；2是风帘前侧边与工作面的距离D；3是工作面；4是新鲜风的流向；5是流经工作面后风的流向。煤壁由于“房柱式采煤法”巷道“错综复杂”通风设计稍有不慎就容易紊流，从而到达工作面的风量就不满足所需要的，所以如图1所示，在此位置设立风帘，把风导向工作面3，使风流按照箭头的方向流动。通过控制风帘与工作面距离D的长度，来保证工作面的风量，当D一定时，流过工作面的风量就一定。
目前为止，矿下保证风帘与工作面的距离D的方法依然是工人来拆卸移动，工人既要操作掘进机、等采煤机械，又要进行支护作业，还要抽出时间和工人来移动风帘，而且距离也很难把握。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种煤矿井下工作面智能风帘装置, 其可解决在煤矿井下工作面繁忙的掘进、支护工作的情况下，既能保证风帘的作用，使新鲜风能够“保质保量”的送到工作面，使工人能够呼吸，同时稀释并带走瓦斯和乏风，又能在开采的过程中不需要有人专门来移动、安装风帘，如此一来，生产效率就会大大增加，也向矿井自动化迈近一步。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：煤矿井下工作面智能风帘装置，包括水平设置并向前延伸到工作面的超前支护工字钢梁，超前支护工字钢梁上滚动设有若干个自动滑轮机构，最前侧的一个自动滑轮机构的底部设有安装盒，安装盒内设有单片机和用于监测与工作面距离的距离传感仪，单片机的信号输入端与距离传感仪的信号输出端连接，单片机的信号输出端与自动滑轮机构的信号输入端控制连接，距离传感仪后侧的所有自动滑轮机构底部连接有一面竖向布置的柔性风帘。
自动滑轮机构包括顶部、前侧和后侧均敞口的U型板，U型板上部的左侧内壁和右侧内壁分别设有一根轮轴，两根轮轴的中心线重合，每根轮轴上均转动设有一个滑轮，两个滑轮或其中一个滑轮内置微型驱动电机，两个滑轮滚动连接在超前支护工字钢梁的腹板左右两侧的底板上表面，U型板下表面设有两个左右对称的L型板，柔性风帘上侧边伸入到两个L型板之间，柔性风帘和两个L型板通过螺栓销连接。
安装盒后侧临近柔性风帘前侧边，最前侧的自动滑轮机构与第二个自动滑轮机构之间通过连接杆连接。
采用上述技术方案，矿井工人在采掘的过程中，工作面后煤岩巷道很长一段距离要进行支护，而这类支护主要以锚杆、锚索支护，而且在距离工作面更近的一段距离由于岩体压力的重新分布，这一段距离的顶受到的压力更大，所以需要使用工字钢梁进行“超前支护”，即超前支护工字钢梁。本发明采用超前支护工字钢梁来充当“自动风帘”的滑轨，通过滑轮和U型板来把柔性风帘挂在超前支护工字钢梁上。柔性风帘类似窗帘，随着滑轮向前移动可展开。
本发明的工作原理为：最前端的U型板底部设置距离传感仪，距离传感仪将监测到与工作面的距离信号变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信号或信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，单片机获取该信号或信息。按照每个矿上的通风设计中工作面的瓦斯、温度、湿度、断面大小等情况来计算工作面所需要的风量，从而推算出风帘距离工作面的距离D’，将该距离D’的信息输入到距离传感仪中。在需要风帘的巷道顶板上挂上该柔性风帘，打开距离传感仪，距离传感仪会以一定的频率来测量距离工作面的距离D，根据开始输入的距离D’的信息，风帘会自动移动到指定的距离。如果随着采掘工作面的推进，该距离D会越来越大，而当距离传感仪检测到该距离D超过之前所计算的D’，单片机就会向滑轮内置的微型驱动电机发出电信号，微型驱动电机转动带动滑轮沿超前支护工字钢梁向前滚动，从而带动风帘向前移动，直到距离传感仪监测到的距离D等于距离D’后微型驱动电机停止。如此向前逐步行进，使工作面的通风量保持基本稳定，从而确保工作面通风的安全性。
如果不需要该风帘装置，可以将其去掉，以免占据巷道的有限空间。而且该风帘装置可以循环利用，避免浪费。
连接杆的设置，可使距离传感仪向前移动与柔性窗帘的移动同步。并且最前侧的自动滑轮机构也提供向前移动的拉力。
综上所述，本发明原理科学，结构简单，利用工作面后方的超前支护工字钢梁作为导轨，并利用窗帘的滑动拉伸原理，并利用距离传感仪、单片机和微型驱动电机的控制，实现随着工作面的向前推进，风帘自动向前移动的结构，从而实现工作面的良好通风，并降低工人劳动强度，提高生产效率。
附图说明
图1是“房柱式采煤法”工作面的风帘平面布置示意图；
图2是本发明的布置示意图；
图3是图2的侧视图。
具体实施方式
如图2和图3所示，本发明的煤矿井下工作面智能风帘装置，包括水平设置并向前延伸到工作面3的超前支护工字钢梁6，超前支护工字钢梁6上滚动设有若干个自动滑轮机构7，最前侧的一个自动滑轮机构7的底部设有安装盒8，安装盒8内设有单片机和用于监测与工作面3距离的距离传感仪9，单片机的信号输入端与距离传感仪9的信号输出端连接，单片机的信号输出端与自动滑轮机构7的信号输入端控制连接，距离传感仪9后侧的所有自动滑轮机构7底部连接有一面竖向布置的柔性风帘10。
自动滑轮机构7包括顶部、前侧和后侧均敞口的U型板11，U型板11上部的左侧内壁和右侧内壁分别设有一根轮轴，两根轮轴的中心线重合，每根轮轴上均转动设有一个滑轮12，两个滑轮12或其中一个滑轮12内置微型驱动电机，两个滑轮12滚动连接在超前支护工字钢梁6的腹板左右两侧的底板上表面，U型板11下表面设有两个左右对称的L型板13，柔性风帘10上侧边伸入到两个L型板13之间，柔性风帘10和两个L型板13通过螺栓销14连接.
安装盒8后侧临近柔性风帘10前侧边，最前侧的自动滑轮12机构7与第二个自动滑轮12机构7之间通过连接杆15连接。
采用上述技术方案，矿井工人在采掘的过程中，工作面3后煤岩巷道很长一段距离要进行支护，而这类支护主要以锚杆、锚索支护，而且在距离工作面3更近的一段距离由于岩体压力的重新分布，这一段距离的顶受到的压力更大，所以需要使用工字钢梁进行“超前支护”，即超前支护工字钢梁6。本发明采用超前支护工字钢梁6来充当“自动风帘”的滑轨，通过滑轮12和U型板11来把柔性风帘10挂在超前支护工字钢梁6上。柔性风帘10类似窗帘，随着滑轮12向前移动可展开。
本发明的工作原理为：最前端的U型板11底部设置距离传感仪9，距离传感仪9将监测到与工作面3的距离信号变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信号或信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，单片机获取该信号或信息。按照每个矿上的通风设计中工作面3的瓦斯、温度、湿度、断面大小等情况来计算工作面3所需要的风量，从而推算出风帘距离工作面3的距离D’，将该距离D’的信息输入到距离传感仪9中。在需要风帘的巷道顶板上挂上该柔性风帘10，打开距离传感仪9，距离传感仪9会以一定的频率来测量距离工作面3的距离D，根据开始输入的距离D’的信息，风帘会自动移动到指定的距离。如果随着采掘工作面3的推进，该距离D会越来越大，而当距离传感仪9检测到该距离D超过之前所计算的D’，单片机就会向滑轮12内置的微型驱动电机发出电信号，微型驱动电机转动带动滑轮12沿超前支护工字钢梁6向前滚动，从而带动风帘向前移动，直到距离传感仪9监测到的距离D等于距离D’后微型驱动电机停止。如此向前逐步行进，使工作面3的通风量保持基本稳定，从而确保工作面3通风的安全性。
如果不需要该风帘装置，可以将其去掉，以免占据巷道的有限空间。而且该风帘装置可以循环利用，避免浪费。
连接杆15的设置，可使距离传感仪9向前移动与柔性窗帘的移动同步。并且最前侧的自动滑轮12机构7也提供向前移动的拉力。图中标记16是锚杆。
本发明中的距离传感仪9、单片机和微型驱动电机均为现有技术，具体构造原理不再赘述，其之间涉及到的控制为常规软件程序，不涉及新的计算机程序。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.煤矿井下工作面智能风帘装置，其特征在于：包括水平设置并向前延伸到工作面的超前支护工字钢梁，超前支护工字钢梁上滚动设有若干个自动滑轮机构，最前侧的一个自动滑轮机构的底部设有安装盒，安装盒内设有单片机和用于监测与工作面距离的距离传感仪，单片机的信号输入端与距离传感仪的信号输出端连接，单片机的信号输出端与自动滑轮机构的信号输入端控制连接，距离传感仪后侧的所有自动滑轮机构底部连接有一面竖向布置的柔性风帘。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下工作面智能风帘装置，其特征在于：自动滑轮机构包括顶部、前侧和后侧均敞口的U型板，U型板上部的左侧内壁和右侧内壁分别设有一根轮轴，两根轮轴的中心线重合，每根轮轴上均转动设有一个滑轮，两个滑轮或其中一个滑轮内置微型驱动电机，两个滑轮滚动连接在超前支护工字钢梁的腹板左右两侧的底板上表面，U型板下表面设有两个左右对称的L型板，柔性风帘上侧边伸入到两个L型板之间，柔性风帘和两个L型板通过螺栓销连接。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下工作面智能风帘装置，其特征在于：安装盒后侧临近柔性风帘前侧边，最前侧的自动滑轮机构与第二个自动滑轮机构之间通过连接杆连接。
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