CN112879066A - 一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于掘进面的“涡‑旋”二域分风控尘方法及装置，正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，该含尘风流在巷道壁面阻挡和抽风口的负压作用下被卷吸入抽风筒内抽走；剩余含尘风流与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头被控制在涡流风中，再次被卷吸进入上述抽风口筒内抽走，形成涡流控尘区域；侧向出风口射出的新鲜风流射至导流板后形成反向旋流风；涡流控尘区域与旋流阻断区域随掘进机一起移动；及其控尘装置。本发明通过涡流场、旋流场随掘进机一起前移形成二域控尘，克服了瓦斯聚积的技术问题，操作简便，高空作业风险小，也无需调整机载分风器的位置，就能够保持最佳控尘效果。

Description

一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置

技术领域

本发明涉及掘进面控尘领域，尤其涉及一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置。

背景技术

据《中国矿业2019年报告》显示，到2018年底，煤炭确定资源储量16666.73亿吨。2018 年，全国新发现矿产资源109处，煤炭8处；有3个地方可开采超过50亿吨的新煤矿。煤炭产量多年居世界首位。可以看到煤炭作为我国的能源来源，甚至在未来很多年仍将是我国经济可持续发展的重要基石。在对煤炭资源的开采过程中，粉尘问题一直是煤炭开采过程中的一大难点，严重影响开采工作的安全和效率。革新掘进面粉尘防控技术已经成为煤炭行业的亟待解决的问题。

若对于掘进机工作产生的煤尘不采用任何的防护措施，工作面的煤尘浓度将达到1300mg/m³，甚至局部工作区域煤尘浓度能达到3000mg/m³，然而即便使用了目前较为流行的附壁风筒技术，控尘效果依然有限。因为传统附壁风筒技术需要及时调整附壁风筒位置，随着掘进面的前进，控尘效果变化大。并且附壁风筒的重量比较大，需要至少两名工人高空作业，危险性高，工人操作积极性低，推广难度大。

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掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置，代替传统附壁风筒，形成与掘进机一起移动的“涡-旋”二域分风控尘，并能形成向巷道后部移动的反向旋流风，克服了瓦斯聚积的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法，其包括以下步骤：

随掘进机一起移动的贴壁送风筒之正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，在巷道前壁的阻挡下流经巷道迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，该含尘风流在巷道壁面阻挡和抽风口的负压作用下，大部分含尘风流被卷吸入抽风筒内抽走；

未被卷吸入抽风筒的剩余含尘风流受到导流板和侧向风流风场的阻挡，以及正向出风口的负压作用下，该剩余含尘风流与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头被控制在涡流风中；

涡流风场和抽风口处的高负压使得在迎头产生的粉尘向涡流中心靠拢，使上述剩余含尘风流再次被卷吸进入上述抽风口筒内抽走，形成涡流控尘区域；

侧向出风口射出的新鲜风流射至导流板后形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道断面，形成旋流阻断区域；

上述涡流控尘区域与旋流阻断区域随掘进机一起移动。

一种使用上述方法的“涡-旋”二域分风控尘装置，其包括布置在巷道内的掘进机，掘进机后方布置有能移动的小车，其中，掘进机驾驶室一侧设置有代替传统附壁风筒的贴壁送风筒，贴壁送风筒指向掘进面的一端设置有正处风口，掘进机驾驶室另一侧设置有抽风口，抽风口位于掘进机驾驶室前方，正出风口位于掘进机驾驶室后方，抽风口外侧的掘进机上设置有导流板，导流板位于正向出风口后方，正向出风口后方的贴壁送风筒上设置有由出风孔形成的侧向出风口，侧向出风口与导流板位置相对应；

抽风口处于抽风状态形成负压场，正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，在靠近司机侧巷道的壁面阻挡下流经巷道，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流涡流场，涡流场控制迎头产生的高浓度粉尘颗粒向上述负压场移动，并由抽风口抽出，形成涡流控尘区域；侧向出风口的小部分气流在上述负压场以及导流板作用下产生向正向出风口运移的分速度，使侧向出风口的部分风流偏向正向出风口，与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头，形成二次控尘；

侧向出风口的大部分气流喷射至导流板形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道断面，形成旋流阻断区域，为除迎头区域外的作业区提供新鲜无污染的空气。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述正向出风口由多列出风孔构成，所有出风孔的面积占正向出风口之圆形面积的15％～30％；侧向出风口上的出风孔所在的弧形圆心角在100°～120°之间，每个出风孔的间隔为5厘米-10厘米之间，所有出风孔在贴壁送风筒上的跨度在0.8米-1米之间。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述贴壁送风筒通过贴壁自动调节器布置在掘进机驾驶室一侧上，贴壁自动调节器包括固定板，固定板通过N型支架固定在掘进对应处，固定板中部设置有至少两列第一滑动轮组，固定板两侧分别设置有第二滑动轮组，第一滑动轮组、第二滑动轮组均为竖直布置，固定板四个角上分别设置有水平布置的滚轮；固定板上有半包覆式的滑动板，该滑动板带有一个开口，开口朝向巷道的对应侧壁，滑动板与固定板的对应侧边上设置有第一弹簧；滑动板能沿第一滑轮组滑动。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述贴壁送风筒通过一连接模块焊接在上述滑动板上。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述贴壁送风筒后端设置有伸缩风筒支撑架，伸缩风筒支撑架末尾处为流线型弯折，伸缩风筒支撑架用于放置于贴壁送风筒相连通的伸缩风筒；上述贴壁送风筒在靠近巷道对应侧壁的一侧设置有贴壁送风筒鳍形保护体，该贴壁送风筒鳍形保护体呈流线型。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述导流板包括导流板主体，导流板主体通过转动销轴与一固定模块相铰接，固定模块设置在掘进机对应处，掘进机对应处的侧壁与导流板主体之间设置有第二弹簧，导流板主体在靠向巷道侧壁处设置有导流板鳍形保护体，导流板鳍形保护体为光滑流线型凸起结构，导流板鳍形保护体上设置有把手。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述导流板主体为四分之一圆弧面，表面平滑，其凸出部朝向掘进迎头；导流板鳍形保护体为光滑流线型凸起结构。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述小车上设置有车载风筒架，相邻的车载风筒架之间以及最前端的车载风筒架与掘进机之间通过锁链相连接，车载风筒架上设置有伸缩风筒，伸缩风筒与上述贴壁送风筒相连通，伸缩风筒另一端与矿用风筒相连接。

所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其中，上述巷道内布置有能移动的除尘风机，除尘风机与抽风筒相连通，抽风筒与上述抽风口相连通。

本发明提供的一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置，抽风口处于抽风状态形成负压场，正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，在靠近司机侧巷道的壁面阻挡下流经巷道，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流涡流场，而且侧向出风口的小部分气流在上述负压场以及导流板作用下产生向正向出风口运移的分速度，使侧向出风口的部分风流偏向正向出风口，与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头，形成二次控尘；同时侧向出风口的大部分气流喷射至导流板形成反向旋流风，反向旋流风流向巷道后方运移，风流的旋流强度也逐渐减小，为除迎头区域外的作业区提供大量新鲜无污染的空气，大大缓解了传统附壁风筒技术中常出现的瓦斯聚积问题，有效降低了瓦斯爆炸风险。而且涡流场、反向旋流风随掘进一起移动，代替现有技术中附壁风筒，更换风筒较轻，操作简便，高空作业风险小，无需调整贴壁送风筒位置，根据距离巷道壁的位置自动调整，控尘效率稳定。

附图说明

图1为本发明中“涡-旋”二域分风控尘装置的一个视角示意图；

图2为本发明中“涡-旋”二域分风控尘装置的另一视角示意图；

图3为本发明中贴壁送风筒与贴壁自动调节器的示意图；

图4为本发明中贴壁自动调节器的结构示意图；

图5为本发明中贴壁自动调节器的内部结构示意图；

图6为本发明中导流板的示意图；

图7为本发明中导流板在掘进机上的示意图；

图8为本发明中第二弹簧与导流板主体的示意图；

图9为本发明中小车的结构示意图；

其中，1-抽风口；2-正向出风口；3-导流板；4-抽风筒；5-掘进机；6-巷道；7-侧向出风口；8-伸缩风筒；9-矿用风筒；10-转载机；11-皮带输送机；12-除尘风机；13-贴壁送风筒鳍形保护体；14-车载风筒架；15-小车；16-锁链；17-贴壁送风筒；18-伸缩风筒支撑架；19-贴壁自动调节器；301-把手；302-导流板鳍形保护体；303-固定模块；304-转动销轴；305-第二弹簧；191-滑动板；192-固定板；193-N形支架；194-第一滑动轮组；195-第一弹簧；196-第二滑动轮组；197-滚轮；20-连接模块。

具体实施方式

本发明提供了一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法及装置，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掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法，其包括以下步骤：

随掘进机5一起移动的贴壁送风筒17之正向出风口2射出的新鲜风流沿巷道6壁面流向巷道迎头，在巷道6前壁的阻挡下流经巷道迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，该含尘风流在巷道6壁面阻挡和抽风口1的负压作用下，大部分含尘风流被卷吸入抽风筒4内抽走；

未被卷吸入抽风筒4的剩余含尘风流受到导流板3和侧向风流风场的阻挡，以及正向出风口2的负压作用下，该剩余含尘风流与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头被控制在涡流风中；

涡流风场和抽风口1处的高负压使得在迎头产生的粉尘向涡流中心靠拢，使上述剩余含尘风流再次被卷吸进入上述抽风口1筒内抽走，形成涡流控尘区域；

侧向出风口7射出的新鲜风流射至导流板3后形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道断面，形成旋流阻断区域；

上述涡流控尘区域与旋流阻断区域随掘进机一起移动。

如图1与图2所示的，本发明还提供了一种使用上述所述方法的“涡-旋”二域分风控尘装置，其包括布置在巷道6内的掘进机5，掘进机5后方布置有能移动的小车15，掘进机5的驾驶室一侧设置有代替传统附壁风筒的贴壁送风筒17，贴壁送风筒17指向掘进面的一端设置有正处风口2，掘进机5的驾驶室另一侧设置有抽风口1，抽风口1位于掘进机5驾驶室前方，正出风口2位于掘进机5驾驶室后方，抽风口1外侧的掘进机5上设置有导流板3，导流板3位于正向出风口2后方，正向出风口2后方的贴壁送风筒17上设置有由出风孔形成的侧向出风口7，侧向出风口7与导流板3位置相对应，即侧向出风口7射出的气流吹向导流板3，在导流板3处形象旋流风；

抽风口1处于抽风状态形成负压场，正向出风口2射出的新鲜风流沿巷道6壁面流向巷道迎头，在靠近司机侧巷道6的壁面阻挡下流经巷道，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流涡流场，涡流场控制迎头产生的高浓度粉尘颗粒向上述负压场移动，并由抽风口1抽出，形成涡流控尘区域；侧向出风口7的小部分气流在上述负压场以及导流板3作用下产生向正向出风口2运移的分速度，使侧向出风口7的部分风流偏向正向出风口2，与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头，形成二次控尘；

侧向出风口7的大部分气流喷射至导流板3形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道6断面，形成旋流阻断区域，为除迎头区域外的作业区提供新鲜无污染的空气。

更进一步度的，如图3所示的，上述正向出风口2由多列出风孔构成，所有出风孔的面积占正向出风口2之圆形面积的15％～30％；侧向出风口7上的出风孔所在的弧形圆心角在 100°～120°之间，每个出风孔的间隔为5厘米-10厘米之间，所有出风孔在贴壁送风筒17上的跨度在0.8米-1米之间。

本发明的优选的实施例中，如图4与图5所示的，上述贴壁送风筒17通过贴壁自动调节器19布置在掘进机5驾驶室一侧上，贴壁自动调节器19包括固定板192，固定板192中部设置有至少两列第一滑动轮组194，固定板192两侧分别设置有第二滑动轮组196，第一滑动轮组194、第二滑动轮组196均为竖直布置，固定板192四个角上分别设置有水平布置的滚轮197；固定板192上有半包覆式的滑动板191，该滑动板191带有一个开口，开口朝向巷道 6的对应侧壁，滑动板191与固定板192的对应侧边上设置有第一弹簧195；滑动板191能沿固定板192向驾驶室方向滑动，当掘进机5前进时，贴壁送风筒17受到压力会向掘进机5的中间方向移动，当巷道6空间足够时，在第一弹簧195的作用下，贴壁送风筒17复位回到初始位置。上述贴壁送风筒17通过一连接模块20焊接在上述滑动板191上。

更进一步的，如图3所示的，上述贴壁送风筒17后端设置有伸缩风筒支撑架18，伸缩风筒支撑架18末尾处为流线型弯折，伸缩风筒支撑架18用于放置于贴壁送风筒相连通的伸缩风筒。伸缩风筒支撑架18在掘进机5工作活动中避免伸缩风筒8由于掘进机5的后退，落于地面受到掘进机5的破坏。此外，防止伸缩风筒8在掘进机5的后退过程中产生大幅度弯折，而造成送风量急剧减小。伸缩风筒支撑架18末尾处的流线弯折使得伸缩风筒8弯曲部分更加平滑，减少伸缩风筒8摆动过程中的磨损。

更进一步的，如图6、图7与图8所示的，所示的，上述导流板3包括导流板主体，导流板主体通过转动销轴304与一固定模块303相铰接，固定模块303设置在掘进机5对应处，掘进机5对应处的侧壁与导流板主体之间设置有第二弹簧305，导流板主体在靠向巷道6侧壁处设置有导流板鳍形保护体302，导流板鳍形保护体302上设置有把手301。

更为优选的是，上述导流板主体为四分之一圆弧面，表面平滑，其凸出部朝向掘进迎头；导流板鳍形保护体302为光滑流线型凸起结构。

如图9所示的，上述小车15上设置有车载风筒架14，相邻的车载风筒架14之间以及最前端的车载风筒架14与掘进机5之间通过锁链16相连接，车载风筒架14上设置有伸缩风筒 8，伸缩风筒8与上述贴壁送风筒17相连通，伸缩风筒8另一端与矿用风筒9相连接。而且上述巷道6内布置有能移动的除尘风机12，除尘风机12与抽风筒4相连通，抽风筒4与上述抽风口1相连通。除尘风机12可以布置在皮带传送机上，随掘进机5一起移动。

为了更进一步的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例予以说明。

“涡-旋”二域分风控尘装置包括贴壁送风筒17和贴壁自动调节器19。由贴壁送风筒17 代替传统附壁风筒，贴壁送风筒17安装于贴壁自动调节器19之上，贴壁自动调节器19安装在掘进机5司机同侧后部的机身上。

如图4与图5所示的，贴壁自动调节器19的结构如下：第一滑动轮组194竖直安装于固定板192之上，本实施例中采用四列滑动轮间距相等、均匀排列，使得滑动板191能够相对于固顶板192滑动，多滑轮的设计使得滑动板191和固定板192的相对滑动更加平稳、顺畅。固定板四个顶角的滚轮197水平安装，用以减小和缓冲滑动过程中滑动板191与固定板192之间的力矩。滑动板191的半包裹结构使得滑动板191与固定板192滑动过程更平稳，同时防止粉尘大量进入滑动部件内部。固定板192在滑动板191内余留出的滑动距离为滑动板191长度的一半。贴壁自动调节器19的固定板192与N形支架193焊接相连，N形支架193的“N”形结构平衡巷道6壁面对贴壁送风筒17的应力，使得整体结构简约、牢固。

而且随着掘进机5的持续掘进，贴壁送风筒17可能会受到巷道6壁面的挤压，因为贴壁送风筒17与贴壁自动调节器19的滑动板191刚性连接，使得贴壁送风筒17带动滑动板191 在固定板192上滑动，使贴壁送风筒17向掘进机5中间方向平移，避免了贴壁送风筒17被挤压。当贴壁送风筒17与靠近司机侧的巷道6壁面的间距大时，贴壁自动调节器19内的第一弹簧195拉动滑动板191使贴壁送风筒17向巷道6的壁面平移，缩小贴壁送风筒17与靠近司机侧的巷道6壁面间距。贴壁通风器17与巷道6壁的间距越小，控尘效果越好，保留了传统方法优势的同时能跟随掘进机5前进，大幅度提高了控尘效果，减少了工人的工作量。

更进一步的，如图3所示，贴壁送风筒17前端为正向出风口2，正向出风口2上有均匀分布的小孔，该设计在保证均匀出风的同时控制正向出风风量。正向出风口2通过螺纹与贴壁送风筒17连接，实现了正向出风口2的可更换性。正向出风口2的可更换性可以根据巷道 6情况的不同，更换不同开孔面积的正向出风口2，以控制正向出风风量，达到更好的控尘效果。贴壁送风筒17的正向出风口2射出的新鲜风流流向巷道6迎头，在靠近司机侧巷道6壁面阻挡下流经巷道6迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，然后含尘风流受到靠近导流板3侧的巷道6壁面阻挡和抽风口1的负压作用，大部分含尘风流被卷吸入抽风筒4内，经过除尘风机12后排出。小部分未被卷吸入抽风筒4的含尘风流受到导流板3和侧向风流风场的阻挡，以及正向出风口2的负压，产生了向正向出风口2偏折的分速度，风流偏向正向出风口2后又受抽风口1的负压影响，与正向出风口2发射的新鲜风流汇聚流向迎头，使得粉尘仍然受控制在涡流风中，形成控尘涡流风场。贴壁送风筒17的侧向出风口7为规则条形孔状出风口，位于贴壁送风筒17的后部位置，朝向导流板3，均匀排列的孔状使得侧向出风口 7出风均匀。出风孔所在的弧形圆心角为100°-120°左右，每个出风孔间隔约5-10厘米左右，每列出风孔为两个出风孔和三个出风孔交替设置，总跨度在0.8-1米左右。此种出风孔出风均匀，所形成的侧向出风口7与导流板3之间的风流，对正向出风形成的涡流风场的漏风起到了控制作用，侧向出风经过导流板3后向巷道6人员工作区域持续输送新鲜风流。

在本实施例中，如图1与图2所示，抽风口1朝向迎头，位于掘进机5右侧上方，距离迎头约3-5米左右，抽风口1的位置正对含尘风流流向，利于抽风口1对含尘风流的抽吸。

更近一步的，如图3所示，贴壁送风筒17焊接于风筒支架19上的连接模块20上，连接模块20增大贴壁送风筒17与贴壁自动调节器19的接触面积，使得加工便利，焊接牢固。伸缩风筒支撑架18焊接于贴壁送风筒17上，伸缩风筒支撑架18在掘进机5工作活动中避免伸缩风筒8由于掘进机5的后退，落于地面受到掘进机5的破坏。此外，防止伸缩风筒8在掘进机5的后退过程中产生大幅度弯折，而造成送风量急剧减小。伸缩风筒支撑架18末尾处的流线弯折使得伸缩风筒8弯曲部分更加平滑，减少了伸缩风筒8摆动过程中的磨损。

如图9所示的，伸缩风筒8的放置装置主要包括车载风筒架14、小车15、锁链16。掘进机5和车载风筒架14之间由锁链16连接，该部位使用锁链16连接能够使小车15跟随掘进机5前进效果不变的前提下，减少掘进机5左右运动和向后运动过程中对车载风筒架14和小车15产生的影响，避免车载风筒架14与掘进机5发生碰撞。本实施例中为两个小车15，两个小车15的车载风筒架14之间也采用小段锁链16连接的方式，该部位使用锁链16连接能够避免两个小车15的跨度和车载风筒架14长度过长造成的转向不灵活的问题，增加了小车15和车载风筒架14的灵活性。车载风筒架14两端的弧形结构不与放置在车载风筒架14 上的伸缩风筒8贴合，以免伸缩风筒8的伸长受到该弧形结构的阻碍。车载风筒架14两端的弧形结构使得车载风筒架14更加稳定。小车15数量过少，不利于伸缩风筒放置装置的转向；小车15数量过多不利于伸缩风筒放置装置的管理，也不利于伸缩风筒8维持较直的形态。采用两小车15的设计最大程度避免了上述情况的发生。小车15的架构设计利于小车15对于车载风筒架14的支撑稳定。

而且导流板结构主要包括导流板主体、把手301、导流板鳍形保护体302、固定模块303、转动销304。固定模块303焊接与掘进机5上，固定模块303与导流板主体通过转动销304连接。

更进一步的，如图6与图7所示的，导流板3为四分之一圆弧面，该形状设计表面平滑而规则，没有尖锐的棱角，其凸出部朝向掘进迎头。当导流板3不与巷道6壁相接触时，弹簧305拉动导流板，转动销304能限制弹簧305拉动导流板3至图中角度，使导流板3处于展开状态。当导流板3与巷道6壁接触时，导流板鳍形保护体302和导流板3受巷道6壁挤压，使得弹簧305拉伸绕转动销304转动，进入闭合状态，从而保护导流板3避免挤压破坏。当导流板3妨碍到工人通过时，把手301方便工人将导流板3手动闭合。导流板鳍形保护体 302为光滑流线型凸起结构，防止导流板3与巷道6壁面的相对滑动过程中巷道6壁面对导流板3造成破坏。一般情况下，导流板3使侧向出风口7发射来的新鲜风流偏折，使得新鲜风流经过导流板3后，形成向巷道6后方扩散的旋流风。导流板3同时能对沿靠近导流板3 巷道6壁面运移的风流向后扩散起到一定的阻挡作用。

更进一步的，本发明提供的掘进面前部涡流、后部旋流的控尘方法原理及步骤如下所示：

贴壁送风筒17与靠近司机侧的巷道6壁面的间距小，正向出风口2发射的新鲜风流流至迎头后流向另一侧巷道6壁面，然后沿该壁面被卷吸入抽风口1；贴壁送风筒17与靠近司机侧的巷道6壁面间距过大时，正向出风口2发射的新鲜风流流至迎头后流向靠近司机侧的巷道6壁面，流向靠近司机侧巷道6壁面的风流无法被抽风口1卷吸，并且会破坏涡流风场。本发明在掘进机5的动态活动中，通过贴壁自动调节器19实现贴壁送风筒17最大限度的靠近司机侧的巷道6壁面。当贴壁送风筒17受到巷道6壁面的挤压时，因为贴壁送风筒17与贴壁自动调节器19的滑动板191刚性连接，使得贴壁送风筒17带动滑动板191在固定板192上滑动，贴壁送风筒17向掘进机5中间平移，避免了贴壁送风筒17被挤压。当贴壁送风筒 17不受巷道6壁面挤压时，贴壁自动调节器19内的第一弹簧195拉动滑动板191，使贴壁送风筒17向靠近司机侧的巷道6壁面平移，缩小贴壁送风筒17与靠近司机侧的巷道6壁面间距。

而且贴壁送风筒17所在的贴壁自动调节器19位于掘进机5上，所以能保证贴壁送风筒 17靠近巷道6壁的同时跟随掘进面前进，使得控尘效果不受位置影响。

正常状态下，掘进机5位于掘进工作面巷道6迎头处，掘进机5向前掘进的过程中，抽风筒4和除尘风机12随之前进；贴壁送风筒17安装在贴壁自动调节器19上，贴壁自动调节器19固定于掘进机5之上。贴壁送风筒17随掘进机5的掘进而前进，同时贴壁送风筒17在掘进机5运动的情况下，始终靠近或贴近巷道6的壁面。贴壁送风筒17贴近巷道6壁使正向出风口2射出的新鲜风流会沿巷道6壁面流向巷道迎头，在靠近司机侧巷道6壁面阻挡下流经巷道6迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，然后含尘风流受到巷道6壁面阻挡和抽风口1的负压作用，大部分含尘风流被卷吸入抽风筒4内，经过除尘风机12后排出。小部分未被卷吸入抽风筒4的含尘风流受到导流板3和侧向风流的阻挡，以及正向出风口2周围负压作用的影响，该小部分风流产生了向正向出风口2运移的分速度，风流偏向正向出风口2 后受抽风口2的负压影响，与正向出风口2发射的新鲜风流汇聚流向迎头，使得粉尘仍然受控制在涡流风中。涡流风场和抽风口1处的高负压使得在迎头产生的粉尘向涡流中心靠拢，在上述过程中粉尘被卷吸进入抽风口1。导流板3和侧向出风口7之间的侧向风流很好的控制了涡流风漏风情况。侧向出风口7射出的新鲜风流射至导流板3后形成反向旋流风，对巷道6人员工作区域源源不断的输送新鲜风流。

当掘进机5向前掘进，贴壁送风筒17跟随掘进机5拉动锁链16带动车载风筒架14并拉长伸缩风筒8。当掘进机前进约10米左右时，需实施步骤一：将伸缩风筒8和矿用风筒9分离，将伸缩风筒8拉回至压缩状态。随后实施步骤二：悬挂新的矿用风筒9，并与伸缩风筒8连接，回到初始状态。如此循环。传统附壁风筒控除尘与本发明方法的控尘对比如表1所示。

表1

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 (10)

1.一种用于掘进面的“涡-旋”二域分风控尘方法，特征在于，其包括以下步骤：

随掘进机一起移动的贴壁送风筒之正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，在巷道前壁的阻挡下流经巷道迎头，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流，该含尘风流在巷道壁面阻挡和抽风口的负压作用下，大部分含尘风流被卷吸入抽风筒内抽走；

未被卷吸入抽风筒的剩余含尘风流受到导流板和侧向风流风场的阻挡，以及正向出风口的负压作用下，该剩余含尘风流与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头被控制在涡流风中；

涡流风场和抽风口处的高负压使得在迎头产生的粉尘向涡流中心靠拢，使上述剩余含尘风流再次被卷吸进入上述抽风口筒内抽走，形成涡流控尘区域；

侧向出风口射出的新鲜风流射至导流板后形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道断面，形成旋流阻断区域；

上述涡流控尘区域与旋流阻断区域随掘进机一起移动。

2.一种使用如权利要求1所述方法的“涡-旋”二域分风控尘装置，其包括布置在巷道内的掘进机，掘进机后方布置有能移动的小车，其特征在于，掘进机驾驶室一侧设置有代替传统附壁风筒的贴壁送风筒，贴壁送风筒指向掘进面的一端设置有正处风口，掘进机驾驶室另一侧设置有抽风口，抽风口位于掘进机驾驶室前方，正出风口位于掘进机驾驶室后方，抽风口外侧的掘进机上设置有导流板，导流板位于正向出风口后方，正向出风口后方的贴壁送风筒上设置有由出风孔形成的侧向出风口，侧向出风口与导流板位置相对应；

抽风口处于抽风状态形成负压场，正向出风口射出的新鲜风流沿巷道壁面流向巷道迎头，在靠近司机侧巷道的壁面阻挡下流经巷道，新鲜风流携带粉尘后形成含尘风流涡流场，涡流场控制迎头产生的高浓度粉尘颗粒向上述负压场移动，并由抽风口抽出，形成涡流控尘区域；侧向出风口的小部分气流在上述负压场以及导流板作用下产生向正向出风口运移的分速度，使侧向出风口的部分风流偏向正向出风口，与正向出风口发射的新鲜风流汇聚流向迎头，形成二次控尘；

侧向出风口的大部分气流喷射至导流板形成反向旋流风，使反向旋流风充满整个巷道断面，形成旋流阻断区域，为除迎头区域外的作业区提供新鲜无污染的空气。

3.根据权利要求2所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述正向出风口由多列出风孔构成，所有出风孔的面积占正向出风口之圆形面积的15％～30％；侧向出风口上的出风孔所在的弧形圆心角在100°～120°之间，每个出风孔的间隔为5厘米-10厘米之间，所有出风孔在贴壁送风筒上的跨度在0.8米-1米之间。

4.根据权利要求2所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述贴壁送风筒通过贴壁自动调节器布置在掘进机驾驶室一侧上，贴壁自动调节器包括固定板，固定板通过N型支架固定在掘进对应处，固定板中部设置有至少两列第一滑动轮组，固定板两侧分别设置有第二滑动轮组，第一滑动轮组、第二滑动轮组均为竖直布置，固定板四个角上分别设置有水平布置的滚轮；固定板上有半包覆式的滑动板，该滑动板带有一个开口，开口朝向巷道的对应侧壁，滑动板与固定板的对应侧边上设置有第一弹簧；滑动板能沿第一滑轮组滑动。

5.根据权利要求4所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述贴壁送风筒通过一连接模块焊接在上述滑动板上。

6.根据权利要求4所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述贴壁送风筒后端设置有伸缩风筒支撑架，伸缩风筒支撑架末尾处为流线型弯折，伸缩风筒支撑架用于放置于贴壁送风筒相连通的伸缩风筒；上述贴壁送风筒在靠近巷道对应侧壁的一侧设置有贴壁送风筒鳍形保护体，该贴壁送风筒鳍形保护体呈流线型。

7.根据权利要求2所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述导流板包括导流板主体，导流板主体通过转动销轴与一固定模块相铰接，固定模块设置在掘进机对应处，掘进机对应处的侧壁与导流板主体之间设置有第二弹簧，导流板主体在靠向巷道侧壁处设置有导流板鳍形保护体，导流板鳍形保护体为光滑流线型凸起结构，导流板鳍形保护体上设置有把手。

8.根据权利要求7所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述导流板主体为四分之一圆弧面，表面平滑，其凸出部朝向掘进迎头；导流板鳍形保护体为光滑流线型凸起结构。

9.根据权利要求2所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述小车上设置有车载风筒架，相邻的车载风筒架之间以及最前端的车载风筒架与掘进机之间通过锁链相连接，车载风筒架上设置有伸缩风筒，伸缩风筒与上述贴壁送风筒相连通，伸缩风筒另一端与矿用风筒相连接。

10.根据权利要求2所述的“涡-旋”二域分风控尘装置，其特征在于，上述巷道内布置有能移动的除尘风机，除尘风机与抽风筒相连通，抽风筒与上述抽风口相连通。

Images