CN114017123B - 一种综采工作面分布式智能感应除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，属于煤矿防尘技术领域，包括包括吊挂在液压支架顶梁上的卷吸射流除尘装置、设置在液压支架立柱中间的智能感应除尘装置、设置在液压支架连杆上的总控箱以及分别设置在采煤机上风侧和下风侧机身端面的两个信号发生器，卷吸射流除尘装置和智能感应除尘装置均与总控箱电连接；综采工作面分布式智能感应除尘系统采用智能控制，这样便于本系统与综采面其它设备控制系统连为一体，实现防尘设备智能化，本系统中的各个控除尘装置呈分散布置，体积较小，这样易于与原有采煤设备结合成一体，极大改善了矿工的工作环境。

Description

一种综采工作面分布式智能感应除尘系统

技术领域

本发明属于煤矿防尘技术领域，涉及一种综采工作面分布式智能感应除尘系统。

背景技术

综采工作面粉尘防治一直以来都是煤矿粉尘治理的重心。由于其工作面风速较高，尘源点复杂，粉尘扩散速度快等原因，给综采面粉尘防治工作带来了极大的挑战。综采工作面粉尘的主要来源为采煤机滚筒割煤及液压支架降柱移架，经现场实测，在没有任何防尘措施的情况下，综采工作面的粉尘浓度高达1000mg/m³以上，割煤和移架时的瞬时原始总粉尘浓度甚至超过2000mg/m³以上，严重制约了煤矿的安全、高效生产及矿工的身心健康。

采煤机滚筒割煤产生的粉尘，在风流的影响下，向下风侧运动，同时有一部分粉尘向人行道扩散。同时滚筒割煤后，垮落的大块煤层，造成底板粉尘扬尘，该部分粉尘一部分向人行侧扩散，一部分长时间逗留在电缆槽附近，严重污染工作面的环境；另外液压支架降柱移架属于阵发性产尘，一次产尘量大，在风流的影响下会迅速扩散污染人性区域。目前，针对上述尘源的治理技术主要包括采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术、采煤机含尘气流控制技术以及液压支架喷雾降尘技术等，但是其治理效果有限，也不能有效治理综采面粉尘污染问题，且目前国外也无有效治理措施。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，用于遏制采煤机割煤产生的粉尘向人行侧扩散，克服现有技术下粉尘治理效果有限的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，设置在采煤机和液压支架上用于消除综采工作面的粉尘，所述液压支架包括底座和安装在底座上的连杆、立柱、掩护梁以及连接在立柱顶端的顶梁，所述掩护梁一端连接所述底座，另一端连接所述顶梁，所述连杆一端连接所述底座一端连接所述掩护梁，本除尘系统包括吊挂在顶梁上的卷吸射流除尘装置、设置在底座上的智能感应除尘装置、设置在连杆上的总控箱以及设置在采煤机上风侧和下风侧机身端面的信号发生器以定位采煤机的上风侧和下风侧的滚筒，卷吸射流除尘装置和智能感应除尘装置均与总控箱电连接。

所述卷吸射流除尘装置包括卷吸风机、若干用于产生喷雾的喷雾机构、第一控制箱，其中喷雾机构安装在卷吸射流除尘装置的箱体靠近采煤机一侧上，卷吸风机固定安装在卷吸射流除尘装置的箱体内远离采煤机的一侧上，卷吸射流除尘装置的箱体远离采煤机的一侧设置为过滤网，第一控制箱设置在卷吸射流除尘装置的箱体内远离过滤网的一侧并电连接液压支架的控制系统、卷吸风机以及喷雾机构。

所述智能感应除尘装置包括吸尘机构、第二控制箱和信号接收器，其中吸尘机构固定安装在液压支架的底座上并与安装在吸尘机构上第二控制箱电连接，第二控制箱上端安装了信号接收器并与其电连接，以实现对吸尘机构的旋转、伸缩、及吸尘功能启闭等的智能控制。

进一步，所述喷雾机构包括安装在卷吸射流除尘装置的箱体靠近采煤机一侧上的风球、对应安装在风球所在的位置上的喷嘴以及配合喷嘴安装的供水管路，其中风球电连接第一控制箱。

进一步，所述吸尘机构包括固定安装在液压支架的底座上并与第二控制箱电连接的除尘器，吸尘机械手臂旋转连接在除尘器的吸尘口处，机械手臂液压支架安装在吸尘机械手臂上并与第二控制箱电连接以控制吸尘机械手臂。

进一步，所述供水管路上安装有智能调压电磁阀并与第一控制箱电连接。

进一步，所述吸尘机械手臂与除尘器的吸尘口采用旋转法兰进行连接。

进一步，所述吸尘机械手臂末端上设置有粉尘浓度检测仪

本发明的有益效果在于：

1、一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，包括卷吸射流降尘除尘装置、智能感应除尘装置，本系统及利用卷吸射流除尘装置对液压支架降柱移架产尘进行智能抽吸净化，并同时利用可智能旋转的风球对采煤机滚筒尘源进行跟踪控降尘，利用智能感应除尘装置对采煤机下风流区域的粉尘进行抽吸净化，且上述装置均按一定间距分布在整个工作面区域，能通过识别采煤机及降柱移架等尘源位置及采场区域粉尘浓度进行智能调节，进而实现综采面粉尘的高效治理。

2、综采工作面分布式智能感应除尘系统采用智能控制，这样便于本系统与综采面其它采煤设备控制系统连为一体，实现防尘与采煤设备智能一体化，本系统中的各组成控除尘装置呈分散布置，体积较小，这样易于与原有采煤设备结合成一体，极大改善了矿工的工作环境。

3、综采工作面分布式智能感应除尘系统在保证降尘效果的同时，利用智能感应除尘装置中的除尘器大量吸走粉尘，并且配合智能调压电磁阀调节水压，避免了大量用水对工作面正常工作造成的影响，同时节约水源，减少成本。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为综采工作面分布式智能感应除尘系统示意图；

图2为卷吸射流除尘装置结构示意图；

图3为智能感应除尘装置结构示意图。

附图标记：1-卷吸射流除尘装置、11-过滤网、12-卷吸风机、13-供水管路、14-智能调压电磁阀、15-喷嘴、16-风球、17-第一控制箱、2-液压支架、3-液压支架封闭控尘装置、4-总控箱、5-智能感应除尘装置、51-吸尘机械手臂、52-机械手臂液压支架、53-除尘器吸尘口、54-旋转连接法兰、55-除尘器、56-除尘器出风口、57-第二控制箱、58-信号接收器、59-粉尘浓度检测仪、6-信号发生器、7-采煤机。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，设置在采煤机7和液压支架2上用于消除综采工作面的粉尘，所述采煤机7的机身分为上风侧和下风侧，所述液压支架2包括底座和安装在底座上的连杆、立柱、掩护梁以及连接在立柱顶端的顶梁，所述掩护梁一端连接所述底座，另一端连接所述顶梁，所述连杆一端连接所述底座一端连接所述掩护梁，本除尘系统包括吊挂在顶梁上的卷吸射流除尘装置1、设置在底座上的智能感应除尘装置5、设置在连杆上的总控箱4以及设置在采煤机7两侧机身端面的信号发生器6，卷吸射流除尘装置1和智能感应除尘装置5均与总控箱4电连接。

进一步，在液压支架1的掩护梁上安装有液压支架封闭控尘装置3，液压支架封闭控尘装置3成U型，液压支架封闭控尘装置3引用专利号为ZL2020216881908的装置，液压支架1降柱移架产生的大块粉尘直接落入到支架封闭控尘装置3内，排入液压支架1的后方，避免了液压支架1降柱移架时的大块粉尘直接落入人行区域。

重点参阅图2，所述卷吸射流除尘装置1包括卷吸风机12、三个喷嘴15、供水管路13、三个风球16、第一控制箱17，风球16和喷嘴15以及供水管路13组成了喷雾机构，其中三个风球16安装在卷吸射流除尘装置的箱体靠近采煤机7一侧上，三个喷嘴15对应安装在风球16所在的位置上并固定连接在供水管路13上，卷吸风机12固定安装在卷吸射流除尘装置的箱体内远离采煤机的一侧，卷吸射流除尘装置的箱体远离采煤机的一侧设置为过滤网11，第一控制箱17设置在卷吸射流除尘装置的箱体内远离过滤网11的一侧并电连接液压支架2的控制系统，卷吸风机12和三个风球16均与第一控制箱17电连接，便于控制风球16的旋转和卷吸风机12的工作。

卷吸射流除尘装置1的工作流程为当液压支架1降柱移架时，第一控制箱17收到来自液压支架2控制系统的信号，第一控制箱17打开卷吸风机12、风球16和喷嘴15，通过卷吸风机12产生的负压抽吸液压支架1降柱移架产生的粉尘，然后在风球16和喷嘴15产生的喷雾的引射作用下，粉尘与喷雾雾粒结合，将粉尘沉降，落入采煤机7所在一侧；当采煤机7还未达到卷吸射流除尘装置1正前方时，且液压支架2未发生降柱移架时，只打开风球16和喷嘴15，进行喷雾工作，通过第一控制箱17调节风球16的角度，使喷雾沿下风侧，可以对采煤机7滚筒割煤产生的粉尘进行引射，使高浓度粉尘向下风侧运动，避免了其污染人行区域，当采煤机7靠近时，再通过第一控制箱17调节风球16使喷雾喷向采煤机7滚筒，实现再滚筒尘源出抑制粉尘的产生。

进一步，在供水管路13上安装有智能调压电磁阀14并与第一控制箱17电连接，智能调压电磁阀14可以智能调节水压大小，可以在保证降尘效果的基础上，节约用水。

所述智能感应除尘装置5包括吸尘机械手臂51、机械手臂液压支架52、旋转连接法兰54、除尘器55、第二控制箱57和信号接收器58，吸尘机构吸尘机械手臂51、机械手臂液压支架52、旋转连接法兰54以及除尘器55，其中除尘器55固定安装在液压支架2的底座上并与第二控制箱57电连接，除尘器吸尘口53通过旋转连接法兰与吸尘机械手臂51以实现吸尘机械手臂51的旋转，机械手臂液压支架52连接在吸尘机械手臂51上以驱动吸尘机械手臂51，第二控制箱57固定安装在旋转连接法兰上，第二控制箱57上端安装了信号接收器58并与第二控制箱57电连接，便于信号接收器58接收信号发生器6的信号后传递给第二控制箱57；智能感应除尘装置5的工作流程如下：当采煤机7开始割煤，运动到智能感应除尘装置5附近时，信号接收器58接收到信号发生器6发出的信号后，第二控制箱随即运行智能感应除尘装置5，除尘器55开始运作，利用除尘器55的负压作用，通过控制吸尘机械手臂51的运动实现对采煤机7滚筒割煤以及垮落煤层产生的粉尘和滞留在电缆槽周围的粉尘进行旋转多角度抽吸净化。

进一步，在吸尘机械手臂51上设置有粉尘浓度检测仪59，可以对其所在的区域进行实时检测感知，通过对粉尘浓度检测仪59设定粉尘浓度上限值，当其粉尘浓度超过设定的上限值时，智能感应除尘装置5会自动控制吸尘机械手臂51进行抽尘动作，当粉尘浓度检测仪59未感知到粉尘浓度超限区域，且采煤机7信号发生器6未发出信号时，智能感应除尘装置5自动收回吸尘机械手臂51。

进一步，在所述除尘器55的除尘器出风口56上布置了一个匹配出风口大小的环形喷雾器，环形喷雾器为现有技术的标准件，环形喷雾器连接卷吸射流除尘装置1的供水管路13，环形喷雾在除尘器出风口56风流的作用下，扩散到挡煤板附近区域，对采煤机滚筒割煤以及垮落煤层产生的向人行道扩散的部分粉尘以及滞留在电缆槽周围的粉尘进行二次沉降。

综采工作面分布式智能感应除尘系统在实现对综采工作面采煤机尘源、液压支架尘源综合治理的同时，整个系统采用智能控制，这样便于本系统与综采面其它采煤设备控制系统连为一体，实现防尘设备、采煤设备智能化；同时，本系统中的各组成控除尘装置呈分散布置，体积较小，这样易于与原有采煤设备结合成一体，大大提高其使用寿命。本发明的综采工作面分布式智能感应除尘系统，结构简单，安装方便，可以遏制采煤机割煤产生的粉尘向人行侧扩散，并通过智能感应除尘装置智能抽吸采煤机滚筒产生的粉尘以及垮落煤层产生的粉尘向人行道扩散的部分粉尘和滞留在电缆槽周围的粉尘，同时通过液压支架封闭控尘装置对液压支架降柱移架产生的粉尘进行密闭导尘以及卷吸射流除尘装置进行智能抽吸净化；综采工作面分布式智能感应除尘系统在保证降尘效果的同时，利用智能感应除尘装置中的除尘器大量吸走粉尘，并且配合智能调压电磁阀调节水压，避免了大量用水对工作面正常工作造成的影响，同时节约水源，减少成本。

综采工作面分布式智能感应除尘系统工作流程如下：

当采煤机7开始割煤，并运动到智能感应除尘装置5附近时，智能感应除尘装置5上的信号接收器58接收到采煤机7上信号发生器6发出的信号后，第二控制箱57随即运行智能感应除尘装置5，利用除尘器5的负压作用，通过控制吸尘机械手臂51的运动实现对采煤机7滚筒割煤产尘以及垮落煤体产生的粉尘向人行道扩散的部分粉尘以及滞留在电缆槽周围的粉尘进行旋转多角度抽吸净化；同时，智能感应除尘装置5的吸尘机械手臂51上设置有粉尘浓度检测仪59，可以对其所在的区域进行实时检测感知，通过对其设定上限值，当其感应到由粉尘浓度超标的位置，智能感应除尘装置5会自动控制吸尘机械手臂51进行抽尘动作，当未感知到粉尘浓度超限区域且未收到信号发生器6发出的信号时，自动收回吸尘机械手臂51；在除尘器出风口56上还布置了一个环形喷雾，连接在供水管路13上，喷雾在除尘器出风口56风流的作用下，扩散到挡煤板附近区域，对采煤机滚筒割煤产尘以及垮落煤层产生的粉尘向人行道扩散的部分粉尘以及滞留在电缆槽周围的粉尘进行二次沉降；

当液压支架2降柱移架时，第一控制箱17自动打开卷吸风机12，通过卷吸风机12产生的负压抽吸液压支架2降柱移架产生的粉尘，然后在风球16和喷嘴15产生的喷雾的引射作用下与喷雾雾粒结合，将粉尘沉降；另外，第一控制箱17还可以控制风球16的旋转，当采煤机7还未达到卷吸射流除尘装置1正前方时，且液压支架2未发生降柱移架时，只打开风球16和喷嘴15，通过第一控制箱17调节风球16的角度，使喷雾沿下风侧，可以对采煤机滚筒割煤产生的粉尘进行引射，使高浓度粉尘向下风侧运动，避免了其污染人行区域，当采煤机7靠近时，再通过第一控制箱17自动调节风球16使其喷雾喷向采煤机滚筒，实现在滚筒尘源处抑制粉尘的产生，且安装在供水管路13上的智能调压电磁阀14还可以根据粉尘浓度的智能调节水压大小，在保证装置具有良好的降尘效果的基础上，节约用水；设置在液压支架2掩护梁上安装的液压支架封闭控尘装置3，装置成“U”型，这样当液压支架2降柱移架产生的大块粉尘就可以直接落入到液压支架封闭控尘装置3中，直接排入液压支架2后方，直接避免了降柱移架产生的大块粉尘直接落入人行区域；

本系统的总控箱4可以对第一控制箱17和第二控制箱57进行控制，可以实现其同时工作或单独工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种综采工作面分布式智能感应除尘系统，设置在采煤机(7)和液压支架(2)上用于消除综采工作面的粉尘，所述液压支架(2)包括底座和安装在底座上的连杆、立柱、掩护梁以及连接在立柱顶端的顶梁，所述掩护梁一端连接所述底座，另一端连接所述顶梁，所述连杆一端连接所述底座一端连接所述掩护梁，其特征在于：包括吊挂在顶梁上的卷吸射流除尘装置(1)、设置在底座上的智能感应除尘装置(5)、设置在连杆上的总控箱(4)以及设置在采煤机(7)上风侧和下风侧机身端面的信号发生器(6)，卷吸射流除尘装置(1)和智能感应除尘装置(5)均与总控箱(4)电连接；

所述卷吸射流除尘装置(1)包括卷吸风机(12)、若干用于产生喷雾的喷雾机构、第一控制箱(17)，其中喷雾机构安装在卷吸射流除尘装置的箱体靠近采煤机(7)一侧上，卷吸风机(12)固定安装在卷吸射流除尘装置的箱体内远离采煤机的一侧上，卷吸射流除尘装置的箱体远离采煤机的一侧设置为过滤网(11)，第一控制箱(17)设置在卷吸射流除尘装置的箱体内远离过滤网(11)的一侧并电连接液压支架(2)的控制系统、卷吸风机(12)以及喷雾机构；

所述智能感应除尘装置(5)包括吸尘机构、第二控制箱(57)和信号接收器(58)，其中吸尘机构固定安装在液压支架(2)的底座上并与安装在吸尘机构上第二控制箱(57)电连接，第二控制箱(57)上端安装了信号接收器(58)并与其电连接，以实现对吸尘机构的智能控制。

2.根据权利要求1所述的综采工作面分布式智能感应除尘系统，其特征在于：所述喷雾机构包括安装在卷吸射流除尘装置的箱体靠近采煤机(7)一侧上的风球(16)、对应安装在风球(16)所在的位置上的喷嘴(15)以及配合喷嘴(15)安装的供水管路(13)，其中风球(16)电连接第一控制箱(17)。

3.根据权利要求1所述的综采工作面分布式智能感应除尘系统，其特征在于：所述吸尘机构包括固定安装在液压支架(2)的底座上并与第二控制箱(57)电连接的除尘器(55)，吸尘机械手臂(51)旋转连接在除尘器(55)的吸尘口(53)处，机械手臂液压支架(52)安装在吸尘机械手臂(51)上并与第二控制箱(57)电连接以控制吸尘机械手臂(51)。

4.根据权利要求2所述的综采工作面分布式智能感应除尘系统，其特征在于：所述供水管路(13)上安装有智能调压电磁阀(14)并与第一控制箱(17)电连接。

5.根据权利要求3所述的综采工作面分布式智能感应除尘系统，其特征在于：所述吸尘机械手臂(51)与除尘器(55)的吸尘口(53)采用旋转法兰进行连接。

6.根据权利要求3所述的综采工作面分布式智能感应除尘系统，其特征在于：所述吸尘机械手臂(51)末端上设置有粉尘浓度检测仪(59)。