CN114909099A - 一种自调节型气雾排渣系统及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自调节型气雾排渣系统，包括电气控制系统、钻孔参数检测装置和水雾除尘系统，水雾除尘系统包括水支路和气支路，水支路用于将水雾化成喷雾，所述气支路用于提供高压气，所述喷雾和高压气混合形成水雾后再进入钻孔，所述钻孔参数检测装置用于实时检测钻孔时的钻孔参数数据，并将数据反馈到电气控制系统，所述电气控制系统根据反馈的数据对水雾除尘系统的水雾参数进行实时调节。本发明还提供了一种所述自调节型气雾排渣系统的调节方法。通过电气控制系统将接收到的数据与防卡钻设定值比较，实时调节水雾流量，实现钻孔过程中的排渣水雾量与围岩自适应；通过调节水雾参数满足不同岩层与工况的除尘需求，可大幅降低卡钻几率。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔技术领域，具体涉及一种自调节型气雾排渣系统及调节方法。
背景技术
在钻爆法施工中，尤其是在隧道施工中，钻孔排渣通常采用水排渣方式。水排渣耗水量大，不仅造成水资源浪费较大，钻孔产生的污水直接排放易造环境污染。而且对于缺水地区施工，或者遇水不稳定岩层如泥岩、软页岩、风化岩等，更是无法采用水排渣。而纯采用气排渣又会导致灰尘污染大，影响作业人员身体健康。因此，钻孔排渣需要一种既能节约水源，又能适应不同围岩的一种新型排渣技术。
目前在矿山凿岩设备中，已有不少厂家配套有水和气混合的气雾排渣系统，但气雾排渣对水雾量要求非常高，特别是45mm的钻孔，水量大易造成卡钻，水量小粉尘大，而掌子面围岩是复杂多变的，单独使用一种水量往往无法完成整个掌子面钻孔排渣，因此采用气雾排渣技术需要能够实时无级调节水量。而现有的气雾排渣系统，大多采用水和高压气直接混合形成水雾，水雾易受负载波动的影响，形成的水雾不均匀、不稳定，也容易导致卡钻；且现有系统水量大多无法调节，即使水量能无级调节，也只能依靠人工判断，但由于人工调节影响滞后，极易造成卡钻，影响钻孔效率。
综上所述，急需一种自调节型气雾排渣系统及调节方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种自调节型气雾排渣系统及调节方法，旨在解决现有气雾排渣无法根据围岩情况进行自适应调节，且水雾不均匀、不稳定，容易导致卡钻的问题，具体技术方案如下：
一种自调节型气雾排渣系统，包括电气控制系统、钻孔参数检测装置和水雾除尘系统，所述水雾除尘系统包括水支路和气支路，所述水支路用于将水雾化成喷雾，所述气支路用于提供高压气，所述喷雾和高压气混合形成水雾后再进入钻孔，所述钻孔参数检测装置用于实时检测钻孔时的钻孔参数数据，并将数据反馈到电气控制系统，所述电气控制系统根据反馈的数据对水雾除尘系统的水雾参数进行实时调节。
以上技术方案中优选的，所述水支路包括供水单元和雾化装置，所述供水单元连接雾化装置，所述雾化装置用于将水雾化成喷雾，所述雾化装置的出口端与气支路的出口端连通后通过一个出口与钻机设备连接。
以上技术方案中优选的，所述供水单元包括水泵和压力调节阀，所述水泵一端连接水源，另一端通过压力调节阀连接雾化装置。
以上技术方案中优选的，所述压力调节阀与雾化装置之间设有水流量调节阀。
以上技术方案中优选的，所述供水单元还包括水箱和过滤器，所述水箱、过滤器和水泵通过管路依次连接，所述水箱用于提供水源。
以上技术方案中优选的，所述过滤器连接有排渣支路，所述排渣支路上设有球阀。
以上技术方案中优选的，所述气支路包括空压机和气量调节阀，所述气量调节阀一端通过管路连接空压机，另一端通过管路与雾化装置的出口端以及钻机设备连通。
以上技术方案中优选的，所述气支路和水支路上均设有用于防止倒灌的单向阀。
本发明还提供了一种所述自调节型气雾排渣系统的调节方法：
钻孔时，由电气控制系统控制水雾量由小缓慢增大至最佳钻孔预设水雾参数值，此时钻孔效率及除尘效果最佳；
钻孔过程中，若遇围岩变化，钻孔参数升高至防卡钻设定值，快速降低水雾除尘系统的水流量及钻机设备的钻孔参数，待钻孔参数恢复正常后再自动调大水流量及钻孔参数，自动钻孔。
以上技术方案中优选的，所述钻孔参数包括钻孔时冲击、回转以及推进动作的液压流量及压力数据。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
电气控制系统将接收到的数据与防卡钻设定值比较，实时调节水雾流量，响应快速，实现钻孔过程中的排渣水雾量与围岩自适应；通过调节水雾参数(水流量、水压、气流量和气压)满足不同岩层与工况的除尘需求，可大幅降低卡钻几率，从而提高钻孔效率，应用范围广。
采用气雾排渣替代了水排渣和气排渣，减少水量的消耗和浪费，保护环境；采用水流量调节阀和气量调节阀，可以精准调节所需水流量，实现水流量无级调节，保证作业效率及除尘效果；不仅可以节水环保，还能在最大限度提高钻孔效率的前提下保证除尘效率，推动了气雾排渣技术推广应用的进程。
采用先将喷雾与高压气混合形成水雾再进入钻孔的方式，水雾状态稳定、效果良好，同时无需改变原有钻孔作业方式及钻具，实现高效钻孔排渣除尘。
气支路和水支路上均设有用于防止倒灌的单向阀，有效地防止高压气倒灌进入水支路中，同时也防止压力水倒灌进入气支路中，保证正常工作。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明气雾排渣系统的系统组成图；
图2是图1中水雾除尘系统的结构示意图；
其中，1、电气控制系统，2、钻孔参数检测装置，3、钻机设备，4、水雾除尘系统，4.1、水箱，4.2、球阀，4.3、过滤器，4.4、水泵，4.5、压力调节阀，4.6、第一单向阀，4.7、水流量调节阀，4.8、雾化装置，4.9、气量调节阀，4.10、第二单向阀，4.11、空压机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1：
参见图1-图2，一种自调节型气雾排渣系统，包括电气控制系统1、钻孔参数检测装置2和水雾除尘系统4，所述水雾除尘系统4包括水支路和气支路，所述水支路用于将水雾化成喷雾，所述气支路用于提供高压气，所述喷雾和高压气混合形成水雾后再进入钻孔，所述钻孔参数检测装置2用于实时检测钻孔时的钻孔参数数据，并将数据反馈到电气控制系统1，所述电气控制系统1根据反馈的数据对水雾除尘系统4的水雾参数进行实时调节。
所述水雾参数具体包括水流量、水压、气流量和气压，调节时其中至少一个参数即可实现改变水雾量。所述钻孔参数指的是钻孔时钻机设备3的液压流量和压力数据，具体包括钻孔时冲击、回转以及推进动作的液压流量及压力数据。
关于电气控制系统和钻孔参数检测装置具体请参见现有技术。
参见图2，所述水支路包括供水单元和雾化装置4.8，所述供水单元连接雾化装置4.8，所述雾化装置4.8用于将水雾化成喷雾，所述雾化装置4.8的出口端与气支路的出口端连通后通过一个出口与钻机设备3的前端连接，从而实现喷雾与高压气在钻机设备3的前端进行混合形成水雾，然后水雾再进入钻孔内部与钻孔过程中形成的粉尘混合后由高压气携带排出；所述钻机设备3具体是凿岩机，所述雾化装置4.8为喷嘴，也可以是超声波等雾化装置。
所述供水单元包括水泵4.4和压力调节阀4.5，所述水泵4.4一端连接水源，另一端通过压力调节阀4.5连接雾化装置4.8；所述水泵4.4用于泵送压力水，压力调节阀4.5用于控制水支路中的水压。
优选的，所述压力调节阀4.5与雾化装置4.8之间设有水流量调节阀4.7，通过水流量调节阀4.7可以精确调节水支路中的水流量；同时，若不设置水流量调节阀4.7，通过水泵4.4来调节水流量也是可行的。
优选的，本实施例中所述供水单元还包括水箱4.1和过滤器4.3，所述水箱4.1、过滤器4.3和水泵4.4通过管路依次连接，所述水箱4.1用于提供水源，过滤器4.3用于过滤水中的杂质。
进一步优选的，所述过滤器4.3连接有排渣支路，所述排渣支路上设有球阀4.2，正常工作时球阀4.2处于关闭状态，需要排除杂质时打开球阀进行排渣。
本实施例中优选的，所述气支路包括空压机4.11和气量调节阀4.9，所述气量调节阀4.9一端通过管路连接空压机4.11，另一端通过管路与雾化装置4.8的出口端以及钻机设备3连通。
参见图2，所述气支路和水支路上均设有用于防止倒灌的单向阀，其作用是防止高压气倒灌进入水支路中，同时也防止压力水倒灌进入气支路中；本实施例中，空压机4.11与气量调节阀4.9之间设置第二单向阀4.10，压力调节阀4.5与水流量调节阀4.7之间设置第一单向阀4.6，本领域人员知晓，第一单向阀和第二单向阀的设置位置并不局限于本实施例中的方式，单向阀的位置可以根据实际进行调整，例如单向阀均设置在水支路和气支路的出口端同样可以防止倒灌。
本实施例还提供了一种上述自调节型气雾排渣系统的调节方法：
钻孔时，由电气控制系统1控制水雾量由小缓慢增大至最佳钻孔预设水雾参数值，此时钻孔效率及除尘效果最佳；所述最佳钻孔预设水雾参数值是：在前端排渣正常且无影响视线的烟尘的情况时(即正常钻进时)所对应的水雾参数量。
钻孔过程中，若遇围岩变化，钻孔参数升高至防卡钻设定值(即：当冲击、回转以及推进动作的液压流量及压力数据中的任一数值升高至防卡钻设定值时)，快速降低水雾除尘系统4的水流量及钻机设备3的钻孔参数，待钻孔参数恢复正常后再自动调大水流量及钻孔参数，自动钻孔。其中，防卡钻设定值可根据围岩情况调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自调节型气雾排渣系统，其特征在于，包括电气控制系统(1)、钻孔参数检测装置(2)和水雾除尘系统(4)，所述水雾除尘系统(4)包括水支路和气支路，所述水支路用于将水雾化成喷雾，所述气支路用于提供高压气，所述喷雾和高压气混合形成水雾后再进入钻孔，所述钻孔参数检测装置(2)用于实时检测钻孔时的钻孔参数数据，并将数据反馈到电气控制系统(1)，所述电气控制系统(1)根据反馈的数据对水雾除尘系统(4)的水雾参数进行实时调节。
2.根据权利要求1所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述水支路包括供水单元和雾化装置(4.8)，所述供水单元连接雾化装置(4.8)，所述雾化装置(4.8)用于将水雾化成喷雾，所述雾化装置(4.8)的出口端与气支路的出口端连通后通过一个出口与钻机设备(3)连接。
3.根据权利要求2所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述供水单元包括水泵(4.4)和压力调节阀(4.5)，所述水泵(4.4)一端连接水源，另一端通过压力调节阀(4.5)连接雾化装置(4.8)。
4.根据权利要求3所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述压力调节阀(4.5)与雾化装置(4.8)之间设有水流量调节阀(4.7)。
5.根据权利要求3或4所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述供水单元还包括水箱(4.1)和过滤器(4.3)，所述水箱(4.1)、过滤器(4.3)和水泵(4.4)通过管路依次连接，所述水箱(4.1)用于提供水源。
6.根据权利要求5所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述过滤器(4.3)连接有排渣支路，所述排渣支路上设有球阀(4.2)。
7.根据权利要求2所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述气支路包括空压机(4.11)和气量调节阀(4.9)，所述气量调节阀(4.9)一端通过管路连接空压机(4.11)，另一端通过管路与雾化装置(4.8)的出口端以及钻机设备(3)连通。
8.根据权利要求7所述的自调节型气雾排渣系统，其特征在于，所述气支路和水支路上均设有用于防止倒灌的单向阀。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述自调节型气雾排渣系统的调节方法，其特征在于：
钻孔时，由电气控制系统(1)控制水雾量由小缓慢增大至最佳钻孔预设水雾参数值，此时钻孔效率及除尘效果最佳；
钻孔过程中，若遇围岩变化，钻孔参数升高至防卡钻设定值，快速降低水雾除尘系统(4)的水流量及钻机设备(3)的钻孔参数，待钻孔参数恢复正常后再自动调大水流量及钻孔参数，自动钻孔。
10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述钻孔参数包括钻孔时冲击、回转以及推进动作的液压流量及压力数据。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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