CN117345136A - 一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，包括钻口密封单元、粉尘过滤单元、水过滤单元和智能排放单元；钻口密封单元包括罩体、插入管和第一出气口，罩体的前端设有敞口，罩体后端设有插入管，第一出气口设置在罩体的后侧；粉尘过滤单元的第一进气口通过软管与第一出气口连接，粉尘过滤单元的第二出气口通过弯管与水过滤单元的第二进气口连接；智能排放单元包括三通管道以及具有瓦斯浓度监测功能的两个控制阀，三通管道的第一端与水过滤单元的第三出气口连接，两个控制阀分别安装在三通管道的第二端和第三端。该装置集集渣、除尘净化、智能排放于一体，极大程度地保证了工作环境和施工进度。

Description

一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体涉及一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置。

背景技术

随着开釆深度的不断增加，同时受煤层环境复杂原因的影响，瓦斯超限事故频发，一旦瓦斯超限将会立即停止作业，导致施工进度无法保证，要求矿井瓦斯抽放，以避免瓦斯灾害发生；同时钻孔所带来的粉尘污染十分严重，已成为影响职工身体健康和制约矿井安全生产的另一重要隐患。

目前钻孔主要有湿式和干式两种工艺。

湿式钻孔采用水力排渣，粉尘污染较小。但是，湿式钻孔长度较短，而且容易发生水堵塞抽放管道的问题，影响抽放效果；其次，当煤层夹矸、软硬煤结合时，采用湿式钻孔水力排渣工艺，夹矸、软煤遇水后膨胀、松软、塌陷，时常因塌孔导致卡钻、断钻杄，且成孔后堵孔、塌孔现象严重，影响了钻孔效果。

干式钻孔很好地克服了湿式钻孔水力排渣的缺陷，但是粉尘污染相当严重，必须采取降尘、捕尘措施。目前常见的降尘、捕尘措施有孔口喷雾、全断面喷雾、除尘器抽尘以及在压风中适量加水等措施，但现有产品单一的除尘、降尘效果并不理想，通常只有50％左右的降尘效率，孔口周围仍有高达近600g/m³以上的粉尘浓度，远远超过国家标准要求，且无法收集瓦斯，出现喷孔的情况下不能有效的收集喷出的瓦斯，而是直接排到巷道内引起瓦斯超限，导致瓦斯报警，影响生产。

因此，针对煤矿钻孔的工况条件及产尘特点，研发了一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置。

发明内容

为此，本发明提供一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，以解决上述的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，包括钻口密封单元、粉尘过滤单元、水过滤单元和智能排放单元；所述钻口密封单元包括罩体、插入管和第一出气口，所述罩体的前端设有敞口，所述敞口内设有弹性密封体，所述罩体后端设有所述插入管，所述插入管内设有多层环形毛刷，所述第一出气口设置在所述罩体的后部且位于所述插入管的上方；所述粉尘过滤单元的第一进气口通过软管与所述第一出气口连接，所述粉尘过滤单元的第二出气口通过弯管与所述水过滤单元的第二进气口连接；所述智能排放单元包括三通管道以及具有瓦斯浓度监测功能的第一控制阀和第二控制阀，所述三通管道的第一端与所述水过滤单元的第三出气口连接，所述第一控制阀安装在所述三通管道的第二端，所述第二控制阀安装在所述三通管道的第三端。

进一步地，所述钻口密封单元还包括布袋接口，所述布袋接口设置在所述罩体的后部且位于所述插入管的下方，所述布袋接口内设有交错设置的挡板，所述布袋接口用于固定除尘布袋。

进一步地，所述粉尘过滤单元包括粉尘收集箱、滤尘筒和滤网，所述滤尘筒设置在所述粉尘收集箱内并将箱内空间分为内腔和外腔，所述滤网设置在所述滤尘筒的周侧，所述第一进气口与所述内腔连通，所述第二出气口与所述外腔连通。

进一步地，所述粉尘收集箱的顶部设有敞口，顶部敞口处可拆卸地密封安装有箱盖，所述第一进气口设置于所述箱盖，所述粉尘收集箱的中下部设有隔板，所述滤尘筒安装在所述箱盖和所述隔板之间，且所述滤尘筒的上下端部分别与所述箱盖和所述隔板密封，所述第二出气口设置在所述粉尘收集箱的侧部并位于所述箱盖和所述隔板之间。

进一步地，所述隔板的中部设有漏尘孔，所述粉尘收集箱的底部设有敞口，底部敞口处设置有集尘抽屉。

进一步地，所述粉尘过滤单元还包括旋转式刮尘刷和活塞式防爆气动马达；所述旋转式刮尘刷包括竖轴、横杆和刮板，所述竖轴与所述滤尘筒同轴设置，所述竖轴的上下端分别可转动固定于所述箱盖和所述隔板，所述横杆的一端与所述竖轴连接，所述横杆的另一端固定有所述刮板，所述刮板竖向设置，且所述刮板与所述滤尘筒的内侧相贴；所述防爆气动马达固定于所述箱盖上并与所述竖轴的上端传动连接。

进一步地，所述水过滤单元包括水箱，所述第二进气口设置在所述水箱的侧部，所述第三出气口设置在所述水箱的顶部，所述水箱的底部设有带有阀门的排渣口。

进一步地，所述弯管的一端与所述第二出气口连接，另一端密封穿过所述第三出气口后伸入到所述水箱内的底部，所述弯管处于所述第二出气口和第三出气口之间的部分管段高于所述水箱的顶部。

进一步地，所述智能排放单元还包括负压装置，所述负压装置安装在所述三通管道的第一端内，用于将所述水过滤单元内的气体抽出。

进一步地，所述干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置还包括底座，所述粉尘过滤单元、水过滤单元固定在所述底座上，所述智能排放单元安装在所述水过滤单元上，所述底座的下部或侧部安装有轮子。

本发明具有如下优点：

1、结构简单、使用方便、适用性强、体积小、便于移动、除尘效率高、除尘效果好、易于卸尘，极大程度保证了作业人员的工作环境，有效预防呼吸系统职业病。

2、滤网极好地过滤了产生的粉尘，防止粉尘喷涌和泄漏。

3、装有特制的弯管，防止水过滤装置中的水倒吸。

4、配备小型负压装置，解决了矿井瓦斯抽放系统负压不能满足本产品正常工作的因素。

5、配备具有瓦斯浓度监测功能的控制阀，当气体中瓦斯浓度达到所设定数值时，第一控制阀打开，第二控制阀关闭，第一控制阀连接矿井瓦斯抽放系统，通过瓦斯抽放系统排除；当气体中瓦斯浓度未达到所设定数值时，第二控制阀打开，第一控制阀关闭，直接排放至巷道内，智能化排放并满足了煤矿瓦斯排放要求，避免了瓦斯超限，使工作环境气体中瓦斯含量保持国家规定要求，既保证了员工安全，又保证了工程进度。

6、采用干式过滤除尘，避免了由于湿式除尘产生的巷道内积水、打钻时发生堵孔和卡钻等问题，提高了打钻效率，同时节约水资源，提高了采出煤的质量，且适用于松软煤层打钻；除尘过程不需要喷水不会产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置的结构示意图(不含钻口密封单元)；

图2为本发明实施例提供的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置的钻口密封单元的结构示意图。

图中：1-底座，11-轮子，2-钻口密封单元，21-罩体，22-插入管，23-第一出气口，24-布袋接口，25-挡板，3-粉尘过滤单元，31-第一进气口，32-集尘抽屉，4-水过滤单元，41-第二进气口，42-排渣口，5-智能排放单元，51-第一控制阀，52-第二控制阀，6-弯管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和2所示，本实施例提供了一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，包括底座1、钻口密封单元2、粉尘过滤单元3、水过滤单元4和智能排放单元5。

底座1为一个车体框架，底部或侧部安装有轮子11，方便移动整个装置。

钻口密封单元2为随钻器具，与整个装置的其它单元相分离。钻口密封单元2由亚克力材料制成，包括罩体21、插入管22、第一出气口23和布袋接口24。罩体21为喇叭口状，前端为敞口，敞口用于抵在钻孔的煤层，如此更容易收集钻孔时产生的粉尘、瓦斯；更佳的，敞口内设有弹性密封体(如海绵)，有效地对钻孔进行密封，防止粉尘外溢。罩体21的后端设置有插入管22，插入管22内设有多层环形毛刷，插入管22的内径稍大于钻杆的直径，利用毛刷将钻杆与插入管22之间的缝隙进行封闭。第一出气口23设置在罩体21的后侧并位于插入管22的上方。布袋接口24设置在罩体21的后侧并位于插入管22的下方，布袋接口24内设有交错设置的挡板25，布袋接口24用于固定除尘布袋。使用状态下，罩体21横放，第一出气口23在上，布袋接口24在下，第一出气口23通过软管与粉尘过滤单元3的第一进气口31相连。

粉尘过滤单元3固定在底座1上。粉尘过滤单元3是在现有装置的基础上进行的改进，包括粉尘收集箱、箱盖、集尘抽屉32、滤尘筒、隔板、滤网、旋转式刮尘刷和活塞式防爆气动马达。粉尘收集箱的顶部设有敞口，顶部敞口处可拆卸地密封安装有箱盖；粉尘收集箱的底部设有敞口，底部敞口处设置有集尘抽屉32。滤尘筒设置在粉尘收集箱内，粉尘收集箱的中下部设有隔板，滤尘筒安装在箱盖和隔板之间，且滤尘筒的上下端部分别与箱盖和隔板密封，滤网设置在滤尘筒的周侧。滤尘筒将箱内空间分为内腔和外腔，第一进气口31设置于箱盖并与内腔连通，第二出气口设置在粉尘收集箱的侧部并位于箱盖和隔板之间，且与外腔连通。隔板的中部设有漏尘孔，漏尘孔的下方为集尘抽屉32。旋转式刮尘刷包括竖轴、横杆和刮板，竖轴与滤尘筒同轴设置，竖轴的上下端分别可转动固定于箱盖和隔板，横杆的一端与竖轴连接，横杆的另一端固定有刮板，刮板竖向设置，且刮板与滤尘筒的内侧相贴。防爆气动马达固定于箱盖上并与竖轴的上端传动连接。

水过滤单元4固定在底座1上。水过滤单元4包括水箱，在水箱的侧部设有第二进气口41，在水箱的顶部设有第三出气口，在水箱的底部设有带有阀门的排渣口42。水过滤单元4的第二进气口41通过弯管6与粉尘过滤单元3的第二出气口连通。弯管6为异形特制管，一端与第二出气口连接，另一端密封穿过第三出气口后伸入到水箱内的底部，弯管6处于第二出气口和第三出气口之间的部分管段高于水箱的顶部，以防止水倒吸。

智能排放单元5固定在水过滤单元4上。智能排放单元5包括三通管道、负压装置以及具有瓦斯浓度监测功能的第一控制阀51和第二控制阀52。三通管道的第一端与水过滤单元4的第三出气口连接。负压装置安装在三通管道的第一端内，用于将水过滤单元4内的气体抽出。第一控制阀51安装在三通管道的第二端。第二控制阀52安装在三通管道的第三端。第一控制阀51和第二控制阀52均为传感器、处理器和电磁阀的结合件，传感器于管道内测出瓦斯浓度并生成电信号发送给处理器，处理器将实时浓度与预设浓度进行对比并生成指令，电磁阀基于指令控制管道的通断；处理器可以是控制电路等，并非必须使用芯片。

进一步地，干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置还包括底座1，粉尘过滤单元3、水过滤单元4固定在底座1上，智能排放单元5安装在水过滤单元4上，底座1的下部或侧部安装有轮子11。

工作原理：钻孔过程中，钻口密封单元2的第一出气口23通过软管接在粉尘过滤单元3的第一进气口31处，在风压作用下，含尘气流进入粉尘过滤单元3中，大颗粒的粉尘通过压风被滤尘筒上的滤网过滤，经过长时间过滤，大部分煤尘受重力自然下落，一少部分吸附在滤网的煤尘会被旋转式刮尘刷不断刷扫，下落至集尘抽屉32中，当积攒到一定量后，由作业人员将集尘抽屉32中的煤尘、岩尘排出装置外；细小的粉尘会通过弯管6进入到水过滤单元4中的底部，水过滤单元4中注有一定量的水，粉尘通过与水接触形成水渣，沉在水过滤单元4的底部，定期由工作人员通过排渣口42排出；过滤了粉尘、煤尘后的气体在小型负压装置的作用下进入到智能排放单元5，当气体中瓦斯浓度达到所设定数值时，第一控制阀51打开，第二控制阀52关闭，第一控制阀51连接矿井瓦斯抽放系统，通过瓦斯抽放系统排除；当气体中瓦斯浓度未达到所设定数值时，第二控制阀52打开，第一控制阀51关闭，直接排放至巷道内。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，包括钻口密封单元、粉尘过滤单元、水过滤单元和智能排放单元；所述钻口密封单元包括罩体、插入管和第一出气口，所述罩体的前端设有敞口，所述敞口内设有弹性密封体，所述罩体后端设有所述插入管，所述插入管内设有多层环形毛刷，所述第一出气口设置在所述罩体的后部且位于所述插入管的上方；所述粉尘过滤单元的第一进气口通过软管与所述第一出气口连接，所述粉尘过滤单元的第二出气口通过弯管与所述水过滤单元的第二进气口连接；所述智能排放单元包括三通管道以及具有瓦斯浓度监测功能的第一控制阀和第二控制阀，所述三通管道的第一端与所述水过滤单元的第三出气口连接，所述第一控制阀安装在所述三通管道的第二端，所述第二控制阀安装在所述三通管道的第三端。

2.根据权利要求1所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述钻口密封单元还包括布袋接口，所述布袋接口设置在所述罩体的后部且位于所述插入管的下方，所述布袋接口内设有交错设置的挡板，所述布袋接口用于固定除尘布袋。

3.根据权利要求1所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述粉尘过滤单元包括粉尘收集箱、滤尘筒和滤网，所述滤尘筒设置在所述粉尘收集箱内并将箱内空间分为内腔和外腔，所述滤网设置在所述滤尘筒的周侧，所述第一进气口与所述内腔连通，所述第二出气口与所述外腔连通。

4.根据权利要求3所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述粉尘收集箱的顶部设有敞口，顶部敞口处可拆卸地密封安装有箱盖，所述第一进气口设置于所述箱盖，所述粉尘收集箱的中下部设有隔板，所述滤尘筒安装在所述箱盖和所述隔板之间，且所述滤尘筒的上下端部分别与所述箱盖和所述隔板密封，所述第二出气口设置在所述粉尘收集箱的侧部并位于所述箱盖和所述隔板之间。

5.根据权利要求4所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述隔板的中部设有漏尘孔，所述粉尘收集箱的底部设有敞口，底部敞口处设置有集尘抽屉。

6.根据权利要求5所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述粉尘过滤单元还包括旋转式刮尘刷和活塞式防爆气动马达；所述旋转式刮尘刷包括竖轴、横杆和刮板，所述竖轴与所述滤尘筒同轴设置，所述竖轴的上下端分别可转动固定于所述箱盖和所述隔板，所述横杆的一端与所述竖轴连接，所述横杆的另一端固定有所述刮板，所述刮板竖向设置，且所述刮板与所述滤尘筒的内侧相贴；所述防爆气动马达固定于所述箱盖上并与所述竖轴的上端传动连接。

7.根据权利要求1所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述水过滤单元包括水箱，所述第二进气口设置在所述水箱的侧部，所述第三出气口设置在所述水箱的顶部，所述水箱的底部设有带有阀门的排渣口。

8.根据权利要求7所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述弯管的一端与所述第二出气口连接，另一端密封穿过所述第三出气口后伸入到所述水箱内的底部，所述弯管处于所述第二出气口和第三出气口之间的部分管段高于所述水箱的顶部。

9.根据权利要求1所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述智能排放单元还包括负压装置，所述负压装置安装在所述三通管道的第一端内，用于将所述水过滤单元内的气体抽出。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置，其特征在于，所述干式钻孔集渣除尘净化一体化智能装置还包括底座，所述粉尘过滤单元、水过滤单元固定在所述底座上，所述智能排放单元安装在所述水过滤单元上，所述底座的下部或侧部安装有轮子。