CN204225888U - 适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，包括喷雾抑尘系统、通风除尘系统和控风控尘系统。喷雾抑尘系统包括安装于掘进机摇臂根部的环形外喷雾装置、安装于一运、二运转载点上方的喷雾装置和安装于巷道后方的捕尘网，通风除尘系统包括分布式吸尘罩、负压骨架风筒和除尘风机，控风控尘系统由滑轨、软风筒、变径风筒、风筒储存器、伸缩骨架风筒、附壁风筒、调风阀门、整流风筒组成。利用该系统后，含尘气流能被控制于掘进工作面迎头2～4m空间范围内，控降尘效率达98％以上，掘进面总粉尘浓度可控制50mg/m3以内，呼吸性粉尘可控制在10mg/m3以内，有效地改善了掘进工作面的劳动作业环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统。
背景技术
掘进机割煤和垮落冲击产尘是目前综掘工作面最主要也是最难治理的尘源点，尤其对于难湿润煤层快速综掘工作面，因其具有水分含量低、生产进度快的特点，正常生产时司机处原始总粉尘及呼吸性粉尘浓度可达3000mg/m3和650mg/m3，目前虽然采用了一些现有较为有效的治理措施，如综掘面长压短抽通风除尘系统，但因系统控尘吸尘配套工艺无法适应工作面的快速掘进的需要，司机处的总尘及呼吸尘浓度仍剩余1500mg/m3和350mg/m3，严重威胁着作业人员的身心健康和矿井的安全生产。主要的问题如下：
(1)煤体极难湿润。难湿润煤层的煤体孔隙率小，原始水分含量低，煤层注水效果差，煤体干脆易脆，截割煤体时产生大量破碎煤体，垮落冲击和转载运输的过程中在风流的作用下产生大量的粉尘。
(2)除尘系统配套不合理。目前国内综掘工作面所用除尘系统主要由吸尘罩、负压风筒和除尘器三部分组成，它是利用除尘器产生的负压将迎头含尘气流吸入并净化后排至巷道后方。其中，在现场工 艺配套过程中，系统除尘效果的好坏主要取决于吸尘罩的结构形式及布置方式。相关实验研究结果表明，除尘系统所用吸尘罩应尽可能靠近工作面迎头，最佳距离不应超过2m。但在现场实施过程中，为满足摇臂来回摆动的需求，掘进机设计有一转盘，在机面上其最远端距离迎头4m，加之掘进机前端作业空间有限，目前绝大多数除尘系统的吸尘罩均布置于转盘后方机面位置，无法有效收集含尘气流，致使除尘效果大大降低。
(3)控尘系统配套不合理。目前国内对于综掘工作面供风风流的控制多是利用附壁风筒将实现径向分风，减小到达工作面迎头的风速，同时在除尘系统开启形成负压的作用下，使后方新鲜风流自后向前运移，保证司机及其他作业人员始终处于新鲜之中。但控尘效果的好坏取决于工作面供风，附壁风筒结构及安装位置等，特别是对于大风量的综掘工作面，虽安设有附壁风筒，但由于没有配套的调风装置，轴向到达工作面的风流速度仍然很大，控尘效果并不理想，此外，若附壁风筒安装位置与迎头距离太短，也无法取得良好的控尘效果。
(4)控尘系统无法满足快速掘进的需求。若要求控尘系统能取得良好的效果，必须保证轴向出风口与径向出风口与工作面迎头的距离始终保持在一定的范围之内。但由于掘进工作面的生产具有特殊性，特别是对于每天进尺约20～30m的快速综掘面，只在早班进行检修，正常生产时无法随时调整供风系统来满足以上两个重要技术参数，控尘效果的持续性受到限制。
实用新型内容
针对现有的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：包括喷雾抑尘系统、通风除尘系统和控风控尘系统；所述喷雾抑尘系统主要由掘进机环形外喷雾装置、一运转载喷雾装置、二运转载喷雾装置和捕尘网组成，所述掘进机环形外喷雾装置固定于掘进机摇臂根部，所述一运转载喷雾和二运转载喷雾装置安装于煤溜或二运皮带上方，并且所述一运转载喷雾和二运转载喷雾装置的喷嘴朝向破碎煤体，所述捕尘网安装于巷道内距离迎头40～50m的位置；
所述通风除尘系统主要由分体式吸尘罩、后负压骨架风筒、除尘风机组成，所述分体式吸尘罩布置于掘进机的机面，所述分体式吸尘罩上设有4～5个独立的吸尘口，其中两个吸尘口布置于掘进机司机室前方的两侧靠近摇臂根部的位置，并通过前负压骨架风筒与分体式吸尘罩相连，所述分体式吸尘罩通过后负压骨架风筒与位于掘进机后方的拖拉尾上的除尘风机相连；
所述控风控尘系统主要由滑轨、软风筒、变径风筒、风筒储存器、伸缩骨架风筒、附壁风筒、调风阀门和整流风筒组成；所述软风筒、变径风筒、伸缩骨架风筒、附壁风筒和整流风筒从后到前依次连接，所述伸缩骨架风筒伸出前位于风筒储存器内，所述附壁风筒和整流风筒之间设有调风阀门，所述滑轨安装于巷道顶部，所述软风筒、变径风筒、风筒储存器、伸缩骨架风筒、附壁风筒、调风阀门和整流风筒 通过滑轮安装在滑轨上。
采用上述技术方案，掘进机环形外喷雾装置为早期申请的申请号为201420219972.5的专利中的喷雾装置，也就是说布置有朝向煤壁喷雾喷嘴，和朝向底板喷雾喷嘴，环形喷雾靠近尘源点，直接喷射煤壁和截割滚筒，效果更好。
分体式吸尘罩的其中两个吸尘口靠近掘进机摇臂根部，并通过前负压骨架风筒与主体段连接，巧妙地避免了摇臂左右摇摆带来的影响，可有效地收集垮落冲击造成的沿底板扩散而来的粉尘。
控风控尘系统其他部件利用滑轮吊挂于滑轨之下，随着掘进面不断向前延伸，滑轨向前移动，循环前移，其他部件则利用滑轨向前顺移，确保控风控尘系统与迎头距离等参数在适合范围之内。所述变径风筒与软风筒相连，用于改变风筒直径。所述伸缩骨架风筒长度10～20m，初始为收拢状态，放置于风筒储存器内，随着工作面的延伸逐渐打开，保证附壁风筒和整流风筒出口距离迎头的参数在合适范围之内，当伸缩骨架风筒打开距离超过10m后，解开软风筒，并将变径风筒、风筒储存器等沿轨道前移10m，软风筒与变径风筒之间再加挂一节软风筒(软风筒固定长度为10m)，伸展的骨架风筒被收缩放置于风筒储存器之内，回到初始状态，并按此循环实现风筒的向前延伸，满足工作面供风要求。所述附壁风筒长度2～8m，用于将掘进工作面轴向出风变为径向出风，在除尘器开启时，减少直接吹向迎头的风流速度，实现新鲜风流从后向前运移保证作业人员始终处于干净风流之中。所述调风阀门用于调节工作面轴径向出风比，具体调节比 例根据现场生产作业状态确定。所述整流风筒长度5～10m，出口距离迎头6～8m，将调风阀门出来的紊乱风流调整为平稳风流，确保到达迎头风流的状态。
在上述技术方案中：所述分体式吸尘罩包括中间连接段，在中间连接段后侧的中部设有连接段，所述中间连接段前侧的两端分别设有与中间连接段相通的左侧中部吸尘口和右侧部吸尘口，所述中间连接段前侧的中部分别通过前负压骨架风筒连接左前吸尘口和右前吸尘口，所述中间连接段放置在掘进机转盘后方的机面上，所述左前吸尘口和右前吸尘口分别安装于掘进机摇臂根部的左右侧，所述连接段通过后负压骨架风筒与除尘风机相连。
在上述技术方案中所述滑轨分为若干段，每段滑轨之间通过滑轨连接件连接，所述滑轨通过铁链吊挂于巷道顶部。随着掘进面不断向前延伸，取下后方滑轨连至前方，循环前移，移动方便。
在上述技术方案中：所述环形外喷雾控降尘装置包括弧形喷雾管，在喷雾管的两端分别连接有多向喷雾块，所述喷雾管和多向喷雾块相通，所述喷雾管上设有进水口，所述喷雾管正面分布5-12个有环形水平喷雾喷嘴，所述喷雾管的内侧设有弧形安装板，所述多向喷雾块的外侧面分布有三个侧向水平喷雾喷嘴，所述喷雾块的底面分布有三个竖向垂直喷雾喷嘴,所述弧形安装板上设有将该装置安装到掘进机摇臂前段圆形截割部的安装孔，所述弧形安装板利用螺栓与掘进机摇臂前端圆形截割部刚性固定连接。
环形水平喷雾喷嘴实现提前预湿润煤体，减少割煤及垮落冲击产尘，同时利用环形水平喷雾喷嘴形成的雾幕可有效沉降粉尘并阻止其向外扩散；侧向水平喷雾喷嘴形成水雾墙阻止前部粉尘向后扩散，同时在喷雾引射过程中降低粉尘浓度；竖向垂直喷雾喷嘴在摇臂下侧形成雾幕墙，阻止垮落冲击粉尘向外扩散并达到降尘目的。该装置通过上、下及两侧喷雾形成360度雾幕墙，控制掘进机司机前部粉尘向外扩散，同时多点喷雾能够有效降低粉尘浓度。改善司机位置粉尘多的状况。
在上述技术方案中：所述一运转载喷雾装置和二运转载喷雾装置均由三组喷嘴组成，每组喷嘴为2-5个，其中第一组喷嘴设置在转载点前方，第二组喷嘴设置在转载点上方，第三组喷嘴设置在转载点后1m处。实现针对转载点的多点、多层次喷雾。其中，第一组在转载前湿润煤体减少转载时产尘量，第二组压制转载点进行喷雾降尘，阻止煤体在转载时产尘的同时对产生的粉尘就地降尘；第三组位于转载后，喷雾朝向转载点，阻止转载产生粉尘被风流及皮带运输产生的惯性带出，把粉尘压制在转载点局部空间的同时进行喷雾降尘；经过三组喷雾，增加煤体水分，减少后方运转载点及皮带运输过程的产尘。
在上述技术方案中：所述捕尘网为两道，每道捕尘网之间间隔10m。每道所述捕尘网的顶部设有喷雾装置，该喷雾装置包括依次连接的过滤器、开关、喷雾管路和喷雾杆，所述喷雾杆上设有4-10个喷嘴，所述过滤器与煤矿井下静压水源相连。捕尘网的喷雾装置迎着风流进行喷雾。
本实用新型的有益效果是：
(1)掘进机环形外喷雾装置、一运转载喷雾装置、二运转载喷雾装置可快速地湿润割煤垮落产生的大量破碎煤体，变相起到煤层注水的作用，有效降低后继生产工艺产生的粉尘。同时，捕尘网及喷雾装置可有效地净化回风风流，改善作业场所的劳动环境，且安装操作简便。
(2)在通风除尘系统中，首次采用分体式吸尘罩，可将吸尘口布置于高浓度粉尘区域，能够实现多点快速集尘，且安装简单，布置灵活，适用性强。
(3)在控风控尘系统中，首次利用了轻质滑轨承载控风装置，可实现控风装置快速滑动前移，方便快捷，减小了操作人员的工作量，满足了快速综掘工作面对控尘参数的要求。
(4)在控风控尘系统中，首次利用控制伸缩骨架风筒的收缩和延伸量，来保证控风控尘装置距迎头距离与割煤进尺相匹配，在生产过程中可持续保持最佳控风距离，同时消除了掘进面因不断进尺而迎头风速不足的问题，保证了生产安全。
(5)该技术能将含尘气流控制在掘进机司机前部2-4m空间范围内，实现了生产过程中持续高效控尘，控尘效果提高85％以上，整个生产环节工作面视野清晰，不仅改善了作业环境，减小了粉尘危害，同时使得断面更符合标准，加快了巷道成形速度，日进尺量明显提高，保证了安全生产，提高了矿井灾害抵抗能力。控降尘效率达98％以上，掘进面总粉尘浓度可控制50mg/m3以内，呼吸性粉尘可控制在 10mg/m3以内，该方案可在类似工作面进行推广使用。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2为捕尘网的布置示意图；
图3为控风降尘机构的具体布置；
图4为通风除尘系统在掘进机上的安装示意图；
图5为分体式吸尘罩的结构示意图；
图6为环形外喷雾控降尘装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述：
实施例1
如图1-6所示，本实用新型的综掘面分布立体式综合控降尘系统包括喷雾抑尘系统、通风除尘系统和控风控尘系统。
所述喷雾抑尘系统主要由掘进机环形外喷雾装置11、一运转载喷雾装置12、二运转载喷雾装置13和捕尘网14组成，
所述掘进机环形外喷雾装置11为现有技术，包括弧形喷雾管111，喷雾管111的内侧设有弧形内护板117，弧形安装板114装在内护板117上，喷雾管111的外侧设有弧形外护板118，内护板117和外护板118将喷雾管111遮住，在喷雾管111的两端分别连接有多向喷雾块115，喷雾管111和多向喷雾块115相通，所述喷雾管111上设有进水口119，所述喷雾管111正面分布5-12个有环形水平喷雾喷嘴116，这里选择5个环形水平喷雾喷嘴116，所述喷雾管111的内 侧设有弧形安装板114，所述多向喷雾块115的外侧面分布有三个侧向水平喷雾喷嘴112，所述喷雾块115的底面分布有三个竖向垂直喷雾喷嘴113,所述弧形安装板114上设有将该装置安装到掘进机15摇臂前段圆形截割部的安装孔114a，所述弧形安装板114利用螺栓与掘进机15摇臂前端圆形截割部刚性固定连接。
所述一运转载喷雾12和二运转载喷雾装置13安装于煤溜或二运皮带16上方，所述一运转载喷雾装置12和二运转载喷雾装置13均由三组喷嘴组成，每组喷嘴为2-5个，朝向破碎煤体，其中第一组喷嘴设置在转载点前方，第二组喷嘴设置在转载点上方，第三组喷嘴设置在转载点后1m处。实现针对转载点的多点、多层次喷雾。其中，第一组在转载前湿润煤体减少转载时产尘量，第二组压制转载点进行喷雾降尘，阻止煤体在转载时产尘的同时对产生的粉尘就地降尘；第三组位于转载后，喷雾朝向转载点，阻止转载产生粉尘被风流及皮带运输产生的惯性带出，把粉尘压制在转载点局部空间的同时进行喷雾降尘；经过三组喷雾，增加煤体水分，减少后方运转载点及皮带运输过程的产尘。
所述捕尘网14安装于巷道17内距离迎头40～50m位置；所述捕尘网14有两道，间隔10m，每道捕尘网14顶部均安装有一道喷雾装置，喷雾装置包括依次连接的过滤器4、开关5、喷雾管路6和喷雾杆7，所述喷雾杆7上设有4-10个喷嘴，这里选择6个。所述过滤器4与煤矿井下静压水源相连，迎着风流进行喷雾。所述捕尘网14上还设有行人或行车门。
所述通风除尘系统主要由分体式吸尘罩21、后负压骨架风筒22、除尘风机23组成，所述分体式吸尘罩22布置于掘进机15的机面，所述分体式吸尘罩22上设有4～5个独立的吸尘口，其中两个吸尘口布置于掘进机15司机室前方的两侧靠近摇臂根部的位置，并通过前负压骨架风筒24与分体式吸尘罩22相连，所述分体式吸尘罩21通过后负压骨架风筒22与位于掘进机15后方的拖拉尾上的除尘风机23相连。
具体说：所述分体式吸尘罩21包括中间连接段211，在中间连接段211后侧的中部设有连接段216，所述中间连接段211前侧的两端分别设有与中间连接段211相通的左侧中部吸尘口212和右侧中吸尘口213，所述中间连接段211前侧的中部分别通过前负压骨架风筒24连接左前吸尘口214和右前吸尘口215，所述中间连接段211放置在掘进机15转盘后方的机面上，所述左前吸尘口214和右前吸尘口215分别安装于掘进机15摇臂根部的左右侧。所述通风除尘系统中分体式吸尘罩21需根据掘进机15实际尺寸进行定制，左侧中部吸尘口212和右侧中吸尘口213与中间连接段211为一个整体，且用刚性材料制成。分体式吸尘罩21的其中两个吸尘口靠近掘进机15摇臂根部，并通过前负压骨架风筒24与主体段连接，巧妙地避免了摇臂左右摇摆带来的影响，可有效地收集垮落冲击造成的沿底板扩散而来的粉尘。
所述控风控尘系统主要由滑轨31、软风筒32、变径风筒33、风筒储存器34、伸缩骨架风筒35、附壁风筒36、调风阀门37和整流 风筒38组成；所述软风筒32、变径风筒33、伸缩骨架风筒35、附壁风筒36和整流风筒38从后到前依次连接，所述附壁风筒36和整流风筒38之间设有调风阀门37。
所述控风控尘系统中滑轨31由若干节滑轨组成，采用3～8mm钢板压制而成，单节长度2～6m，单节重量5～40kg，所述滑轨31利用铁链吊挂于巷道17顶部，所述软风筒32、变径风筒33、风筒储存器34、伸缩骨架风筒35、附壁风筒36、调风阀门37和整流风筒38通过滑轮吊挂于滑轨31之下。随着掘进面不断向前延伸，取下后方滑轨31连至前方，循环前移，其他部件则利用滑轨31向前顺移，确保控风控尘系统距离迎头距离等参数在适合范围之内。所述变径风筒33与软风筒32相连，用于改变风筒直径。所述伸缩骨架风筒35长度10～20m，初始为收拢状态，放置于风筒储存器34内，随着工作面的延伸逐渐打开，保证附壁风筒36和整流风筒38出口距离迎头的参数在合适范围之内，当伸缩骨架风筒35打开距离超过10m后，解开软风筒32，并将变径风筒33、风筒储存器34等沿滑轨31前移10m，软风筒32与变径风筒33之间再加挂一节软风筒32软风筒32固定长度为10m，伸展的伸缩骨架风筒35被收缩放置于风筒储存器34之内，回到初始状态，并按此循环实现风筒的向前延伸，满足工作面供风要求。所述附壁风筒36长度2～8m，用于将掘进工作面轴向出风变为径向出风，在除尘风机23开启时，减少直径吹向迎头的风流速度，实现新鲜风流从后向前运移保证作业人员始终处于干净风流之中。
所述调风阀门37采用刚性材料或硬质塑料制作，所述调风阀门 37用于调节工作面轴径向出风比，具体调节比例根据现场生产作业状态确定。所述整流风筒38长度5～10m，出口距离迎头6～8m，将调风阀门37出来的紊乱风流调整为平稳风流，确保到达迎头风流的状态。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：包括喷雾抑尘系统、通风除尘系统和控风控尘系统；所述喷雾抑尘系统主要由掘进机环形外喷雾装置(11)、一运转载喷雾装置(12)、二运转载喷雾装置(13)和捕尘网(14)组成，所述掘进机环形外喷雾装置(11)固定于掘进机(15)摇臂根部，所述一运转载喷雾(12)和二运转载喷雾装置(13)安装于煤溜或二运皮带(16)上方，并且所述一运转载喷雾(12)和二运转载喷雾装置(13)的喷嘴朝向破碎煤体，所述捕尘网(14)安装于巷道(17)内距离迎头40-50m的位置；
所述通风除尘系统主要由分体式吸尘罩(21)、后负压骨架风筒(22)、除尘风机(23)组成，所述分体式吸尘罩(21)布置于掘进机(15)的机面上，所述分体式吸尘罩(21)上设有4～5个独立的吸尘口，其中两个吸尘口布置于掘进机(15)司机室前方的两侧靠近摇臂根部的位置，并通过前负压骨架风筒(24)与分体式吸尘罩(21)相连，所述分体式吸尘罩(21)通过后负压骨架风筒(22)与位于掘进机(15)后方拖拉尾上的除尘风机(23)相连；
所述控风控尘系统主要由滑轨(31)、软风筒(32)、变径风筒(33)、风筒储存器(34)、伸缩骨架风筒(35)、附壁风筒(36)、调风阀门(37)和整流风筒(38)组成；所述软风筒(32)、变径风筒(33)、伸缩骨架风筒(35)、附壁风筒(36)和整流风筒(38)从后到前依次连接，所述伸缩骨架风筒(35)伸出前位于风筒储存器(34)内，所述附壁风筒(36)和整流风筒(38)之间设有调风阀门(37)，所述滑轨(31)安装于巷道(17)顶部，所述软风筒(32)、变径风筒(33)、风筒储存器(34)、伸缩骨架风筒(35)、附壁风筒(36)、调风阀门(37)和整流风筒(38)通过滑轮安装在滑轨(31)上。
2.根据权利要求1所述适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：所述分体式吸尘罩(21)包括中间连接段(211)，在中间连接段(211)后侧的中部设有连接段(216)，所述中间连接段(211)前侧的两端分别设有与中间连接段(211)相通的左侧中部吸尘口(212)和右侧中吸尘口(213)，所述中间连接段(211)前侧的中部分别通过前负压骨架风筒(24)连接左前吸尘口(214)和右前吸尘口(215)，所述中间连接段(211)放置在掘进机(15)转盘后方的机面上，所述左前吸尘口(214)和右前吸尘口(215)分别安装于掘进机(15)摇臂根部的左右侧，所述连接段(216)通过后负压骨架风筒(22)与除尘风机(23)相连。
3.根据权利要求1所述适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：所述滑轨(31)分为若干段，每段滑轨(31)之间通过滑轨连接件连接，所述滑轨(31)通过铁链吊挂于巷道(17)顶部。
4.根据权利要求1所述适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：所述环形外喷雾控降尘装置(11)包括弧形喷雾管(111)，在喷雾管(111)的两端分别连接有多向喷雾块(115)，所述喷雾管(111)和多向喷雾块(115)相通，所述喷雾管(111)上设有进水口(119)，所述喷雾管(111)正面分布5-12个有环形水平喷雾喷嘴(116)，所述喷雾管(111)的内侧设有弧形安装板(114)，所述多向喷雾块(115)的外侧面分布有三个侧向水平喷雾喷嘴(112)，所述喷雾块(115)的底面分布有三个竖向垂直喷雾喷嘴(113),所述弧形安装板(114)上设有将该装置安装到掘进机(15)摇臂前段圆形截割部的安装孔(114a)，所述弧形安装板(114)利用螺栓与掘进机(15)摇臂前端圆形截割部刚性固定连接。
5.根据权利要求1所述适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：所述一运转载喷雾装置(12)和二运转载喷雾装置(13)均由三组喷嘴组成，每组喷嘴为2-5个，其中第一组喷嘴设置在转载点前方，第二组喷嘴设置在转载点上方，第三组喷嘴设置在转载点后1m处。
6.根据权利要求1所述适用于难湿润煤层快速综掘工作面的高效综合防降尘系统，其特征在于：所述捕尘网(14)为两道，每道捕尘网(14)之间间隔10m，每道所述捕尘网(14)的顶部设有喷雾装置，该喷雾装置包括依次连接的过滤器(4)、开关(5)、喷雾管路(6)和喷雾杆(7)，所述喷雾杆(7)上设有4-10个喷嘴，所述过滤器(4)与煤矿井下静压水源相连。
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