一種綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明屬于礦山井下粉塵防治技術(shù)領(lǐng)域，是涉及一種礦井的綜合防治系統(tǒng)，特別是涉及一種基于隔離粉塵以及降低粉塵濃度的綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國綜掘技術(shù)的發(fā)展，各礦井緊隨時代的步伐，不斷地更新礦用掘進(jìn)設(shè)備，使得綜掘開采條件得到了大幅度改善，但是在開采過程中仍然會產(chǎn)生大量的粉塵。大量的粉塵嚴(yán)重影響礦井的安全、危害工人身體健康。國內(nèi)外行內(nèi)人士都在研究風(fēng)幕和泡沫降塵技術(shù)。目前，綜掘工作面在預(yù)防和治理粉塵上常采用的措施是：機組內(nèi)、外噴霧降塵技術(shù)、通風(fēng)除塵技術(shù)、濕式除塵技術(shù)、引射除塵器等除塵方式。但由于以上各除塵降塵技術(shù)存在缺點和局限性，仍造成掘進(jìn)工作面周圍空氣中的粉塵含量較大，遮擋視線，可以說這些除塵方式的防塵降塵效果并不十分理想，尤其是針對呼吸性粉塵，其除塵的效果更差，除塵效率低。而呼吸性粉塵很容易散發(fā)至掘進(jìn)機司機位置，工作環(huán)境受到高濃度粉塵污染，致使掘進(jìn)機司機長期在此環(huán)境中工作。近些年開始有學(xué)者將空氣幕引入綜掘工作面隔塵，但相關(guān)的研究還很少，尤其是針對呼吸性粉塵的防治。在此基礎(chǔ)上，通過對這種技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，采用風(fēng)幕集塵和泡沫降塵聯(lián)合進(jìn)行綜掘工作面粉塵防治的方式將成為減少井下粉塵危害的一種新方法。

風(fēng)幕集塵是引高壓風(fēng)流由倒“U”型槽上條縫口噴射出的可控射流而形成隔斷氣簾，當(dāng)出風(fēng)窄縫長邊與短邊比超過10∶1時稱為條縫射流；風(fēng)幕集塵就是基于此條縫射流原理，將風(fēng)幕射流裝置置于綜掘機司機操作前方，用高壓風(fēng)管與風(fēng)幕射流裝置相連，利用風(fēng)幕射流裝置噴射出的射流形成一道“透明屏障”，借助于風(fēng)幕產(chǎn)生的平面射流達(dá)到集塵效果，將掘進(jìn)面產(chǎn)生的粉塵與掘進(jìn)巷道人員工作的區(qū)域隔離開來，阻止粉塵從掘進(jìn)面處向司機處擴散，將綜掘機掘進(jìn)時產(chǎn)生的大量粉塵有效的控制在空氣幕前方。

泡沫降塵原理是用泡沫發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的泡沫用高壓支管運輸?shù)骄蜻M(jìn)機兩端噴頭，以一定的初速度噴射而出，同時又與風(fēng)幕內(nèi)聚集的粉塵發(fā)生碰撞，提高了泡沫的吸附效率，減少粉塵在空間內(nèi)的彌散，使其能夠滿足掘進(jìn)面生產(chǎn)需求，實現(xiàn)泡沫降塵的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種采用風(fēng)幕集塵和泡沫降塵聯(lián)合的綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)，包括泡沫發(fā)生裝置和風(fēng)幕射流集塵裝置，

所述泡沫發(fā)生裝置采用錐型雙夾層式泡沫發(fā)生裝置，包括錐型殼體，在錐型殼體的前端設(shè)置有泡沫出口，錐型殼體的后端為封閉結(jié)構(gòu)，在錐型殼體內(nèi)設(shè)置有兩層夾層，兩層夾層之間留有間隙，所述間隙與泡沫出口相連通，在間隙內(nèi)設(shè)置有篩網(wǎng)；所述兩層夾層的內(nèi)層為集水層，外層為集氣層，在所述集水層的外側(cè)設(shè)置有若干個出水孔，在集氣層的內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干個出氣孔；第一氣泵經(jīng)第一氣體流量計與錐型殼體的集氣層相連通，第二氣泵經(jīng)第二氣體流量計與泡沫出口相連通；水泵的入口與混合攪拌箱相連通，其出口經(jīng)液體流量計與錐型殼體的集水層相連通；所述泡沫出口經(jīng)泡沫輸送管道與泡沫噴頭相連通；

所述風(fēng)幕射流集塵裝置包括風(fēng)幕發(fā)生裝置和射流箱，所述風(fēng)幕發(fā)生裝置由結(jié)構(gòu)相同的上臂、左臂和右臂組成倒“U”型結(jié)構(gòu)，所述上臂、左臂和右臂均包括底板，在底板上設(shè)置有支撐片，射流腔的底部通過旋轉(zhuǎn)支撐軸設(shè)置在支撐片上；在射流腔內(nèi)部的中部設(shè)置有射流腔固定板，所述射流腔固定板與射流腔的前側(cè)板之間形成風(fēng)幕射流出口，在射流腔固定板上豎直向下均勻設(shè)置有若干個第二導(dǎo)風(fēng)片，在射流腔后側(cè)板的下部設(shè)置有若干個送風(fēng)管口；在風(fēng)幕射流出口側(cè)方的射流腔前側(cè)板上設(shè)置有可移動射流腔頂板，在可移動射流腔頂板上均勻設(shè)置有若干個可調(diào)節(jié)角度的第一導(dǎo)風(fēng)片；所述射流箱的輸出端與風(fēng)幕發(fā)生裝置的送風(fēng)管口相連通。

所述泡沫發(fā)生裝置的第一氣體流量計通過進(jìn)氣接頭與錐型殼體的集氣層相連通。

所述泡沫發(fā)生裝置的液體流量計通過進(jìn)水接頭與錐型殼體的集水層相連通。

所述泡沫發(fā)生裝置的第二氣體流量計通過輔助噴射裝置接頭與泡沫出口相連通。

所述泡沫發(fā)生裝置的篩網(wǎng)采用波浪形。

在所述泡沫發(fā)生裝置的錐型殼體的后端設(shè)置有回收裝置接頭。

在所述風(fēng)幕射流集塵裝置的風(fēng)幕射流出口側(cè)方的射流腔前側(cè)板上沿射流腔的軸向設(shè)置有滑道，所述可移動射流腔頂板設(shè)置在滑道內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明采用風(fēng)幕集塵的方法使綜掘機掘進(jìn)產(chǎn)生的粉塵聚集到最佳的降塵位置，然后用泡沫降塵的方法對粉塵進(jìn)行集中沉降，其應(yīng)用在綜掘工作面集塵降塵，除塵效率是一般的掘進(jìn)面混合式通風(fēng)除塵效果不容易達(dá)到的，大大的改善了綜掘工作面的條件，使之符合國家標(biāo)準(zhǔn)；

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可將氣泵、水泵等動力設(shè)備去掉，采用巷道內(nèi)的高壓風(fēng)流壓風(fēng)管道為風(fēng)幕射流集塵裝置和泡沫發(fā)生裝置提供風(fēng)量，采用巷道內(nèi)的高壓水管為泡沫發(fā)生裝置提供所需要的水；

3、本發(fā)明無機械運轉(zhuǎn)部件摩擦產(chǎn)生的火源，連接件均采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于拆卸、更換、維修；此外，使用本發(fā)明減少了礦井水資源的使用，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，安全無污染；

4、本發(fā)明的風(fēng)幕射流集塵裝置將各種粒徑的粉塵阻擋在掘進(jìn)面一側(cè)，使掘進(jìn)工作面粉塵源散發(fā)出來的粉塵與人員工作區(qū)域隔離開來；而泡沫發(fā)生裝置又在綜掘機前端不斷產(chǎn)生大量降塵泡沫，在綜掘機機頭產(chǎn)生粉塵的同時就產(chǎn)生泡沫加以治理，粉塵大部分都被泡沫所吸附，加之配合風(fēng)幕射流集塵裝置的使用，有效控制了粉塵向巷道內(nèi)擴散，特別是針對粒徑小于5μm的呼吸性粉塵，防止其向綜掘機司機位置擴散，減少了粉塵對人員的危害。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的泡沫發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的風(fēng)幕射流集塵裝置中風(fēng)幕發(fā)生裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的風(fēng)幕發(fā)生裝置的上臂與射流箱連接后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-泡沫出口，2-篩網(wǎng)，3-集氣層，4-集水層，5-進(jìn)氣接頭，6-回收裝置接頭，7-進(jìn)水接頭，8-第一氣體流量計，9-第一氣泵，10-第二氣體流量計，11-液體流量計，12-水泵，13-第二氣泵，14-混合攪拌箱，15-輔助噴射裝置接頭，16-轉(zhuǎn)載橋，17-掘進(jìn)機，18-司機位置，19-泡沫發(fā)生裝置，20-泡沫輸送管道，21-泡沫噴頭，22-高壓風(fēng)流壓風(fēng)管道，23-高壓風(fēng)流輸送管道，24-射流箱柔性連接部件，25-射流箱，26-風(fēng)幕發(fā)生裝置，27-風(fēng)幕射流出口，28-右臂，29-上臂，30-左臂，31-第一導(dǎo)風(fēng)片，32-第二導(dǎo)風(fēng)片，33-送風(fēng)管口，34-射流腔固定板，35-支撐片，36-旋轉(zhuǎn)支撐軸，37-底板，38-射流腔，39-可移動射流腔頂板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1～圖5所示，一種綜掘工作面粉塵綜合防治系統(tǒng)，包括泡沫發(fā)生裝置19和風(fēng)幕射流集塵裝置，所述風(fēng)幕射流集塵裝置采用不銹鋼材料制成。

所述泡沫發(fā)生裝置19采用錐型雙夾層式泡沫發(fā)生裝置，包括錐型殼體，所述錐型殼體采用金屬材質(zhì)，在錐型殼體的前端設(shè)置有泡沫出口1，錐型殼體的后端為封閉結(jié)構(gòu)，在錐型殼體內(nèi)設(shè)置有兩層夾層，兩層夾層之間留有間隙，所述間隙與泡沫出口1相連通，在間隙內(nèi)設(shè)置有篩網(wǎng)2，所述篩網(wǎng)2采用波浪形；所述兩層夾層均為錐型，其內(nèi)層為集水層4，外層為集氣層3，在所述集水層4的外側(cè)均勻設(shè)置有若干個出水孔，在集氣層3的內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有若干個出氣孔；第一氣泵9經(jīng)第一氣體流量計8與錐型殼體的集氣層3相連通，第二氣泵13經(jīng)第二氣體流量計10與泡沫出口1相連通；水泵12的入口與混合攪拌箱14相連通，其出口經(jīng)液體流量計11與錐型殼體的集水層4相連通；所述泡沫出口1經(jīng)泡沫輸送管道20與泡沫噴頭21相連通。

所述第一氣體流量計8通過進(jìn)氣接頭5與錐型殼體的集氣層3相連通，液體流量計11通過進(jìn)水接頭7與錐型殼體的集水層4相連通，第二氣體流量計10通過輔助噴射裝置接頭15與泡沫出口1相連通；所述進(jìn)氣接頭5、進(jìn)水接頭7及輔助噴射裝置接頭15均采用標(biāo)準(zhǔn)件鉚焊而成，不僅為了方便管路連接，還為了保證裝置的氣密性。

為了防止裝置內(nèi)部積液腐蝕裝置，特作清洗排液需要，在所述錐型殼體的后端設(shè)置有回收裝置接頭6。

由于本發(fā)明設(shè)置有第二氣泵13，第二氣泵13經(jīng)第二氣體流量計10與泡沫出口1相連通，給泡沫進(jìn)行再次加壓，使其擁有更大的初射速度，增加了泡沫出口1的流速，實現(xiàn)了較遠(yuǎn)距離運輸泡沫及噴射的效果。

由于液體流量計11、第一氣體流量計8及第二氣體流量計10的設(shè)置，控制了管路的流量，保證了本發(fā)明的液空比，為高效連續(xù)發(fā)泡奠定了基礎(chǔ)。

為了便于使用者的清洗需要，所述泡沫噴頭21采用可拆卸結(jié)構(gòu)，其可產(chǎn)生精確可控、連續(xù)、球徑均一的降塵泡沫。

所述風(fēng)幕射流集塵裝置包括風(fēng)幕發(fā)生裝置26和射流箱25，所述風(fēng)幕發(fā)生裝置26由結(jié)構(gòu)相同的上臂29、左臂30和右臂28組成倒“U”型結(jié)構(gòu)，所述上臂29、左臂30和右臂28均包括底板37，在底板37上設(shè)置有支撐片35，射流腔38的底部通過旋轉(zhuǎn)支撐軸36設(shè)置在支撐片35上；在射流腔38內(nèi)部的中部設(shè)置有射流腔固定板34，所述射流腔固定板34與射流腔38的前側(cè)板之間形成風(fēng)幕射流出口27，所述風(fēng)幕射流出口27的窄縫寬度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，使出口射流速度達(dá)到實際需要的風(fēng)流速度，上臂29、左臂30和右臂28的風(fēng)幕射流出口27共同形成倒“U”型的風(fēng)幕射流出口；在射流腔固定板34上豎直向下均勻設(shè)置有若干個第二導(dǎo)風(fēng)片32，在射流腔38后側(cè)板的下部設(shè)置有若干個送風(fēng)管口33；在風(fēng)幕射流出口27側(cè)方的射流腔38前側(cè)板上設(shè)置有可移動射流腔頂板39，在可移動射流腔頂板39上均勻設(shè)置有若干個可調(diào)節(jié)角度的第一導(dǎo)風(fēng)片31，所述第一導(dǎo)風(fēng)片31與可移動射流腔頂板39通過軸連接，可以調(diào)節(jié)角度，進(jìn)而改變風(fēng)流方向；所述射流箱25的輸出端與風(fēng)幕發(fā)生裝置26的送風(fēng)管口33相連通。

在所述風(fēng)幕射流集塵裝置的風(fēng)幕射流出口27側(cè)方的射流腔38前側(cè)板上沿射流腔38的軸向設(shè)置有滑道，所述可移動射流腔頂板39設(shè)置在滑道內(nèi)，能夠沿射流腔38的軸向滑動。

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的一次使用過程。

如圖1～圖5所示，在使用時，本發(fā)明的泡沫發(fā)生裝置19安裝在掘進(jìn)機17司機位置18右上方的平臺處，必須保證泡沫噴頭21的兩端固定于掘進(jìn)機17機頭位置；本發(fā)明的風(fēng)幕射流集塵裝置安裝在綜掘機司機位置18前上方的平臺處，風(fēng)幕射流集塵裝置的風(fēng)幕發(fā)生裝置26可以直接扣于掘進(jìn)機17機身。在本實施例中，可以保障所述風(fēng)幕射流集塵裝置初射時各處風(fēng)流均勻穩(wěn)定，風(fēng)速在12m/s～25m/s之間。

地面上風(fēng)泵房里的空氣壓縮機產(chǎn)生的高壓風(fēng)通過高壓風(fēng)流壓風(fēng)管道22為掘進(jìn)面和風(fēng)幕提供風(fēng)量，一部分風(fēng)流通過高壓風(fēng)流輸送管道23進(jìn)入射流箱25，再經(jīng)過射流箱25進(jìn)入風(fēng)幕發(fā)生裝置26，為倒“U”型的風(fēng)幕發(fā)生裝置26形成射流提供風(fēng)量；另一部分風(fēng)流為掘進(jìn)面和泡沫發(fā)生裝置19提供風(fēng)量；高壓風(fēng)流輸送管道23與射流箱25通過射流箱柔性連接部件24相連接?？捎孟锏纼?nèi)的高壓水管替代本發(fā)明的泡沫發(fā)生裝置19的水泵12，用巷道內(nèi)的高壓風(fēng)流壓風(fēng)管道22替代本發(fā)明的泡沫發(fā)生裝置19的第一氣泵9和第二氣泵13。

風(fēng)幕射流集塵裝置：高壓風(fēng)流壓風(fēng)管道22內(nèi)的風(fēng)流通過高壓風(fēng)流輸送管道23進(jìn)入射流箱25，再經(jīng)過射流箱25進(jìn)入風(fēng)幕發(fā)生裝置26；在風(fēng)幕發(fā)生裝置26內(nèi)部的第一導(dǎo)風(fēng)片31和第二導(dǎo)風(fēng)片32的作用下引導(dǎo)風(fēng)流從上端和左右側(cè)端均勻射出，形成對粉塵有一定阻隔作用的風(fēng)幕屏障，空氣風(fēng)幕在綜掘機司機位置18前上方的平臺處形成一個類封閉式的射流斷面，將大量粉塵鎖于風(fēng)幕前。

泡沫發(fā)生裝置19：發(fā)泡劑與水溶液正確配比后，在混合攪拌箱14內(nèi)混合，所述發(fā)泡劑使用的質(zhì)量百分比為0.5％～10％；混合后的混合液通過水泵12運送至錐型殼體的集水層4內(nèi)，同時，高壓氣體通過第一氣泵9運送至錐型殼體的集氣層3，混合液從集水層4的出水孔均勻噴出，與集氣層3出氣孔均勻噴出的高壓氣體在篩網(wǎng)2處進(jìn)行摩擦碰撞，劇烈沖擊，產(chǎn)生大量的泡沫；再通過第二氣泵13產(chǎn)生的高壓氣體將泡沫通過泡沫輸送管道20運送至掘進(jìn)機機頭位置，并從泡沫噴頭21噴出，使泡沫與產(chǎn)生的礦井粉塵接觸、沉降，達(dá)到泡沫降塵、消除粉塵對掘進(jìn)面及掘進(jìn)巷道環(huán)境污染的目的。

掘進(jìn)機17在工作時，本發(fā)明的風(fēng)幕射流集塵裝置形成的風(fēng)幕將產(chǎn)生的粉塵控制在風(fēng)幕的前方，并結(jié)合本發(fā)明的泡沫發(fā)生裝置19降低粉塵的濃度，風(fēng)幕和泡沫聯(lián)合工作，使綜掘工作面的粉塵得到了有效的防治。

本發(fā)明的綜合防治系統(tǒng)整體效果是風(fēng)幕集塵泡沫降塵，但礦井原有的長壓短抽通風(fēng)方式不可拋棄，這是為了保證工作面的正常通風(fēng)。