專利名稱：一種綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，尤其適用于煤礦井下綜掘工作面的降塵。
背景技術(shù)：
綜掘工作面是煤礦井下的最主要產(chǎn)塵點之一，作業(yè)過程中粉塵產(chǎn)生量大，大量粉塵懸浮于空氣中，不僅使得工作面能見度降低，對巷道正常掘進造成較大影響，而且對作業(yè)人員的身體健康構(gòu)成嚴重危害，據(jù)統(tǒng)計，85%以上的煤礦塵肺病患者的作業(yè)地點在巖巷掘進工作面。因此，有效控制綜掘工作面的粉塵，對于保障井下作業(yè)人員的身心健康具有十分重要的現(xiàn)實意義。為治理綜掘工作面粉塵，目前普遍采用煤層注水、掘進機內(nèi)外噴霧、除塵風機抽塵凈化等方法，但由于這些方法自身的局限性導致降塵效果還不理想。如，煤層注水系統(tǒng)及工藝復雜，耗水量大，需施工大量注水鉆孔，工程量大，成本較高。掘進機內(nèi)外噴霧降塵使用的噴嘴出口直徑小(通常小于4mm)，降塵期間噴嘴極易堵塞，且霧體粒徑較大，沉降快，使得噴出的水滴與粉塵之間的接觸率較低；加之，使用過程中受掘進面通風影響，大量粉塵較快地隨風流向外擴散，進一步縮短了水滴與粉塵的接觸時間，難以達到預期的水與粉塵充分接觸、潤濕降塵的效果；因此，內(nèi)外噴霧方法降塵效率較低且降塵用水的利用率低。除塵風機有效吸程較短，難以有效控制粉塵的向外擴散漂移，吸塵率較低，且存在電氣安全隱患，對于瓦斯涌出量大的掘進工作面，有因電氣泄露造成瓦斯爆炸的隱患；因此，不適用于瓦斯涌出較大的掘進工作面的降塵。除此之外，目前還有空氣幕與除塵風機聯(lián)合使用的降塵方法， 即通過空氣幕將掘進工作面產(chǎn)生的粉塵控制在一定的范圍內(nèi)，再使用除塵風機對封閉區(qū)的粉塵進行吸塵處理；該方法為一種干式降塵方法，除有以上所述除塵風機本身的缺陷外，封閉區(qū)域內(nèi)的粉塵、瓦斯?jié)舛认鄬^高，一旦切割煤巖時產(chǎn)生火花容易誘發(fā)煤塵、瓦斯爆炸等惡性事故。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供一種方法簡單、操作簡便、安全可靠、降塵效率高、使用成本低的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法。技術(shù)方案本發(fā)明的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法在綜掘機進行切割破碎煤巖體作業(yè)時，利用空氣幕將綜掘工作面迎頭破碎煤巖體產(chǎn)生的粉塵進行封閉，同時在綜掘工作面迎頭出現(xiàn)的粉塵封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧進行聯(lián)動降塵，步驟如下
a.在煤礦井下綜掘工作面迎頭與掘進司機之間的無人作業(yè)區(qū)安設空氣幕產(chǎn)生器，并在封閉區(qū)內(nèi)巷道頂幫與側(cè)壁交界處布置細水霧發(fā)生器；
b.用高壓膠管分別將空氣幕產(chǎn)生器和細水霧發(fā)生器與工作面同一壓風管路連接，并在壓風管路上設置能夠同時打開與關(guān)閉空氣幕和細水霧進行聯(lián)動控制的截止閥；
c.當綜掘機進行作業(yè)時，啟動空氣幕產(chǎn)生器形成空氣幕，在綜掘工作面迎頭與空氣幕之間形成控制粉塵擴散的封閉區(qū)域，以此阻止掘進機作業(yè)產(chǎn)生的粉塵向外擴散；
d.啟動空氣幕產(chǎn)生器的同時啟動細水霧發(fā)生器，通過細水霧輸送管向綜掘工作面迎頭形成的封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧，細水霧流量為6 m7mirTl0m7min，霧滴直徑小于80μπι，對封閉區(qū)域的粉塵進行濕潤、凝聚和沉降，同時細水霧濕潤巷道圍巖或煤體，以防止切割煤巖產(chǎn)生火花引發(fā)瓦斯煤塵爆炸事故。所述的空氣幕距掘進工作面迎頭的距離為2. 0 πΓ4. Om ；所述細水霧輸送管的出口距掘進工作面迎頭的距離為1. 0 πΓ3. 0m,細水霧輸送管的出口內(nèi)徑為25mnT50mm ；所述壓風管路的壓力為0. 2MPa 0. 5MPa。
有益效果本發(fā)明通過空氣幕在煤礦井下綜掘工作面迎頭和綜掘機司機之間的無人區(qū)形成封閉空間，使掘進過程中產(chǎn)生的粉塵控制在空氣幕與迎頭之間的有限區(qū)域內(nèi)，防止粉塵向整個巷道擴散，污染巷道空氣；同時，通過在封閉區(qū)內(nèi)巷道頂幫與側(cè)壁交界處布置的細水霧出口向封閉區(qū)域注入細水霧，由于注入的細水霧與常規(guī)的內(nèi)外噴霧相比粒徑小 (<80 μ m)、沉降速度慢，能夠很快彌散至整個封閉區(qū)域，快速捕捉到分布在該封閉區(qū)域內(nèi)的粉塵并與之充分接觸；大量的細水霧包裹在粉塵顆粒的表面，使得粉塵被細水霧快速潤濕沉降；提高了降塵效率和水的利用率，與普通內(nèi)外噴霧相比，本方法降塵效率可提高30%以上，耗水量可減少50%以上。內(nèi)徑為25mnT50 mm的細水霧出口克服了常規(guī)內(nèi)外噴霧使用過程中噴霧噴頭經(jīng)常堵塞的缺陷，保證了細水霧連續(xù)穩(wěn)定地向封閉控塵區(qū)輸送。降塵過程中通過從巷道頂幫全斷面地向下噴射壓縮空氣形成的空氣幕對粉塵全面攔截和阻擋，操作簡便，對工人的視線和作業(yè)空間不造成任何影響；同時，彌散在封閉區(qū)域內(nèi)的細水霧還對綜掘工作面迎頭的煤巖體進行深度濕潤，可防止切割煤巖時產(chǎn)生火花而誘發(fā)煤塵、瓦斯爆炸，比常規(guī)的以除塵風機為主的干式降塵方法安全性更高，適用性更強；此外，以煤礦井下最常見和最易獲取的水、氣為原料，成本低廉。其在本領(lǐng)域中具有廣泛的實用性。
具體實施例方式本發(fā)明的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，當煤礦井下綜掘工作面掘進機切割煤巖時，啟動空氣幕，利用空氣幕將綜掘工作面迎頭破碎煤巖體產(chǎn)生的粉塵進行封閉，通過空氣幕阻止粉塵向外擴散，將產(chǎn)生的粉塵控制在封閉區(qū)域內(nèi)；并同時向形成的封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧，通過細水霧對空氣幕形成的封閉區(qū)域內(nèi)的粉塵進行捕捉與潤濕，將粉塵濕式沉降，實現(xiàn)聯(lián)動降塵，具體步驟如下
a.在煤礦井下綜掘工作面迎頭與掘進司機之間的無人作業(yè)區(qū)安設空氣幕產(chǎn)生器，并在封閉區(qū)內(nèi)巷道頂幫與側(cè)壁交界處布置細水霧發(fā)生器，細水霧發(fā)生器包括細水霧輸送管和分布在細水霧輸送管上的噴嘴，細水霧輸送管的出口內(nèi)徑為25mnT50mm ；
b.用高壓膠管分別將空氣幕產(chǎn)生器和細水霧發(fā)生器與工作面同一壓風管路連接，并在壓風管路上設置能夠同時打開與關(guān)閉空氣幕和細水霧進行聯(lián)動控制的截止閥，壓風管路的壓力為 0. 2MPa 0. 5MPa ；
c.當綜掘機進行作業(yè)時，啟動空氣幕產(chǎn)生器形成空氣幕，空氣幕距掘進工作面迎頭的距離為2. 0 πΓ4. Om ；在綜掘工作面迎頭與空氣幕之間形成控制粉塵擴散的封閉區(qū)域，以此阻止掘進機作業(yè)產(chǎn)生的粉塵向外擴散；
d.啟動空氣幕產(chǎn)生器的同時啟動細水霧發(fā)生器，細水霧輸送管的出口距掘進工作面迎
4頭的距離為1.0 πΓ3. Om;通過細水霧輸送管向綜掘工作面迎頭形成的封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧，細水霧流量為6 m3/min 10m7min，霧滴直徑小于80 μ m，對封閉區(qū)域的粉塵進行濕潤、 凝聚和沉降，同時細水霧濕潤巷道圍巖或煤體，以防止切割煤巖產(chǎn)生火花引發(fā)瓦斯煤塵爆炸事故。 實施例1、在綜掘機掘進司機位之前、距綜掘工作面迎頭2. Om處沿巷道頂幫斷面方向安設空氣幕產(chǎn)生器，在沿巷道頂幫及側(cè)壁的交界線鋪設內(nèi)徑為32mm的細水霧輸送管， 細水霧輸送管的出口距綜掘工作面迎頭距離為1.0 m。空氣幕產(chǎn)生器和細水霧發(fā)生器的氣路分別經(jīng)高壓膠管連接壓風管路，在壓風管上設置截止閥，通過截止閥同時控制細水霧和空氣幕的開與關(guān)。綜掘工作面掘進期間，打開截止閥，空氣幕產(chǎn)生器形成空氣幕，在綜掘工作面迎頭與空氣幕之間形成封閉區(qū)域，空氣幕阻止掘進機切割煤巖體時所產(chǎn)生的粉塵向外擴散。同時，細水霧發(fā)生器產(chǎn)生細水霧，通過細水霧輸送管向空氣幕形成的封閉區(qū)域內(nèi)注入細水霧，細水霧的流量控制在6m7mirTl0m7min，壓力控制在0. 2MPa 0. 5MPa、粒徑控制在 80 μ m以下，大量注入封閉區(qū)內(nèi)的細水霧與封閉區(qū)內(nèi)的粉塵充分接觸，對粉塵進行濕潤、凝聚和沉降。隨著綜掘工作面迎頭的前進，當空氣幕與綜掘工作面迎頭的距離大于細或細水霧輸送管出口與綜掘工作面迎頭的距離大于:3m時，調(diào)整空氣幕產(chǎn)生器和細水霧輸送管，確保空氣幕和細水霧出口始終分別處于距離綜掘工作面迎頭2. 0πΓ4. Om和1. 0πΓ3. Om的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，其特征是在綜掘機進行切割破碎煤巖體作業(yè)時，利用空氣幕將綜掘工作面迎頭破碎煤巖體產(chǎn)生的粉塵進行封閉，同時在綜掘工作面迎頭出現(xiàn)的粉塵封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧進行聯(lián)動降塵，步驟如下a.在煤礦井下綜掘工作面迎頭與掘進司機之間的無人作業(yè)區(qū)安設空氣幕產(chǎn)生器，并在封閉區(qū)內(nèi)巷道頂幫與側(cè)壁交界處布置細水霧發(fā)生器；b.用高壓膠管分別將空氣幕產(chǎn)生器和細水霧發(fā)生器與工作面同一壓風管路連接，并在壓風管路上設置能夠同時打開與關(guān)閉空氣幕和細水霧進行聯(lián)動控制的截止閥；c.當綜掘機進行作業(yè)時，啟動空氣幕產(chǎn)生器形成空氣幕，在綜掘工作面迎頭與空氣幕之間形成控制粉塵擴散的封閉區(qū)域，以此阻止掘進機作業(yè)產(chǎn)生的粉塵向外擴散；d.啟動空氣幕產(chǎn)生器的同時啟動細水霧發(fā)生器，通過細水霧輸送管向綜掘工作面迎頭形成的封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧，細水霧流量為6 m3/min 10m7min，霧滴直徑小于80 μ m，對封閉區(qū)域的粉塵進行濕潤、凝聚和沉降，同時細水霧濕潤巷道圍巖或煤體，以防止切割煤巖產(chǎn)生火花引發(fā)瓦斯煤塵爆炸事故。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，其特征是所述的空氣幕距掘進工作面迎頭的距離為2. 0 πΓ4. 0m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，其特征是所述細水霧輸送管的出口距掘進工作面迎頭的距離為1.0 nT3.0m，細水霧輸送管的出口內(nèi)徑為 25mnT50mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，其特征是所述壓風管路的壓力為0. 2MPa 0. 5MPa。
全文摘要
一種綜掘工作面空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵方法，適用于煤礦井下綜掘工作面粉塵治理。在井下巷道掘進期間，通過啟動在工作面迎頭和掘進機司機之間的無人區(qū)安設的空氣幕產(chǎn)生器形成空氣幕，在迎頭與空氣幕之間形成封閉區(qū)域，阻止粉塵向外擴散；同時，向形成的封閉區(qū)內(nèi)注入細水霧，通過細水霧在封閉空間內(nèi)的迅速彌散，捕捉濕潤沉降封閉區(qū)內(nèi)的粉塵，實現(xiàn)綜掘工作面的空氣幕與細水霧聯(lián)動降塵。該方法工藝簡單，操作方便，耗水量少，使用成本低，降塵效率高，且注入封閉區(qū)的細水霧可以對綜掘工作面迎頭的煤巖體表面進行潤濕，防止切割煤巖時產(chǎn)生火花而誘發(fā)瓦斯煤塵爆炸，具有廣泛的實用性。
文檔編號E21C35/22GK102359376SQ201110282780
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者仲曉星, 王和堂, 王德明 申請人:中國礦業(yè)大學