一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法技术

本发明专利技术公开了一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法，在掘进工作面迎头和掘进司机室之间设置两道空气幕，将粉尘控制在掘进工作空间内，防止粉尘向整个巷道扩散；采用磁化水制备细水雾使得其表面张力降低，细水雾与粉尘结合进行降尘，同时在液氮雾滴的低温作用下，带粉尘水雾快速凝结，加快其下降速度，并且通过二次沉降有效提升了降尘效率与降尘效果；通过粉尘引流系统，既能加快粉尘向下的移动速度，保证液氮雾和细水雾联动下的快速降尘，又能除去残余的粉尘，并且离心扇能将掘进工作空间内的空气不断抽出，也能降低掘进工作空间内的瓦斯浓度；细水雾和液氮雾能对围岩或煤体进行湿润及降温，以防止切割煤岩产生火花引发瓦斯煤尘爆炸事故。

【技术实现步骤摘要】
一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法
本专利技术涉及一种用于综掘工作面降尘的方法，具体是一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法。
技术介绍
巷道综掘工作面是煤矿井下的最主要产尘点之一，作业过程中粉尘产生量大，大量粉尘悬浮于空气中，不仅使得工作面能见度降低，对巷道正常掘进造成较大影响，而且对作业人员的身体健康构成严重危害，据统计，85％以上的煤矿尘肺病患者的作业地点在岩巷综掘工作面。为了防治煤矿井下巷道综掘工作面粉尘危害，目前普遍采用掘进机内外喷雾、煤层注水、除尘风机等装置，但由于这些装置自身的局限性导致防降尘效果还不理想。如，煤层注水系统及工艺复杂，耗水量大，需施工大量注水钻孔，工程量大，成本较高；内外喷雾的喷嘴极易堵塞，降尘效率较低，降尘用水的利用率低；另外除尘风机的有效吸程较短，吸尘率较低，并且其过于庞大笨重，移动很不方便，且存在电气安全隐患。除此之外，目前还有空气幕与除尘风机联合使用的降尘方法，即通过空气幕将综掘工作面产生的粉尘控制在一定的范围内，再使用除尘风机对封闭区的粉尘进行吸尘处理；该方法为一种干式降尘方法，除有以上所述除尘风机本身的缺陷外，封闭区域内的粉尘、瓦斯浓度相对较高，切割煤岩时一旦产生火花容易诱发煤尘、瓦斯爆炸等恶性事故。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法，能将掘进迎头产生的粉尘控制在一个较小的空间内，从而保证人员工作环境的空气质量；另外通过液氮雾、细水雾和瓦斯引流相互配合对粉尘进行降尘及瓦斯引流的处理，从而降低控制空间内粉尘浓度及瓦斯浓度，最终防止掘进迎头产生火花时导致煤尘爆炸或瓦斯爆炸的情况发生。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法，采用细水雾与液氮雾联动系统进行降尘，具体步骤为：A、将细水雾与液氮雾联动系统中的底板空气幕发生器和顶板空气幕发生器均设置在掘进工作面迎头和掘进司机室之间，其中底板空气幕发生器位于巷道底板上、且距离掘进工作面迎头4.1～4.3m；顶板空气幕发生器位于巷道顶板上、且距离掘进工作面迎头3.8～4.0m；B、将细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头0.8～1.3m、且距离巷道顶板0.3～0.6m处，细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头1.5～2.0m、且距离巷道顶板0.7～0.9m处，细水雾直喷头和液氮雾直喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于直接降尘；C、将细水雾与液氮雾联动系统中的离心扇设置在距离掘进工作面迎头5～5.5m、且距离巷道底板0.3～0.5m处，离心扇通过耐负压管与阻尘滤网配合，用于引导粉尘下降；细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.8～3.1mm、且距离巷道底板0.6～0.8m处，细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.5～2.7mm、且距离巷道底板0.9～1.1m处，细水雾向下喷头和液氮雾向下喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于沉降引导下来的粉尘；阻尘滤网设置在距离巷道底板0.3～0.5m，且距离掘进工作面迎头3.3～3.6mm处；D、将细水雾与液氮雾联动系统中的压风管连接巷道的压风系统；将细水雾与液氮雾联动系统中的磁化水注入管连接巷道的磁化水输送系统；当掘进机开始作业前10～20min，打开第三控制阀，此时压风系统向压风管内输送高压气流，从而启动顶板空气幕发生器和底板空气幕发生器分别产生第一空气幕和第二空气幕，第一空气幕和第二空气幕之间形成防尘缓冲区，将掘进工作面迎头产生的粉尘控制在掘进工作空间内；E、打开第二控制阀，通过磁化水注入管向细水雾发生器内注入磁化水，打开第一控制阀并启动细水雾发生器，此时细水雾发生器将磁化水转化成细水雾，然后细水雾通过第三细水雾管和第二三通阀分流给第一细水雾管和第二细水雾管，并经细水雾直喷头和细水雾向下喷头向掘进工作空间内喷出细水雾；所述细水雾发生器产生的细水雾流量为11～13m3/min，细水雾直径小于70μm；F、同时启动液氮雾发生器，液氮雾发生器将液氮转化成液氮雾，按顺序依次打开第一液氮控制阀和第二液氮控制阀，产生的液氮雾经过第二液氮管和第一三通阀分流给第一液氮管和第二液氮管，并经液氮雾直喷头和液氮雾向下喷头向掘进工作空间内喷出液氮雾；所述液氮雾发生器产生的液氮雾流量为20～30L/min，液氮雾直径小于250μm；G、启动离心扇，所述离心扇能提供不小于600KPa的负压，进而通过耐负压管在掘进工作空间的下部产生负压，使掘进工作空间内的悬浮粉尘向下引流，此时掘进工作面迎头产生的粉尘一部分与细水雾结合形成带粉尘水雾，并受重力及引流压力的作用在掘进工作空间内下降，同时在下降过程中液氮雾与带粉尘水雾接触，使带粉尘水雾温度快速降低凝结，凝结后加快带粉尘水雾下降速度，直至达到掘进工作空间的底板上，完成粉尘的一次沉降过程；其余未与细水雾结合的粉尘在负压引流作用下向掘进工作面下部移动，在经过细水雾向下喷头和液氮雾向下喷头的位置时，该部分粉尘与细水雾向下喷头喷出的细水雾结合形成带粉尘水雾，液氮雾向下喷头喷出的液氮雾与带粉尘水雾接触，使带粉尘水雾温度快速降低凝结，凝结后加快带粉尘水雾下降速度，直至达到掘进工作空间的底板上，完成粉尘的二次沉降过程；最后如还有剩余未沉降的粉尘受负压作用会吸附在阻尘滤网上，从而实现掘进工作空间内的粉尘沉降工作，同时离心扇能将掘进工作空间内的空气不断抽出，也能降低掘进工作空间内的瓦斯浓度；另外掘进工作空间内的细水雾沉降后能对周围巷道围岩或煤体进行湿润及降温，从而能有效降低掘进过程中切割煤岩产生火花的可能性。与现有技术相比，本专利技术采用磁化水制备细水雾使得降尘用水的表面张力大幅度降低，增强了水的雾化效果，提高了雾滴与煤尘的接触面积，提升了降尘效果。同时在液氮雾滴的低温作用下，带粉尘水雾快速凝结，加快其下降速度，并且通过二次沉降有效提升了降尘效率与降尘效果。在掘进工作面迎头和掘进司机室之间设置两道空气幕，形成具有防尘缓冲区的双保险封闭作用，将掘进工作面迎头产生的粉尘控制在掘进工作空间内，防止粉尘向整个巷道扩散；在巷道下部设置粉尘引流系统，既能加快粉尘向下的移动速度，保证液氮雾和细水雾联动下的快速降尘，又能除去残余的粉尘。并且离心扇能将掘进工作空间内的空气不断抽出，也能降低掘进工作空间内的瓦斯浓度；此外，细水雾和液氮雾能对巷道围岩或煤体进行湿润及降温，以防止切割煤岩产生火花引发瓦斯煤尘爆炸事故。因此本专利技术将磁化水细水雾降尘、液氮雾冻结带粉尘水雾和引流降尘相互配合，使其除尘效果好，除尘效率高，具有广泛的实用性。附图说明图1是本专利技术装配后的结构示意图。图中：1、巷道；2、底板空气幕发生器；3、第一进风管；4、阻尘滤网；5、耐负压管；6、离心扇；7、第一液氮管；8、液氮雾向下喷头；9、细水雾向下喷头；10、第一细水雾管；11、第一三通阀；12、第二液氮管；13、第一液氮控制阀；14、液氮雾发生器；15、第三液氮管；16、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法，其特征在于，采用细水雾与液氮雾联动系统进行降尘，具体步骤为：/nA、将细水雾与液氮雾联动系统中的底板空气幕发生器和顶板空气幕发生器均设置在掘进工作面迎头和掘进司机室之间，其中底板空气幕发生器位于巷道底板上、且距离掘进工作面迎头4.1～4.3m；顶板空气幕发生器位于巷道顶板上、且距离掘进工作面迎头3.8～4.0m；/nB、将细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头0.8～1.3m、且距离巷道顶板0.3～0.6m处，细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头1.5～2.0m、且距离巷道顶板0.7～0.9m处，细水雾直喷头和液氮雾直喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于直接降尘；/nC、将细水雾与液氮雾联动系统中的离心扇设置在距离掘进工作面迎头5～5.5m、且距离巷道底板0.3～0.5m处，离心扇通过耐负压管与阻尘滤网配合，用于引导粉尘下降；细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.8～3.1mm、且距离巷道底板0.6～0.8m处，细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.5～2.7mm、且距离巷道底板0.9～1.1m处，细水雾向下喷头和液氮雾向下喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于沉降引导下来的粉尘；阻尘滤网设置在距离巷道底板0.3～0.5m，且距离掘进工作面迎头3.3～3.6mm处；/nD、将细水雾与液氮雾联动系统中的压风管连接巷道的压风系统；将细水雾与液氮雾联动系统中的磁化水注入管连接巷道的磁化水输送系统；当掘进机开始作业前10～20min，打开第三控制阀，此时压风系统向压风管内输送高压气流，从而启动顶板空气幕发生器和底板空气幕发生器分别产生第一空气幕和第二空气幕，第一空气幕和第二空气幕之间形成防尘缓冲区，将掘进工作面迎头产生的粉尘控制在掘进工作空间内；/nE、打开第二控制阀，通过磁化水注入管向细水雾发生器内注入磁化水，打开第一控制阀并启动细水雾发生器，此时细水雾发生器将磁化水转化成细水雾，然后细水雾通过第三细水雾管和第二三通阀分流给第一细水雾管和第二细水雾管，并经细水雾直喷头和细水雾向下喷头向掘进工作空间内喷出细水雾；所述细水雾发生器产生的细水雾流量为11～13m...

【技术特征摘要】
1.一种综掘工作面液氮雾与细水雾联动降尘的方法，其特征在于，采用细水雾与液氮雾联动系统进行降尘，具体步骤为：
A、将细水雾与液氮雾联动系统中的底板空气幕发生器和顶板空气幕发生器均设置在掘进工作面迎头和掘进司机室之间，其中底板空气幕发生器位于巷道底板上、且距离掘进工作面迎头4.1～4.3m；顶板空气幕发生器位于巷道顶板上、且距离掘进工作面迎头3.8～4.0m；
B、将细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头0.8～1.3m、且距离巷道顶板0.3～0.6m处，细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾直喷头设置在距离掘进工作面迎头1.5～2.0m、且距离巷道顶板0.7～0.9m处，细水雾直喷头和液氮雾直喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于直接降尘；
C、将细水雾与液氮雾联动系统中的离心扇设置在距离掘进工作面迎头5～5.5m、且距离巷道底板0.3～0.5m处，离心扇通过耐负压管与阻尘滤网配合，用于引导粉尘下降；细水雾与液氮雾联动系统中的液氮雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.8～3.1mm、且距离巷道底板0.6～0.8m处，细水雾与液氮雾联动系统中的细水雾向下喷头设置在距离掘进工作面迎头2.5～2.7mm、且距离巷道底板0.9～1.1m处，细水雾向下喷头和液氮雾向下喷头分别喷出细水雾和液氮雾用于沉降引导下来的粉尘；阻尘滤网设置在距离巷道底板0.3～0.5m，且距离掘进工作面迎头3.3～3.6mm处；
D、将细水雾与液氮雾联动系统中的压风管连接巷道的压风系统；将细水雾与液氮雾联动系统中的磁化水注入管连接巷道的磁化水输送系统；当掘进机开始作业前10～20min，打开第三控制阀，此时压风系统向压风管内输送高压气流，从而启动顶板空气幕发生器和底板空气幕发生器分别产生第一空气幕和第二空气幕，第一空气幕和第二空气幕之间形成防尘缓冲区，将掘进工作面迎头产生的粉尘控制在掘进工作空间内；
E、打开第二控制阀，通过磁化水注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣程，周福宝，姜慧，胡胜勇，黄兰英，胡东亮，禄利刚，宋雪娟，张朕，庞叶青，单浩，宋雷，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32