【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采矿，涉及一种矿山开采环境粉尘净除技术，尤其涉及一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置及方法。
技术介绍
1、高浓度粉尘不仅严重威胁着井下工作人员的身体健康，容易引发尘肺病问题，而且影响着煤矿企业的井下安全生产，高浓度粉尘会引发严重的粉尘爆炸，导致群死群伤。因此，粉尘已成为威胁煤矿井下安全生产的主要危害之一。
2、现阶段，煤矿防尘措施主要包括通风除尘、喷雾降尘、煤层注水防尘、化学除尘及个体防护五大类。其中，通风除尘是当前最经济、最广泛的控尘措施之一，该技术分为两类，一类是通风排尘，一类是通风控除尘。两种技术均是利用风流的流动速度及方向共同对巷道内的粉尘进行防控，达到除尘目的，但通风排尘方法往往难以有效降低粉尘浓度，除尘效果不明显；通风控除尘方法能够将粉尘污染控制在一定区域内，减少与作业人员的接触，逐渐成为一种高效的防尘技术。但针对开放式空间的综采工作面，现有的通风控除尘技术不够成熟、效率较低，很难推广使用。喷雾降尘也是一种常见的除尘方式，其原理是通过将水雾化沉降粉尘，具有经济性好、工艺简单的特点，而单一喷雾降尘技术难以达到较好的降尘效果。
3、因此，亟需研究一种控尘方法，有效控制和沉降综采面采煤机截割产生的高浓度粉尘。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置及方法，该方法操作简单，可大大降低人行道尤其是采煤机司机、移架工作业处粉尘浓度，建立清洁作业区，保持良好的作业环境，且该技术具有经济
2、为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
3、本专利技术第一方面提出了一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，包括采煤机、液压支架、进风巷道、总管路和调风网，其中，
4、液压支架顶部区域安装气-水喷头和若干通气管路，通气管路的一端连接气-水喷头，气-水喷头包括气流出口和混流出口两个喷射口，混流出口内设置喷嘴和固定喷嘴的支撑架，喷嘴连接外接水管，外接水管连接综采工作面高压水路，为喷嘴提供高压水，水压范围3.0～6.0mpa，经喷嘴雾化后形成水幕，水幕与采煤机截割产生的粉尘碰撞、凝聚、沉降，达到喷雾降尘效果；通气管路总体积30％～40％的高压气体进入混流出口，通气管路总体积60％～70％的高压气体进入气流出口，通气管路均连入进风巷道内的总管路；采煤机的上风侧区域安装调风网，调风网包括卷轴、控制卷轴的电机和调风网本体。
5、可选地，总管路上安装流量表、气压计、气压泵，流量表与气压计用于实时显示气路总管路内气体的流量和压力值，监视并确保管路内气体状态是否正常，气压泵用于对进风巷道内的空气加压处理，起到气体加压和压力调控的作用。
6、可选地，所述气-水喷头下方安装有电缆槽。
7、可选地，所述通气管路沿着液压支架的支柱与独立的气路开关相接，而后进入进风巷道与总管路相连，供气范围0.1～1.0mpa。根据采煤机运行的位置，通过气路开关，可随时开启或关闭气-水喷头通入的气体。每一台液压支架均安装气-水喷头、通气管路及气路开关。
8、可选地，所述调风网与采煤机的上风侧距离3～5m，与未开采煤壁的距离为300～600mm，与巷道底板距离为400～800mm，避免在移动中调风网的底部与巷道底板、未开采的煤壁发生摩擦。调风网的上端安装有卷轴，可通过电机进行控制，当采煤机工作时，人员在上风侧距离3～5m区域控制电机放下卷轴，对进入的风流方向进行调控，非工作状态下可通过卷轴收起，不影响工作面风流流动。
9、可选地，所述调风网本体呈网状结构，材质为致密小孔，利用多孔介质限制通过风流的流速，诱导进风风流发生向人行道区域的偏移；调风网本体下方设有配重，确保调风网本体的垂直舒展，非工作状态下可通过电机控制卷轴收起。调风网能够诱导大部分进入采煤机空间的风流发生方向的改变，更多的风流进入人行道区域，减少大量进风风流直接进入采煤机截割区域范围，以减少风流携带采煤截割粉尘进入人行道区域，使更多的新鲜风流进入人行道区域，同时诱导由进风巷道输送进来的部分新鲜风流向人行道方向发生偏移，增强所述的“压力墙”强度，与“气幕-水幕阻隔屏障”协同作用，将采煤机产生的粉尘控制在采煤机附近的负压区域内，同时让粉尘更容易与采煤机外喷雾雾场雾滴发生碰撞，提高碰撞概率，达到高效降尘目的。
10、气-水喷头内的喷嘴由支撑架进行固定，防止喷雾降尘作业过程中发生偏移，确保雾场喷射的稳定性。
11、混流出口内接入通气管路的高压气体，该部分占通气管路总体积的30～40％，高压空气通过混流出口与喷嘴形成的水雾相混合，形成强力水幕，增强了水幕的降尘、阻尘效果，避免采煤机截割的高浓度粉尘进入人行道区域。
12、由通气管路接入的大部分高压气体进入气流出口，该部分占通气管路总体积的60～70％，由气流出口喷射出的高压射流首先抵达工作面底板，而后在工作面底板、电缆槽的约束下向人行道区域运移，并在人行道空间内形成涡流。气流出口喷射出的高压气体可有效进一步阻控粉尘进入人行道区域，也可避免大量雾滴逸散至有人作业区，造成采煤面司机和移架工作业处环境湿度过大，影响工人职业健康，同时构成“气幕-水幕阻隔屏障”。此外，气流出口喷射出的高压气体可提高人行道区域的静压能，形成由人行道区域至采煤机区域的静压差，形成由高压流向低压的气流，同样避免采煤机区域产生的粉尘在气流作用下进入人行道区域，建立一堵无形的“压力墙”，结合“气幕-水幕阻隔屏障”共同强化阻尘效果，形成三重阻隔屏障，阻止截割产生的高浓度粉尘进入有人作业的人行道区域。
13、液压支架在移架过程中，将随采煤机的截割位置进行移动，为了使“气幕-水幕阻隔屏障”始终阻隔采煤截割工作产生的粉尘进入人行道区域，气路开关和综采面高压水管路阀门需随采煤机工作位置随时关闭、开启，保证采煤机截割区域全区段阻隔粉尘的同时，在下风侧区域需另开启至少2台液压支架的气路和水路开关，以进一步延长阻尘的效果。采煤工作面人员始终通过气路开关、水路开关的开闭，控制“气幕-水幕阻隔屏障”的形成位置，实现气幕-水幕阻隔工作的动态运移。
14、本专利技术第二方面提出了一种上述装置的控尘方法，包括如下步骤：
15、s1、新鲜风流从进风巷道进入综采面巷道，运移至处于采煤机上风侧的调风网处，调风网限制新鲜风流向采煤截割空间的运移风速和风量，转向人行道区域，使人行道区域处的静压能高于采煤截割空间静压能，导致采煤机下风侧区域新鲜风流始终由人行道流向采煤截割空间，含尘风流被控制在采煤机截割区域范围内；
16、s2、通过液压支架顶部区域安装的气-水喷头，利用高压射流形成气幕，采用喷雾形成强力水幕，强力水幕与采煤机附近的积聚粉尘碰撞、聚合、沉降，气幕拦截采煤机截割产生的粉尘和喷嘴喷射的雾滴，形成气幕-水幕阻隔屏障；气幕-水幕阻隔屏障协同调风网共同强化阻尘效果，阻止截割产生的高浓度粉尘进入有人作业的人行道区域，进而形成人行道清洁空间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，包括采煤机、液压支架、进风巷道、总管路和调风网，其中，
2.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，总管路上安装流量表、气压计、气压泵，流量表与气压计用于实时显示气路总管路内气体的流量和压力值，监视并确保管路内气体状态是否正常，气压泵用于对进风巷道内的空气加压处理，起到气体加压和压力调控的作用。
3.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，所述调风网与采煤机的上风侧距离3～5m，与未开采煤壁的距离为300～600mm，与巷道底板距离为400～800mm。
4.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，所述气-水喷头下方安装有电缆槽。
5.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，所述通气管路沿着液压支架的支柱与独立的气路开关相接。
6.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，所述调风网本体呈网状结构
7.如权利要求1至6任一项所述的井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置的控尘方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，包括采煤机、液压支架、进风巷道、总管路和调风网，其中，
2.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，总管路上安装流量表、气压计、气压泵，流量表与气压计用于实时显示气路总管路内气体的流量和压力值，监视并确保管路内气体状态是否正常，气压泵用于对进风巷道内的空气加压处理，起到气体加压和压力调控的作用。
3.如权利要求1所述的一种井下开采作业气幕-水幕三重阻隔控尘装置，其特征在于，所述调风网与采煤机的上风侧距离3～5m，与未开采煤壁的距离为300～600mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：于海明，陈鋆漪，张相辰，张新悦，李旺，李旭，程卫民，聂文，周刚，江丙友，刘强，彭慧天，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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