一种矿用TBM除尘系统及其除尘方法与流程

本发明涉及一种矿用全断面硬岩掘进机TBM，尤其涉及的是一种矿用TBM除尘系统及其除尘方法。

背景技术：

岩巷快速掘进的根本出路在于机械化，而粉尘治理作为岩巷机械化破岩的一个历史性难题，严重影响到岩巷机械化作业线的推广。煤矿全断面硬岩掘进机(TBM)作业线，掘进单进、生产效率可以比普通炮掘提高5至10倍，大幅提高单进水平和施工安全保障水平，实现高度机械化、自动化、信息化，实现了传统岩巷掘进技术和装备的历史性突破，为解决煤矿发展的岩巷瓶颈问题奠定了坚实基础。

煤矿全断面硬岩掘进机，利用旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破岩，通过旋转刀盘上的铲斗齿卷起石渣，落入主机皮带机上向后输送，再通过连续皮带机运走，滚刀在挤压、破碎的过程中会产生出大量的粉尘，不及时降尘会快速向巷道后方扩散。粉尘治理难，难在粉尘扩散速度快，扩散到巷道后再去降尘就更加困难，传统的后方降尘、捕尘措施效果很不理想。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种矿用TBM除尘系统及其除尘方法，实现对粉尘的有效治理。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括机载吸风管道、机载排风管路、机载供风管路和除尘风机，还包括供风风机、供风风筒、调风装置；所述机载吸风管道沿矿用TBM的主机长度方向设置，所述除尘风机设置矿用TBM的主机上，所述除尘风机前端与机载吸风管道相连，后端与机载排风管道相连，所述供风风机与供风风筒相连，所述供风风筒上设有第一供风口和第二供风口，所述调风装置分别设置于第一供风口和第二供风口上，所述第一供风口位于除尘风机之后，所述第二供风口连接机载供风管路，所述机载供风管路的出口位于矿用TBM的工作面小于或等于10m处。

所述供风风机的供风量至少为850m³/min，所述除尘风机的吸风量为500m³/min。需要考虑巷道的延伸，巷道散热量、风阻和风量，要满足供风量为900m³/min左右。

所述第一供风口的供风量至少为300m³/min，第一供风口供应到工作面的风量为至少145m³/min，所述机载供风管路供应到工作面的风量为小于或等于355m³/min。除尘风机停机时，第一供风口的风可以自然扩散通风，能够确保风流流向设备后方(300m³/min)，除尘风机开启时，一部分通过巷道风流向工作面配风，供风量不小于145m³/min；其余部分流向后方，风量不小于145m³/min，供风量要保证300m³/min左右。

所述供风风机包括第一风机和第二风机，第一风机的额定供风量为300m³/min，第一风机连接第一供风口，所述第二风机连接第二供风口，第二风机的额定供风量为600m³/min。

第一风机选用型号为：FBD-NO.6.3；第二风机选用型号为：FBD-NO.8.0。

所述机载吸风管道的首端位于矿用TBM的工作面，除尘风机分别连接机载吸风管道的末端和机载排风管道的首端，所述机载排风管道的末端设有网罩式除尘器。能够有效的过滤较大的颗粒。

所述机载排风管道的排风处依次设有多道防尘水幕帘。实现进一步除尘。

所述防尘水幕帘包括风流过滤网和气动高压喷雾头，所述气动高压喷雾头设置于风流过滤网的出风口后方。

所述调风装置选自手摇式调风装置和绑扎式调风装置中的任一种，所述手摇式调风装置包括调节筒体、多个调节叶片和旋转把手，所述调节叶片设置于所述调节筒体的横截面上，所述多个调节叶片通过旋转把手依次串接，所述旋转把手的端部设置于调节筒体上；所述绑扎式调风装置包括调节风筒和三通管道，所述三通管道设置在调节风筒上。

所述绑扎式调风装置可以通过扎紧和放松锁口控制管路中的风流流向。

所述手摇式调风装置的调节筒体上沿进风口到调节叶片处设有多个放风孔。通过放风孔控制迎头风量及改变风流方向，将多余的风给设备降温。

一种矿用TBM除尘系统的除尘方法，包括以下步骤：

(1)矿用TBM工作时，刀盘旋转破碎岩石，产生大量的灰尘，开启除尘风机；

(2)调节风量，确保风量平衡及风流稳定且符合规程要求

(3)供风压力作用在工作面上，防止灰尘扩散，除尘风机将灰尘通过机载吸风管道抽入到设备后端，实现长压短抽的作业；

(4)刀盘切割时，多余风量利用调节装置对设备进行降温；设备停止掘进时，机载供风管路的风供不到工作面，此时自然扩散通风，实现降温设备。因为出风口距离工作面约有10米，因此停机时，机载供风管路的风是无法送到工作面的。

粉尘扩散关键因素是风流和风速，要彻底的做好粉尘治理，必须控制扩散范围和扩散速度，使用长压短抽通风方式缩小粉尘扩散范围和流向，矿用TBM滚刀切割产生的粉尘在第一时间就被吸走，粉尘不扩散和不向外蔓延的情况下就将其捕捉住；使用风量调节机构控制降低工作面的供风量，从而控制新鲜风、污风的风向，使粉尘扩散不到后方巷道中来，工作面出现的粉尘都被除尘风机处理。综上可知，要提升粉尘治理效果，必须用好长压短抽和风量调节的关键技术。

简单的长压短抽不能将快速扩散的粉尘完全捕获，根据对不同时间、不同区域风流及风量的控制，既实现了人员作业区粉尘的达标，又可动态满足现场降温的需要。由于除尘风机除尘效率的局限性，排放端风流中的粉尘含量依然难以达标，为此设计在出风口加设网罩式除尘器，巷道后方设置了防尘水幕帘，大大提高了除尘效果。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明结构简单，实现方便，工作面回风流、F2粉尘检测探头值为1.5～2mg/m³。有效改善了工作人员的作业环境，为矿井安全可持续发展提供了强有力的保障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A部分的局部示意图；

图3是图1中B部分的局部示意图；

图4是图1中C部分的局部示意图；

图5是调风装置的局部示意图；

图6是调节叶片的左视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～4所示，图中左向为供风，右向为吸风，本实施例包括依次连接的掘进刀盘11、盾体与驱动件12、梁体13、撑紧推进机构14、后支撑机构15、后配套构件16；所述撑紧推进机构14包括推进油缸141和撑靴142，所述撑靴142有多个，沿掘进机主机的水平方向垂直对称设置，所述推进油缸141的一端连接梁体，另一端驱动撑靴，所述后支撑机构15通过拖拉油缸17连接后配套构件16，梁体13包括依次连接的主梁131、环形梁132、过度梁133和滑梁134。

本实施例的除尘系统包括机载吸风管道21、机载排风管路26、除尘风机22、机载供风管路25、供风风机(图中未显示)、供风风筒23和调风装置24；

所述机载吸风管道21沿矿用TBM的主机长度方向设置，所述除尘风机22设置矿用TBM的主机上，所述除尘风机22前端与机载吸风管道21相连，后端与机载排风管道26相连，所述供风风筒23上设有第一供风口231和第二供风口232，所述调风装置24分别设置在第一供风口231和第二供风口232上，所述第一供风口231位于除尘风机22之后，所述第二供风口232连接机载供风管路25，所述机载供风管路25的出口位于矿用TBM的工作面小于或等于10m处。

除尘风机22为KCS500D湿式除尘风机，其设计除尘风量为500m³/min，额定除尘率92％，电机功率为2×30kW。

需要考虑巷道的延伸，巷道散热量、风阻和风量，要满足供风量不少于850m³/min。

供风风机包括第一风机和第二风机，第一风机的额定供风量为300m³/min，第一风机连接第一供风口231，所述第二风机连接第二供风口232，第二风机的额定供风量为600m³/min。

第一风机选用型号为：FBD-NO.6.3；第二风机选用型号为：FBD-NO.8.0。

第一供风口231供应到工作面的风量为至少145m³/min，所述机载供风管路25供应到工作面的风量不大于355m³/min。除尘风机22停机时，第一供风口231的风可以自然扩散通风，能够确保风流流向设备后方(300m³/min)，除尘风机22开启时，一部分通过巷道风流向工作面配风，供风量不小于145m³/min；其余部分流向后方，风量不小于145m³/min，供风量要保证300m³/min。

机载吸风管道21的首端位于矿用TBM的工作面，所述机载排风管道26的末端的排风口上设有网罩式除尘器211。能够有效的过滤较大的颗粒。

机载排风管道26的排风处依次设有三道防尘水幕帘212。实现进一步除尘。

所述防尘水幕帘212包括风流过滤网214和气动高压喷雾头213，所述气动高压喷雾头213设置于风流过滤网214的出风口。

如图5和图6所示，本实施例的调风装置24为手摇式调风装置，包括调节筒体241、多个调节叶片242和旋转把手243，所述调节叶片242设置于所述调节筒体241的横截面上，所述多个调节叶片242通过旋转把手243依次串接，所述旋转把手243的端部设置于调节筒体241上。通过调节叶片242的开合实现对风量的调节。

所述手摇式调风装置的调节筒体241上沿进风口到调节叶片242处设有多个放风孔244。通过放风孔244将新风扩散到设备中。

其他实施例中，可以选用绑扎式调风装置，包括调节风筒和三通管道，所述三通管道设置在调节风筒上。所述绑扎式调风装置可以通过扎紧和放松锁口控制管路中的风流流向。

具体的工作过程如下：

(1)矿用TBM工作时，刀盘旋转破碎岩石，产生大量的灰尘，开启除尘风机22；

(2)调节调风装置24，将第一供风口231上的调节叶片242手动关闭，控制风流使供风向设备吹，将第二供风口232的上的调节叶片242242逐渐打开，控制机载供风管路25的风量为355m³/min，保证第一供风口231至工作面的风不小于145m³/min，第一供风口231至第二供风口232风量不小于145m³/min，除尘风机22的吸风量不小于工作面的供风，工作面的污风不向外扩散，各段风流速度符合《煤矿安全规程》；

(3)要确保供风风口的风量不能超过吸风口，防止灰尘受风流吹向外扩散，因此除尘风机22将灰尘通过机载吸风管道21抽入到设备后端，实现长压短抽的作业；

(4)设备运行时，多余风量利用调风装置24对设备进行降温；设备停机，调风装置24反向调整恢复原有供风模式，各处自然扩散通风，实现降温设备。调风装置24在风流的调节中起到关键性作用，直接关系到除尘效果的好坏，利用它控制工作面风量，促使巷道各段的风向能满足高效粉尘治理的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。