一种矿用打钻孔口干式过滤除尘系统的制作方法

本发明属于矿用除尘技术领域，具体涉及一种矿用打钻孔口干式过滤除尘系统。

背景技术：

煤矿井下钻孔是瓦斯抽放和煤层注水的基本工艺，它分为湿式钻孔和干式钻孔。当进行干式钻孔时，旋转的钻头剧烈地磨削煤层会产生大量的粉尘，粉尘从钻孔的孔口处冒出向周围环境扩散，使得巷道内空气中的粉尘浓度大大增加，这一方面危害工人身体健康，另一方面遮挡工人视线、妨碍工人正常作业，最重要的是高浓度粉尘可能发生爆炸，带来安全隐患。因此，目前一般采用湿式钻孔，湿式钻孔所用的钻杆是空心钻杆，在钻孔的同时通过向空心钻杆内通水，钻孔时产生的粉尘被水吸附，从而消除因钻孔而产生的粉尘污染。然而，当进行上行打孔时，钻孔内部水与粉尘混合后，大量污水会沿钻孔流出进入巷道，导致巷道内积水增多而阻碍工人行走和材料运输；当进行下行打孔时，水在钻孔内积聚难以排出，有时发生堵孔、卡钻等故障，从而降低打钻效率；另外，湿式钻孔需要铺设专用供水管路，对于有些水资源匮乏、高寒地区难以采用湿式钻孔，且湿式钻孔会使大量的水进入煤层中，不仅浪费水资源、降低采出煤的质量，而且不适用于松软煤层。

公开号为CN204040959U的专利公开了一种干式打钻孔口除尘装置，该装置通过三通分离装置把大颗粒煤层分离到重力集尘布袋中，接着通过旋风除尘器进一步分离大颗粒粉尘，从旋风除尘器中出来的含尘气体进入喷雾除尘器中，粉尘离子最终被沉降下来并从排污口排出除尘器。公开号为CN206448775U的专利公开了一种分选多级煤矿干式打钻孔口除尘装置，该装置通过粗孔过滤网捕集大颗粒粉尘，并将大颗粒粉尘通过第一泡沫除尘器和第一排口排出回收，然后小颗粒粉尘被吸入到排尘罩内，第二泡沫除尘器通过喷头板和喷头对小颗粒粉尘进行除尘，最后通过细孔过滤网过滤后从第二排出口排出。上述现有技术的共同点是：首先均将大颗粒粉尘清除，最后采用水或泡沫从喷雾除尘器的喷嘴中喷出实现对小颗粒粉尘除尘，但是水和泡沫吸尘少，从喷雾除尘器中排出的气体中仍然含有少部分粉尘颗粒，除尘效果一般，且整个除尘过程中需使用水或泡沫，除尘工艺复杂，后期设备维护不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿用打钻孔口干式过滤除尘系统，该系统采用干式除尘，可提高除尘效果、简化除尘工艺和后期设备维护，能够快速、便捷地除去钻孔所产生的粉尘，消除安全隐患、保护工人健康，同时也能使工人正常作业，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种矿用打钻孔口干式过滤除尘系统，包括吸风集尘罩和干式过滤除尘箱，所述干式过滤除尘箱侧壁上设置有进风口、底部设有卸灰装置、内部设有滤筒和脉冲喷吹装置，滤筒正上方设有脉冲喷吹装置的喷嘴；所述除尘系统还包括大颗粒物拦截器，所述吸风集尘罩、大颗粒物拦截器、干式过滤除尘箱进风口依次通过可控蛇管连接；所述吸风集尘罩底部设有可供钻杆穿过的中心孔；所述干式过滤除尘箱顶部设有离心式风机；所述滤筒位于离心式风机吸风口的下方，离心式风机、滤筒、干式过滤除尘箱侧壁之间形成净气室，进风口、滤筒、卸灰装置、干式过滤除尘箱侧壁之间形成污气室。

优选的，所述大颗粒物拦截器包括金属过滤网、回力弹簧、卸渣板和自动卸渣辅助装置；所述金属过滤网从上往下倾斜式地安装在大颗粒物拦截器的进风口处；所述自动卸渣辅助装置位于大颗粒物拦截器的出风口处，自动卸渣辅助装置包括拦截板、回力杆、弹簧、转轴和卡轮齿，所述拦截板顶端与于大颗粒物拦截器顶板连接，所述转轴安装在大颗粒物拦截器的出风口处侧壁上，卡轮齿套装在转轴上并以转轴为中心旋转，所述回力杆的底端固定在卡轮齿上、顶端位于拦截板与大颗粒物拦截器的出风口处侧壁之间，回力杆的顶端高于拦截板底端，所述弹簧一端固定于回力杆上、另一端固定于大颗粒物拦截器的出风口处侧壁上；所述卸渣板位于金属过滤网的下方，卸渣板一端与大颗粒物拦截器的进风口处侧壁铰接、另一端放置于卡轮齿上，处于拉伸状态的回力弹簧一端安装在大颗粒物拦截器顶板上，另一端安装在靠近自动卸渣辅助装置的卸渣板上。

优选的，所述金属过滤网与卸渣板之间成45～70°的夹角，所述卡轮齿逆时针旋转的角度至少为30°。

优选的，所述吸风集尘罩包括主体吸尘罩和与主体吸尘罩侧壁连通的空气放大器，所述主体吸尘罩底部设有可供钻杆穿过的中心孔，所述空气放大器包括上筒体和与上筒体相连的下筒体，上筒体筒壁厚度大于下筒体筒壁厚度，上筒体和下筒体形成一个连通的气流腔道，上筒体和下筒体的连接处设置有宽度为3～6mm的环形腔道，环形腔道设置有宽度为1～3mm的环形出风口，环形腔道通过环形出风口与气流腔道连通，空气放大器还设有与环形腔道连通的进气口；所述空气放大器的上筒体与主体吸尘罩相连通，空气放大器的下筒体与可控蛇管相连通。

优选的，所述主体吸尘罩采用玻璃钢透明材质制造而成，进一步的，主体吸尘罩前端开口边缘粘附橡胶垫；所述钻杆与中心孔处设有密封圈。

进一步的，所述净气室内还设有增压泵，所述增压泵设有三条管路分别为管路Ⅰ、管路Ⅱ和管路Ⅲ，管路Ⅰ与净气室连通，管路Ⅱ通过进气口与空气放大器上的环形腔道相连通，管路Ⅲ与干式过滤除尘箱内的脉冲喷吹装置相连通。

优选的，所述卸灰装置为踏板式卸灰装置，踏板式卸灰装置包括卸灰板、转轴、连接杆和脚踏板；所述卸灰板分为前卸灰板和后卸灰板，前卸灰板的重量小于后卸灰板的重量；所述转轴的两端固定于干式过滤除尘箱箱体的两侧壁，转轴贯穿于卸灰板中心，前卸灰板的左侧上边缘与干式过滤除尘箱底板的下表面接触、后卸灰板的右侧下边缘与干式过滤除尘箱底板的上表面接触；所述连接杆的两端通过铰链分别与后卸灰板和脚踏板连接；所述脚踏板通过铰链与干式过滤除尘箱箱体外壳连接；所述干式过滤除尘箱内部设有倾斜的集尘板，所述集尘板一端设置在进风口处，另一端设置在前卸灰板的左侧上边缘处。

优选的，所述前卸灰板为厚度3～5mm的含碳钢板，后卸灰板为厚度10～15mm的含碳钢板。

优选的，所述集尘板与干式过滤除尘箱底板呈45～70°的夹角。

优选的，所述除尘系统还包括移动轮，所述移动轮安装于干式过滤除尘箱底板的四角处。

与现有技术相比，本发明首先通过吸风集尘罩将含有粉尘的气体吸入可控蛇管内，接着通过大颗粒物拦截器去除钻孔时所产生的粉尘中的固体煤岩大颗粒，从而防止固体煤岩大颗粒对干式过滤除尘箱内部结构的损坏，然后通过干式过滤除尘箱内部的滤筒进一步吸收滤除小颗粒粉尘，当滤筒上的粉尘积聚至风难以通过滤筒时，通过脉冲喷吹装置对滤筒进行喷吹，将滤筒外壁的积尘振落，最后通过集尘板和卸灰装置实现卸灰。该系统采用干式除尘，避免了由于湿式除尘产生的巷道内积水、打钻时发生堵孔和卡钻等问题，提高了打钻效率，同时节约水资源，提高了采出煤质量，且适用于松软煤层打钻；本发明能够快速、便捷地除去钻孔所产生的粉尘，消除了安全隐患、保护工人健康，同时也能使工人正常作业，提高工作效率；该系统具有结构简单、使用方便、适用性强、体积小、便于移动、除尘效率高、除尘效果好、易于卸灰、后期维护方便等优点，尤其适用于煤矿井下煤岩钻孔作业施工除尘。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中吸风集尘罩的剖面图；

图3是本发明中大颗粒物拦截器的剖面图；

图4是图3中自动卸渣辅助装置的放大结构示意图；

图5是本发明中卸灰装置的结构示意图；

图6是当本发明中卸灰装置正在卸灰时的结构示意图；

图中：1、钻杆，2、吸风集尘罩，2.1、空气放大器，2.2、环形腔道，2.3、密封圈，2.4、主体吸尘罩，2.5、橡胶垫，2.6、环形出风口，2.7、进气口，3、卸灰装置，3.1、卸灰板，3.2、转轴，3.3连接杆，3.4、脚踏板，3.5铰链，4、移动轮，5、干式过滤除尘箱，5.1、净气室，5.2、污气室，5.3、进风口，5.4、滤筒，5.5离心式风机，5.6、集尘板，5.7、增压泵，5.7.1、管路Ⅰ，5.7.2、管路Ⅱ，5.7.3、管路Ⅲ，6、大颗粒物拦截器，6.1、金属过滤网，6.2、回力弹簧，6.3、卸渣板，6.4、自动卸渣辅助装置，6.4.1、拦截板，6.4.2、回力杆，6.4.3、弹簧，6.4.4、转轴，6.4.5、卡轮齿，7、可控蛇管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种矿用打钻孔口干式过滤除尘系统，包括吸风集尘罩2和干式过滤除尘箱5，所述干式过滤除尘箱5侧壁上设置有进风口5.3、底部设有卸灰装置3、内部设有滤筒5.4和脉冲喷吹装置，滤筒5.4正上方设有脉冲喷吹装置的喷嘴；所述除尘系统还包括大颗粒物拦截器6，大颗粒物拦截器6能够去除钻孔时所产生的粉尘中的固体煤岩大颗粒，从而防止固体煤岩大颗粒对干式过滤除尘箱5内部结构的损坏；所述吸风集尘罩2、大颗粒物拦截器6、干式过滤除尘箱进风口5.3依次通过可控蛇管7连接，所述可控蛇管7可在不同方向上弯曲且具有支撑作用，能够根据钻杆1工作时的需要进行吸风集气罩2的调整；所述吸风集尘罩2底部设有可供钻杆1穿过的中心孔；所述干式过滤除尘箱5顶部设有离心式风机5.5；所述滤筒5.4位于离心式风机5.5吸风口的下方，离心式风机5.5、滤筒5.4、干式过滤除尘箱5侧壁之间形成净气室5.1，进风口5.3、滤筒5.4、卸灰装置3、干式过滤除尘箱5侧壁之间形成污气室5.2。

当固体煤岩大颗粒在大颗粒物拦截器6中积累过多时，为了更方便地将固体煤岩大颗粒去除掉，如图3和图4所示，所述大颗粒物拦截器6包括金属过滤网6.1、回力弹簧6.2、卸渣板6.3和自动卸渣辅助装置6.4；所述金属过滤网6.1从上往下倾斜式地安装在大颗粒物拦截器6的进风口处；所述卸渣板6.3位于金属过滤网6.1的下方，卸渣板6.3一端与大颗粒物拦截器6的进风口处侧壁铰接、另一端放置于卡轮齿6.4.5上，处于拉伸状态的回力弹簧6.2一端安装在大颗粒物拦截器6顶板上，另一端安装在靠近自动卸渣辅助装置6.4的卸渣板6.3上，使卸渣板6.3的自由端与卡轮齿6.4.5的上壁面处于不受力接触状态；所述自动卸渣辅助装置6.4位于大颗粒物拦截器6的出风口处，自动卸渣辅助装置6.4包括拦截板6.4.1、回力杆6.4.2、弹簧6.4.3、转轴6.4.4和卡轮齿6.4.5，所述拦截板6.4.1顶端与大颗粒物拦截器6顶板连接；所述转轴6.4.4安装在大颗粒物拦截器6的出风口处侧壁上，卡轮齿6.4.5套装在转轴6.4.4上并以转轴6.4.4为中心旋转，所述回力杆6.4.2的底端固定在卡轮齿6.4.5上、顶端位于拦截板6.4.1与大颗粒物拦截器6的出风口处侧壁之间，回力杆6.4.2的顶端高于拦截板6.4.1底端，所述弹簧6.4.3一端固定于回力杆6.4.2上、另一端固定于大颗粒物拦截器6的出风口处侧壁上。

当卸渣板6.3上大颗粒物越来越多，卸渣板6.3对卡轮齿6.4.5施加力也随之增大，卡轮齿6.4.5作逆时针旋转，弹簧6.4.3处于拉伸状态，回力杆6.4.2在拦截板6.4.1的阻挡下受力发生形变，当大颗粒物积累到一定量时，卸渣板6.3从卡轮齿6.4.5上脱落，回力弹簧6.2进一步被拉伸，大颗粒物快速从卸渣板6.3上滑落，与此同时卡轮齿6.4.5在回力杆6.4.2和处于拉伸状态的弹簧6.4.3的共同作用下作顺时针旋转快速恢复至原状态，当大颗粒物快速从卸渣板6.3上滑落后，卸渣板6.3在回力弹簧6.2的作用下开始回弹，在回弹过程中卡轮齿6.4.5受到卸渣板6.3的碰撞挤压后，卡轮齿6.4.5受力继续作顺时针旋转，此时弹簧6.4.3处于压缩状态，卸渣板6.3继续回弹并越过卡轮齿6.4.5，卸渣板6.3越过卡轮齿6.4.5后，在弹簧6.4.3作用下卡轮齿6.4.5再次作逆时针旋转恢复至原状态，卸渣板6.3回弹至最高处后回落至卡轮齿6.4.5上，恢复至原状态。

为了增大金属过滤网6.1的过滤面积，从而能收集更多的大颗粒物，所述金属过滤网6.1与卸渣板6.3之间成45～70°的夹角，所述卡轮齿6.4.5逆时针旋转的角度至少为30°。

由于钻孔时会出现大颗粒物，为了使吸风集尘罩2达到更强吸风效果，将大颗粒物吸入除尘系统，如图2所示，所述吸风集尘罩2包括主体吸尘罩2.4和与主体吸尘罩2.4侧壁连通的空气放大器2.1，所述主体吸尘罩2.4底部设有可供钻杆1穿过的中心孔，所述空气放大器2.1包括上筒体和与上筒体相连的下筒体，上筒体筒壁厚度大于下筒体筒壁厚度，上筒体和下筒体形成一个连通的气流腔道，上筒体和下筒体的连接处设置有宽度为3～6mm的环形腔道2.2，环形腔道2.2设置有宽度为1～3mm的环形出风口2.6，环形腔道2.2通过环形出风口2.6与气流腔道连通，空气放大器2.1还设有与环形腔道2.2连通的进气口2.7；所述空气放大器2.1的上筒体与主体吸尘罩2.4相连通，空气放大器2.1的下筒体与可控蛇管7相连通。空气经进气口2.7流入环形腔道2.2后，高速流过环形出风口2.6，这股初级气流吸附在空气放大器2.1内壁表面，于是在气流腔道中心产生低压区，因而周围大量的空气被吸入，初级气流和周围气流汇合后就形成高速、高容量的气流从空气放大器2.1中流出。

为了便于钻孔时观察钻孔情况，所述主体吸尘罩2.4采用玻璃钢透明材质制造而成；为了使钻孔时吸风集尘罩2能贴附在岩石上，从而使吸风集尘罩2更具有密闭性，主体吸尘罩2.4前端开口边缘粘附橡胶垫2.5；所述钻杆1与中心孔处设有密封圈2.3。

为了循环使用系统内部的洁净空气，无需再铺设长管道获取外部的洁净空气，从而简化系统设备，如图1所示，所述净气室5.1内还设有增压泵5.7，所述增压泵5.7设有三条管路分别为管路Ⅰ5.7.1、管路Ⅱ5.7.2和管路Ⅲ5.7.3，管路Ⅰ5.7.1与净气室5.1连通，管路Ⅰ5.7.1直接吸入净气室5.1内的洁净空气送入增压泵5.7中进行压缩，同时为管路Ⅱ5.7.2和管路Ⅲ5.7.3提供空气源；管路Ⅱ5.7.2通过进气口2.7与空气放大器2.1上的环形腔道2.2相连通，管路Ⅲ5.7.3与干式过滤除尘箱5内的脉冲喷吹装置相连通。

如图5和图6所示，所述卸灰装置3为踏板式卸灰装置，本发明也可以采用集成控制脉冲卸灰装置，但其与本实施例中采用的踏板式卸灰装置相比，结构更复杂，增加了生产成本；所述踏板式卸灰装置包括卸灰板3.1、转轴3.2、连接杆3.3和脚踏板3.4；所述卸灰板3.1分为前卸灰板和后卸灰板，前卸灰板的重量小于后卸灰板的重量；所述转轴3.2的两端固定于干式过滤除尘箱5箱体的两侧壁，转轴3.2贯穿于卸灰板3.1中心，卸灰板3.1可绕转轴3.2逆时针自由旋转且在无外力的作用下使卸灰板3.1的重心作用于后卸灰板上，前卸灰板的左侧上边缘与干式过滤除尘箱5底板的下表面接触、后卸灰板的右侧下边缘与干式过滤除尘箱5底板的上表面接触；所述连接杆3.3的两端通过铰链3.5分别与后卸灰板和脚踏板3.4连接；所述脚踏板3.4通过铰链3.5与干式过滤除尘箱5箱体外壳连接；所述干式过滤除尘箱5内部设有倾斜的集尘板5.6，所述集尘板5.6一端设置在进风口5.3处，另一端设置在前卸灰板的左侧上边缘处。

为了使卸灰板3.1更具有厚重感和密闭性，所述前卸灰板为厚度3～5mm的含碳钢板，后卸灰板为厚度10～15mm的含碳钢板。

为了使灰尘更彻底的全部集中到卸灰板3.1上，所述集尘板5.6与干式过滤除尘箱5底板呈45～70°的夹角。

为了方便本系统移动，该除尘系统还包括移动轮4，所述移动轮4安装于干式过滤除尘箱5底板的四角处。

使用时，将本发明移动至需要钻孔的工作面，钻杆1穿过吸风集尘罩2，可控蛇管7可在不同方向上弯曲且具有支撑作用，根据钻机钻杆1工作方位的需要对吸风集气罩2进行调整。

开启干式过滤除尘箱5，离心式风机5.5和增压泵5.7也随之启动，增压泵5.7从管路Ⅰ5.7.1吸入净气室5.1内的洁净空气压缩后送入管路Ⅱ5.7.2，管路Ⅱ5.7.2的压缩空气经进气口2.7流入环形腔道2.2后，高速流过环形出风口2.6，这股初级气流吸附在空气放大器2.1内壁表面，于是在气流腔道中心产生低压区，因而周围大量的空气被吸入，初级气流和周围气流汇合后就形成高速、高容量的气流从空气放大器2.1中流出，此时，干式过滤除尘箱5处于抽风状态。

开启打钻机钻孔，吸风集尘罩2在离心式风机5.5和空气放大器2.1的共同作用下形成负压状态，四周空气在涌入吸风集尘罩2内部时将钻孔时所产生的粉尘与固体颗粒带入可控蛇管7内部，当固体煤岩大颗粒进入可控蛇管7内接着被大颗粒物拦截器6中的金属过滤网6.1拦截后，固体煤岩大颗粒落入卸渣板6.3上，固体煤岩大颗粒逐渐积累重量增加，当固体煤岩大颗粒累计到一定重量时从卸渣板6.3排出，含尘气流进入干式过滤除尘箱5内部通过滤筒5.4过滤净化后经离心式风机5.5排出。

使用一段时间后，沉积在滤筒5.4上的粉尘达到一定量至风难以通过滤筒时，关闭离心式风机5.5，启动清灰装置，通过脉冲喷吹装置反吹将滤筒5.4外壁积尘振落，并通过集尘板5.6将灰尘集中到卸灰板3.1上，向下踩动脚踏板3.4通过连接杆3.3和铰链3.5将卸灰板3.1的后卸灰板提升、前卸灰板下降，上下踩动脚踏板3.4直至粉尘滑落完成卸灰过程。