一种充填物料垂直投送过程降尘系统及方法与流程

本发明涉及一种降尘系统及方法，尤其适用于一种充填物料垂直投送过程降尘系统及方法。

背景技术：

充填开采是将矸石、尾矿、风积砂和黄土等作为充填材料运输至井下并充填采空区，利用充填材料支撑顶板，达到置换资源的目的。充填开采因其能有效控制采区地表沉陷、减少矿区生态资源破坏而不断发展。近年来，我国矿井不断向高产高效发展，因此对充填开采系统的充填能力、充填效率等提出了更高的要求。

充填物料投送是充填开采系统中的重要组成部分，井下充填工作面的充填效率与充填物料投送效率密不可分，其中物料垂直投送是一种常用的充填物料投送方式，这种投送方式由地面物料储存、地面物料输送、物料井上投送-井下储存、井下给料四个阶段组成，具有投送量大、投送距离长等特点。但是，在充填物料井上投送-井下储存阶段，会产生大量的粉尘和扬尘，恶化了充填物料垂直投送过程中的作业环境，加速了物料投送设备的磨损，不利于提高充填物料投送效率和实现充填物料少尘或无尘投送，因此研究一种适用于充填开采矿井的充填物料垂直投送过程中的降尘方法具有重要意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种有效减少充填物料投送过程中的粉尘产量，改善充填物料垂直投送过程中的工作环境，提高充填物料投送效率的充填物料垂直投送过程中的降尘方法。

针对上述问题，本发明的填物料垂直投送过程降尘系统，在投料井下方与储料仓连接处开掘一条除尘巷道与邻近巷道相连接，在除尘巷内顺序设置有通风吸尘系统、气幕隔尘系统和喷雾降尘系统，通风吸尘系统、气幕隔尘系统和喷雾降尘系统最终与储料仓联通；

所述通风吸尘系统包括顺序连接的吸尘风机、风筒和捕尘风筒，其中风筒和捕尘风筒利用钢架固定在除尘巷道中，捕尘风筒中设有多个捕尘网，捕尘风筒中部为下凹的u型结构，下凹的u型结构中设有捕尘液，捕尘风筒两侧的出口与入口高于捕尘液的液面，捕尘风筒上方设有进液管、下方设有排液管，排液管与设置在除尘巷道中的排水沟相连接；

所述气幕隔尘系统包括隔尘门ⅱ，隔尘门ⅱ上成对设有多组气幕喷嘴，每组气幕喷嘴喷嘴水平相对设置；

所述喷雾降尘系统包括隔尘门ⅰ，隔尘门ⅰ上成对设有多组雾化喷嘴，每组雾化喷嘴喷嘴水平相对设置；

隔尘门ⅰ和隔尘门ⅱ顶部设有与通风吸尘系统连接的管路。

所述通风吸尘系统中捕尘网等间距布置在捕尘风筒内，数量为2～4个，其数量根据粉尘物理化学特性、捕尘液特性和吸尘风机性能等因素决定。

所述喷雾降尘系统中雾化喷嘴和气幕隔尘系统中气幕喷嘴均最少为4个，等间距面布置在除尘巷道周围。

所述雾化喷嘴在远离粉尘一侧设有一道隔尘门i，雾化喷嘴与隔尘门i二者间距0.5m～2m；所述气幕喷嘴在靠近粉尘一侧为隔尘门i，气幕喷嘴与隔尘门i二者之间间距2m～10m；远离粉尘一侧为隔尘门ii，二者间距0.5m～2m；隔尘门ii上安装有人员识别装置。

一种充填物料垂直投送过程降尘方法，其步骤为：

当除尘巷道内无工人工作时，通风吸尘系统单独运行，吸尘风机运转使储料仓内外形成负压，使充填物料经投料井垂直投送至储料仓过程中所产生的粉尘流通过隔尘门ⅰ和隔尘门ⅱ顶部的管路进入捕尘风筒，粉尘流进入捕尘风筒后撞击进入捕尘风筒中的捕尘液内，捕尘液快速润湿沉淀大量粉尘，极少部分未润湿的粉尘流继续顺捕尘风筒流动时，将会碰撞等间距布置在捕尘风筒内的捕尘网，最终吸附在捕尘网上，根据捕尘风筒粉尘捕获沉淀情况开启排液管，将含有大量粉尘的捕尘液从排液管排放至排水沟排走，之后通过进液管，向捕尘风筒补充捕尘液，最终使进入至风筒内的气流中的粉尘含量大大降低；

当有工人进入除尘巷道工作时，通风吸尘系统以除尘巷道内无工人相同的方式工作，同时安装在隔尘门ii上的人员识别装置产生响应，控制喷雾降尘系统和气幕隔尘系统开启，针对储料仓内未吸入捕尘风筒内的粉尘，在除尘巷道前方设置的雾化喷嘴喷洒水雾进行全断面喷雾降尘，喷洒水雾后开启隔尘门i，当工人穿过隔尘门i后关闭隔尘门i，同时开启气幕喷嘴形成全断面空气幕，彻底隔离粉尘，防止粉尘继续涌入巷道，之后停止气幕喷嘴工作开启隔尘门ii。

有益效果：

本发明针对充填物料投送过程中物料井上投送-井下储存阶段粉尘产量大、危害大的问题，构建了一种“通风吸尘、喷雾降尘、气幕隔法”综合降尘方法，有效减少充填物料垂直投送过程中的粉尘产量，改善充填物料垂直投送过程中的作业环境，有效保护了工人工作时的安全，提高投送效率，有利于实现充填物料少尘或无尘投送。

附图说明

图1为本发明充填物料垂直投送过程降尘系统结构示意图

图2为本发明的通风吸尘系统俯视图

图3为本发明的通风吸尘系统侧视图

图4为本发明的喷雾降尘系统示意图

图5为本发明的气幕隔尘系统示意图

图中：1-投料井，2-储料仓，3-除尘巷道，4-吸尘风机，5-风筒，6-捕尘风筒，7-捕尘液，8-捕尘网，9-进液管，10-排液管，11-排水沟，12-钢架，13-雾化喷嘴，14-隔尘门i，15-气幕喷嘴，16-隔尘门ii，17-人员识别装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明的一种充填物料垂直投送过程降尘系统，在投料井1下方与储料仓2连接处开掘一条除尘巷道3与邻近巷道相连接，在除尘巷3内顺序设置有通风吸尘系统、气幕隔尘系统和喷雾降尘系统，通风吸尘系统、气幕隔尘系统和喷雾降尘系统最终与储料仓2联通；

如图2和图3所示，通风吸尘系统包括顺序连接的吸尘风机4、风筒5和捕尘风筒6，其中风筒5和捕尘风筒6利用钢架12固定在除尘巷道3中，捕尘风筒6中设有多个捕尘网8，捕尘风筒6中部为下凹的u型结构，下凹的u型结构中设有捕尘液7，捕尘风筒6两侧的出口与入口高于捕尘液7的液面，捕尘风筒6上方设有进液管9、下方设有排液管10，排液管10与设置在除尘巷道3中的排水沟11相连接；所述通风吸尘系统中捕尘网8等间距布置在捕尘风筒6内，数量为2～4个，其数量根据粉尘物理化学特性、捕尘液特性和吸尘风机性能等因素决定，

如图4所示，所述气幕隔尘系统包括隔尘门ⅱ16，隔尘门ⅱ16上成对设有多组气幕喷嘴15，每组气幕喷嘴15喷嘴水平相对设置；

如图5所示，所述喷雾降尘系统包括隔尘门ⅰ14，隔尘门ⅰ14上成对设有多组雾化喷嘴13，每组雾化喷嘴13喷嘴水平相对设置；所述喷雾降尘系统中雾化喷嘴13和气幕隔尘系统中气幕喷嘴15均最少为4个，等间距面布置在除尘巷道3周围；

所述雾化喷嘴13在远离粉尘一侧设有一道隔尘门i14，雾化喷嘴13与隔尘门i14二者间距0.5m～2m；所述气幕喷嘴15在靠近粉尘一侧为隔尘门i14，气幕喷嘴15与隔尘门i14二者之间间距2m～10m；远离粉尘一侧为隔尘门ii16，二者间距0.5m～2m；隔尘门ii16上安装有人员识别装置17；

隔尘门ⅰ14和隔尘门ⅱ16顶部设有与通风吸尘系统连接的管路。

一种充填物料垂直投送过程降尘方法，其步骤为：

当除尘巷道内无工人工作时，通风吸尘系统单独运行，吸尘风机运转使储料仓内外形成负压，使充填物料经投料井1垂直投送至储料仓2过程中所产生的粉尘流通过隔尘门ⅰ14和隔尘门ⅱ16顶部的管路进入捕尘风筒6，粉尘流进入捕尘风筒6后撞击进入捕尘风筒中的捕尘液7内，捕尘液7快速润湿沉淀大量粉尘，极少部分未润湿的粉尘流继续顺捕尘风筒6流动时，将会碰撞等间距布置在捕尘风筒6内的捕尘网8，最终吸附在捕尘网8上，根据捕尘风筒6粉尘捕获沉淀情况开启排液管10，将含有大量粉尘的捕尘液7从排液管10排放至排水沟11排走，之后通过进液管9，向捕尘风筒6补充捕尘液7，最终使进入至风筒5内的气流中的粉尘含量大大降低；

当有工人进入除尘巷道3工作时，通风吸尘系统以除尘巷道内无工人相同的方式工作，同时安装在隔尘门ii16上的人员识别装置17产生响应，控制喷雾降尘系统和气幕隔尘系统开启，针对储料仓内未吸入捕尘风筒6内的粉尘，在除尘巷道前方设置的雾化喷嘴13喷洒水雾进行全断面喷雾降尘，喷洒水雾后开启隔尘门i14，当工人穿过隔尘门i14后关闭隔尘门i14，同时开启气幕喷嘴15形成全断面空气幕，彻底隔离粉尘，防止粉尘继续涌入巷道，之后停止气幕喷嘴15工作开启隔尘门ii16。

实施例一：

河南省平顶山市某矿为开采矿区内建筑下压煤和工业广场保护煤柱，采用充填开采将地面矸石运输至井下采空区内控制地表沉陷，保护地表建筑物，转换煤炭资源。为了高效、快捷的将矿区地表矸石充填材料运输至井下，该矿设计了垂直物料投送系统。现有垂直物料投送系统在物料井上投送-井下储存阶段会产生大量的粉尘和扬尘，恶化了充填物料垂直投送过程中的作业环境，不利于提高充填物料投送效率和实现充填物料少尘或无尘投送，因此需要一种适用于该矿井充填开采物料垂直投送过程中的降尘方法。

当除尘巷道内无工人工作时，通风吸尘系统单独运行，吸尘风机4运转使储料仓内外形成负压，使充填物料经投料井垂直投送至储料仓过程中所产生的粉尘流通过隔尘门ⅰ14和隔尘门ⅱ16顶部的管路进入捕尘风筒6，粉尘流进入捕尘风筒6后撞击进入捕尘风筒6中的捕尘液7内，捕尘液7快速润湿沉淀大量粉尘，极少部分未润湿的粉尘流继续顺捕尘风筒6流动时，将会碰撞等间距布置在捕尘风筒6内的捕尘网8，最终吸附在捕尘网8上，根据捕尘风筒6粉尘捕获沉淀情况开启排液管，将含有大量粉尘的捕尘液7从排液管10排放至排水沟11排走，之后通过进液管9，向捕尘风筒6补充捕尘液7，最终使进入至风筒内的气流中的粉尘含量大大降低；

当有工人进入除尘巷道工作时，安装在隔尘门ⅱ16上的人员识别装置产生响应，喷雾降尘系统和气幕隔尘系统开启，处理储料仓内少部分未吸入风筒内的粉尘，进一步降低粉尘浓度，优化巷道内工作环境，保障作业安全。在除尘巷道按一定间隔在巷道周围分别布置一组雾化喷嘴13和气幕喷嘴15，当这一部分粉尘涌入除尘巷道后，首先雾化喷嘴13工作，进行全断面喷雾降尘，同时巷道后方气幕喷嘴15工作，形成全断面空气幕，彻底隔离粉尘，防止粉尘继续涌入巷道。同时在雾化喷嘴13和气幕喷嘴15远离粉尘一侧分别安设隔尘门i14和隔尘门ii16，更进一步隔离粉尘，改善工作环境，提高降尘效率。