一种全岩综掘工作面除尘装置的制作方法

1.本技术涉及全岩综掘除尘技术领域，具体而言，涉及一种全岩综掘工作面除尘装置。


背景技术：

2.随着综掘工作面工艺技术的不断革新、综合机械化程度的不断提高，生产能力大大提高的同时，作业场所的粉尘、噪音、高温等职业健康危害程度不断升级，尤其是工作面粉尘危害严重，在煤矿、金矿、隧道等工程建设中均存在掘进施工过程中粉尘污染的问题，这一问题的研究对改善掘进工作环境，减少工人尘肺病的发生具有重要的意义。
3.目前，针对掘进面粉尘污染研究方法主要为试验法和数值模拟法，试验法虽然能较直观的展现粉尘扩散的污染现象，但试验法需建立与实际相似的物理模型，需投入大量人力物力，试验的相关数据测定也需要人员进行测定记录，为了测定相关参数的影响，需要反复进行试验，耗费时间较长且误差也较大，不利于掘进面的粉尘污染研究。
4.随着计算机和数值模拟方法的发展，虚拟试验仿真技术在众多工程领域中得到了广泛的应用。在众多的数值模拟方法中，有限元法尤其适用于掘进面粉尘污染的模拟研究，因此，有必要提出一种基于有限元的岩石巷道综掘面综掘面粉尘污染的数值模拟方法，从而克服试验法的不足，为岩石巷道综掘面的控除尘研究提供技术支撑。


技术实现要素：

5.为了弥补以上不足，本技术提供了一种全岩综掘工作面除尘装置，旨在改善试验法需建立与实际相似的物理模型，需投入大量人力物力，试验的相关数据测定也需要人员进行测定记录，为了测定相关参数的影响，需要反复进行试验，耗费时间较长且误差也较大，不利于掘进面的粉尘污染研究。
6.本技术实施例提供了一种全岩综掘工作面除尘装置，包括全岩层；
7.所述全岩层内开凿有矿洞，所述矿洞内设有开凿装置，所述开凿装置前端固定安装有连接杆，所述连接杆的前端固定安装有挡尘板，所述挡尘板的前端固定安装有喷淋头，所述连接杆的两侧固定安装有安装板，所述安装板上固定安装有若干气流喷嘴，所述矿洞的上端固定安装有附壁风筒，所述附壁风筒上开设有吸风口。
8.在上述实现过程中，本发明在使用的时候，通过开凿装置实现对矿洞进行掘进，在使用的时候，通过连接杆实现对挡尘板进行连接，使得挡尘板能够有效的遮挡粉尘，并且在挡尘板上设有喷淋头可以在进行掘进的时候，能够有效的降低灰尘的飞起，实现对灰尘的进行附着，且是由气流喷嘴可以实现对灰尘进行遮挡，使得灰尘能够遮挡在前端和上端，进而使得附壁风筒能够有效的实现对灰尘进行吸收，实现排出，降低矿洞内部的灰尘浓度。
9.在一种具体的实施方案中，所述连接杆的端部固定连接有连接球头，所述挡尘板的背部开设有球接槽，所述连接球头活动处于所述球接槽的内部。
10.在上述实现过程中，连接球头和球接槽的设定可以使得连接杆能够有效的连接挡
尘板，并且可以使得挡尘板能够实现角度调节。
11.在一种具体的实施方案中，所述挡尘板的背部通过固定螺栓固定安装有限位板，所述限位板将所述连接球头卡合安装在所述球接槽的内部。
12.在上述实现过程中，限位板的设定可以实现对连接球头进行有效的限位，防止连接球头在球接槽中脱落。
13.在一种具体的实施方案中，所述开凿装置的前端固定安装有液压缸，所述挡尘板的背部焊接有连接头，所述液压缸的输出端通过活动销活动连接在所述连接头的内部。
14.在上述实现过程中，液压缸的设定可以实现对挡尘板的调节提供动力，进而可以根据实际的操作过程实现对挡尘板的角度进行调节。
15.在一种具体的实施方案中，所述矿洞的顶部固定安装有若干固定环，所述附壁风筒固定安装在若干所述固定环的内部。
16.在上述实现过程中，固定环的设定可以使得附壁风筒能够有效的固定按在矿洞的上部，使得附壁风筒能够有效的实现对灰尘进行吸收，降低矿洞中的灰尘浓度。
17.在一种具体的实施方案中，所述开凿装置的尾端固定连接有线缆输送管道，所述开凿装置的底端安装有移动轮。
18.在上述实现过程中，线缆输送管道的设定可以实现对开凿装置提供输出动力，以及移动轮的设定便于开凿装置进行移动调节。
19.在一种具体的实施方案中，还包括有基于有限元的岩巷综掘面粉尘污染的数值模拟方法，该方法包括以下步骤：
20.s1、根据矿洞实际情况，采用solidworks构建岩巷综掘面几何模型；
21.s2、基于几何模型，对模型进行网格划分，为后续数值模拟做准备；
22.s3、将划分好的网格模型，导入有限元软件fluent中，进行巷道中风流的数值模拟；
23.s4、基于风流的数值模拟，进行粉尘颗粒污染的两相流数值模拟；
24.s5、基于粉尘颗粒污染的数值模拟，得出粉尘污染规律，得出一种新的粉尘污染研究方式。
25.在上述实现过程中，本发明通过矿洞的实际情况实现几何模型的建立，并且实现网格模型的划分，便于实现网格划分适应于fluent计算收敛的网格质量要求，以及设定各种参数进行模拟计算，通过两相流数值模拟的计算处理，得到粉尘污染研究的方式，便于实现对粉尘进行排放。
26.在一种具体的实施方案中，所述s1中的矿洞实际情况采集包括获取几何模型的相关参数，即矿洞的外形整体尺寸、附壁风筒的位置，其中矿洞的尺寸为外轮廓为长
×
宽
×
高＝60m
×
5m
×
4m的三心拱模型，该模型包括开凿装置、皮带传输机、附壁风筒。
27.在上述实现过程中，通过矿洞的实际数据信息进行计算，使得模拟计算的结果能够有效的贴合实际的矿洞粉尘的清除方案，进而有效的提高清除的效果。
28.在一种具体的实施方案中，所述附壁风筒是一距掘进头约10m、直径0.8m的圆柱体，所述附壁风筒中轴线距地面1.2m，距最近巷道壁0.4m。
29.在上述实现过程中，附壁风筒的设定可以实现对粉尘进行有效的清除，以及能够最大效果的吸收粉尘。
30.在一种具体的实施方案中，所述s1中的solidworks通过ansys的dm模块，进行几何模型流体域的划分，确定边界条件命名，包括速度入口、速度出口、壁面，所述s2中的网格划分是将几何模型导入meshing中进行网格划分，通过优化网格参数，建立了总网格数为1656187的物理网格模型，最大网格质量为0.84995，最小网格质量为0.051350，平均网格质量为0.612563，满足fluent计算收敛的网格质量要求；所述s3中的fluent要设置边界条件即设置风速，设置数学模型，采用k-ε湍流模型，物性参数，包括密度、粘度，设定模型计算的初始条件，开始数值模拟计算，导入cfd-post后处理中，处理得到巷道中风的运移变化；所述s4中风的数值模拟，即在fluent中进行粉尘离散相的设置，包括粉尘粒径、扩散系数，设置物性参数即密度、设置边界条件即产尘位置，设置模型的计算初始条件，进行数值模拟，导入cfd-post后处理中，得到粉尘的污染扩散图。
31.在上述实现过程中，通过上述参数的设定，可以使得模型的建立更加的健全，并且使得模型的建立能够更加的贴合实际的矿洞情况，有效的进行粉尘的清除。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1是本技术实施方式提供的主视结构示意图；
34.图2为本技术实施方式提供的图1中的a处放大示意图；
35.图3为本技术实施方式提供的方法步骤流程示意图。
36.图中：1、全岩层；2、矿洞；3、开凿装置；4、连接杆；5、挡尘板；6、喷淋头；7、安装板；8、气流喷嘴；9、附壁风筒；10、吸风口；11、连接球头；12、球接槽；13、限位板；14、固定螺栓；15、液压缸；16、连接头；17、活动销；18、固定环；19、线缆输送管道。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
38.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.请参阅图1-2，本技术提供一种全岩综掘工作面除尘装置，包括全岩层1；
46.所述全岩层1内开凿有矿洞2，所述矿洞2内设有开凿装置3，所述开凿装置3前端固定安装有连接杆4，所述连接杆4的前端固定安装有挡尘板5，所述挡尘板5的前端固定安装有喷淋头6，所述连接杆4的两侧固定安装有安装板7，所述安装板7上固定安装有若干气流喷嘴8，所述矿洞2的上端固定安装有附壁风筒9，所述附壁风筒9上开设有吸风口10。
47.在上述实现过程中，本发明在使用的时候，通过开凿装置3实现对矿洞2进行掘进，在使用的时候，通过连接杆4实现对挡尘板5进行连接，使得挡尘板5能够有效的遮挡粉尘，并且在挡尘板5上设有喷淋头6可以在进行掘进的时候，能够有效的降低灰尘的飞起，实现对灰尘的进行附着，且是由气流喷嘴8可以实现对灰尘进行遮挡，使得灰尘能够遮挡在前端和上端，进而使得附壁风筒9能够有效的实现对灰尘进行吸收，实现排出，降低矿洞2内部的灰尘浓度。
48.在本实施例中，所述连接杆4的端部固定连接有连接球头11，所述挡尘板5的背部开设有球接槽12，所述连接球头11活动处于所述球接槽12的内部，连接球头11和球接槽12的设定可以使得连接杆4能够有效的连接挡尘板5，并且可以使得挡尘板5能够实现角度调节，所述挡尘板5的背部通过固定螺栓14固定安装有限位板13，所述限位板13将所述连接球头11卡合安装在所述球接槽12的内部，限位板13的设定可以实现对连接球头11进行有效的限位，防止连接球头11在球接槽12中脱落，所述开凿装置3的前端固定安装有液压缸15，所述挡尘板5的背部焊接有连接头16，所述液压缸15的输出端通过活动销17活动连接在所述连接头16的内部，液压缸15的设定可以实现对挡尘板5的调节提供动力，进而可以根据实际的操作过程实现对挡尘板5的角度进行调节，所述矿洞2的顶部固定安装有若干固定环18，
所述附壁风筒9固定安装在若干所述固定环18的内部，固定环18的设定可以使得附壁风筒9能够有效的固定按在矿洞2的上部，使得附壁风筒9能够有效的实现对灰尘进行吸收，降低矿洞2中的灰尘浓度，所述开凿装置3的尾端固定连接有线缆输送管道19，所述开凿装置3的底端安装有移动轮，线缆输送管道19的设定可以实现对开凿装置3提供输出动力，以及移动轮的设定便于开凿装置3进行移动调节。
49.参考图3，在本技术文件中，还包括有基于有限元的岩巷综掘面粉尘污染的数值模拟方法，该方法包括以下步骤：
50.s1、根据矿洞2实际情况，采用solidworks构建岩巷综掘面几何模型；
51.s2、基于几何模型，对模型进行网格划分，为后续数值模拟做准备；
52.s3、将划分好的网格模型，导入有限元软件fluent中，进行巷道中风流的数值模拟；
53.s4、基于风流的数值模拟，进行粉尘颗粒污染的两相流数值模拟；
54.s5、基于粉尘颗粒污染的数值模拟，得出粉尘污染规律，得出一种新的粉尘污染研究方式。
55.本发明通过矿洞2的实际情况实现几何模型的建立，并且实现网格模型的划分，便于实现网格划分适应于fluent计算收敛的网格质量要求，以及设定各种参数进行模拟计算，通过两相流数值模拟的计算处理，得到粉尘污染研究的方式，便于实现对粉尘进行排放。
56.在具体设置时，所述s1中的矿洞2实际情况采集包括获取几何模型的相关参数，即矿洞2的外形整体尺寸、附壁风筒9的位置，其中矿洞2的尺寸为外轮廓为长
×
宽
×
高＝60m
×
5m
×
4m的三心拱模型，该模型包括开凿装置3、皮带传输机、附壁风筒9，通过矿洞2的实际数据信息进行计算，使得模拟计算的结果能够有效的贴合实际的矿洞2的粉尘清除方案，进而有效的提高清除的效果，所述附壁风筒9是一距掘进头约10m、直径0.8m的圆柱体，所述附壁风筒9中轴线距地面1.2m，距最近巷道壁0.4m，附壁风筒9的设定可以实现对粉尘进行有效的清除，以及能够最大效果的吸收粉尘，所述s1中的solidworks通过ansys的dm模块，进行几何模型流体域的划分，确定边界条件命名，包括速度入口、速度出口、壁面，所述s2中的网格划分是将几何模型导入meshing中进行网格划分，通过优化网格参数，建立了总网格数为1656187的物理网格模型，最大网格质量为0.84995，最小网格质量为0.051350，平均网格质量为0.612563，满足fluent计算收敛的网格质量要求；所述s3中的fluent要设置边界条件即设置风速，设置数学模型，采用k-ε湍流模型，物性参数，包括密度、粘度，设定模型计算的初始条件，开始数值模拟计算，导入cfd-post后处理中，处理得到巷道中风的运移变化；所述s4中风的数值模拟，即在fluent中进行粉尘离散相的设置，包括粉尘粒径、扩散系数，设置物性参数即密度、设置边界条件即产尘位置，设置模型的计算初始条件，进行数值模拟，导入cfd-post后处理中，得到粉尘的污染扩散图，通过上述参数的设定，可以使得模型的建立更加的健全，并且使得模型的建立能够更加的贴合实际的矿洞2情况，有效的进行粉尘的清除。
57.具体的，该全岩综掘工作面除尘装置的工作原理：使用时，获取几何模型的相关参数，包括矿洞2的外形整体尺寸、附壁风筒9的位置，其中矿洞2的尺寸为外轮廓为长
×
宽
×
高＝60m
×
5m
×
4m的三心拱模型，该模型包括开凿装置3、皮带传输机、附壁风筒9。附壁风筒
9是一距掘进头约10m、直径0.8m的圆柱体，附壁风筒9中轴线距地面1.2m，距最近巷道壁0.4m。基于给定的参数，进行solidworks构建几何模型。通过ansys的dm模块，进行几何模型流体域的划分，确定边界条件命名(速度入口、速度出口、壁面)。将几何模型导入meshing中进行网格划分，通过优化网格参数，建立了总网格数为1656187的物理网格模型。最大网格质量为0.84995，最小网格质量为0.051350，平均网格质量为0.612563，满足fluent计算收敛的网格质量要求。将网格文件导入fluent中，设置边界条件(设置风速)，设置数学模型(k-ε湍流模型)、物性参数(密度，粘度)、边界条件(风速)，设定模型计算的初始条件，开始数值模拟计算，导入cfd-post后处理中，处理得到矿洞2中风的运移变化。基于风的数值模拟，在fluent中继续进行粉尘离散相的设置(粉尘粒径、扩散系数)，设置物性参数(密度)、设置边界条件(产尘位置)，设置模型的计算初始条件，进行数值模拟，导入cfd-post后处理中，得到粉尘的污染扩散图。基于风流和粉尘的数值模拟结果，能直观地看到粉尘的污染范围，得出粉尘污染扩散规律，对粉尘控除提供指导。
58.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
59.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。