一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置及其使用方法

1.本发明涉及井下除尘技术领域，具体涉及一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置及其使用方法，适用于多液压支架降柱移架动作使用。


背景技术：

2.煤矿中工作区支护是安全高效开采煤矿的首要条件，作为综采系统支护的核心，液压支架主要是用来控制采煤工作区矿山压力的结构物，目前国内使用的液压支架通常由底座13、顶梁11、掩护梁12、液压立柱14、控制系统等组成，工作区的支撑主要依靠顶梁11、掩护梁12和液压立柱14，液压支架的降柱移架操作主要通过电液控制系统实现。
3.在综采过程中，采煤机的采煤、液压支架的降柱移架是煤矿粉尘的主要来源，即采煤机通过截割破碎煤层会直接产生大量粉尘，液压支架的降柱移架过程中，被挤压破碎的煤尘在短时间内会大量落入行人侧工作区域；粉尘中小煤块及大颗粒粉尘在重力作用下沉降，微细粉尘则随风流在行人侧运移，特别是呼吸性粉尘会长时间漂浮在空气中，对工人的健康造成了严重的损害。此外，大量粉尘的扩散会降低工作区域的可见度，并对其中的精密仪器造成磨损，从而影响使用寿命。
4.目前，综采工作面液压支架的主要除尘方法为在产尘部位使用喷雾系统，比如在液压支架靠近综采工作区一侧、或者液压支架靠近人行工作区一侧，这种方式除尘效率较低，主要原因是喷雾系统只能简单降低采煤机产生粉尘浓度，无法有效进行隔离，比如多个液压支架并排布置，当进行降柱移架动作时，其移动过程造成不同的间隙，使得粉尘进入至液压支架内、影响人行工作区，并且喷雾导致行人侧工作区域淋水，从而恶化工人的工作环境。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置，结构简单紧凑，能够实现对采煤机割煤、液压支架降柱移架时产尘源进行捕尘、隔尘，避免粉尘进入至人行工作区，减少粉尘对现场工作人员和设备的损害，改善现场工作环境。
6.为实现上述目的，本一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置，包括封闭设置在相邻液压支架掩护梁之间的隔尘组件、以及铺设在液压支架上并靠近综采工作区一侧进行隔离的捕尘帘；
7.捕尘帘为柔性网格结构，顶梁上设有对捕尘帘喷雾、使得网格形成液膜的第一喷嘴；
8.所述隔尘组件包括弹性连接设置并形成弧形结构的支撑滑槽、以及位于液压支架上组件并朝向支撑滑槽喷雾的第二喷嘴；
9.液压支架上设有对隔尘组件上方的粉尘负压吸入的除尘。
10.进一步的，所述捕尘帘包括两根高弹性的支撑绳、多个柔性的捕尘网；
11.高弹性的支撑绳上下连接在顶梁、底座之间，多个柔性的捕尘网设置在两根高弹
性支撑绳之间，并交错形成多个边长为0.5-1cm的正方形网格。
12.进一步的，所述隔尘组件还包括一对分别位支撑滑槽两侧并连接在相邻掩护梁上柔性结构的隔尘板、以及连接在隔尘板与支撑滑槽之间的夹板；
13.夹板上设有多个沿其长度方向布置的第一弹簧，每个第一弹簧的上端连接在相应掩护梁上。
14.进一步的，所述支撑滑槽的截面半径为50-80cm、并沿掩护梁布置方向水平向下倾斜角度为40
°‑
60
°
，隔尘板的高度为30-40cm。
15.进一步的，所述除尘组件包括侧吸罩、以及产生负压收集粉尘的除尘管组；
16.所述侧吸罩位于液压支架顶梁以及掩护梁的下方、进气端朝向支撑滑槽、输出端与除尘管组连接。
17.进一步的，所述除尘管组包括通过第二弹簧挂装在液压支架上的主管路、与侧吸罩输出端连通的支管路；
18.主管路沿多个液压支架并排方向布置、且一端与负压风机连接，支管路上设有用于开闭的控制阀。
19.进一步的，所述主管路上靠近掩护梁的一侧设有防护侧板，主管路上与支管路相连接的下侧设有排尘口。
20.进一步的，还包括接收液压支架降柱移架信号的控制器；
21.控制器与第一喷嘴、第二喷嘴、控制阀连接，并控制其相应的开闭；
22.在液压支架上靠近支撑滑槽处、以及靠近捕尘帘处设有粉尘浓度传感器，粉尘浓度传感器将信号传递至控制器。
23.本发明目的还在于提供一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置的使用方法，通过在捕尘帘形成液膜对综采区的粉尘进行隔尘、并在相邻液压之间设有隔尘组件对液压支架降柱移架进行隔尘，有效避免粉尘进入至人行工作区；
24.一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置的使用方法，具体包括以下步骤：
25.a.当液压支架支护、综采工作区产生大量粉尘时，控制器控制第一喷嘴启动，朝向柔性网格结构的捕尘帘进行持续喷吹，产生的气雾对粉尘进行初步捕尘，并且吹散至捕尘帘的网格结构上形成液膜进行二次捕尘，将综采面产生的大量粉尘隔绝在液压支架的人行工作区外侧；
26.b.当液压支架降柱移架时，弹性连接的支撑滑槽适用于相邻液压支架降柱移架产生的形变，并将煤矿与粉尘隔离至液压支架的外侧，控制器接收降柱移架的信号后控制第二喷嘴启动，使其朝向弧形结构的支撑滑槽进行持续喷吹；
27.较大的煤块和粉尘因重力从支撑滑槽上滑落并排向液压支架后方采空区，一部分较小粉尘被持续喷出的雾化液滴捕捉落下，液滴汇集水流冲刷支撑滑槽壁面，可带走支撑滑槽上的粉尘，最终流向液压支架后方的采空区；
28.c.另一部分较小粉尘飘散在空中，控制器同时控制支管路上的控制阀开启，主管路产生负压，将较小颗粒粉尘通过侧吸罩、支管路流向主管路，粉尘流向主管路过程中，一部分小颗粒粉尘由于与柔性骨架结构的主管路碰撞或自身相互碰撞落下，另一部分粉尘随着负压风机排向液压支架外的除尘器内部；
29.当液压支架完成降柱移架后，控制器控制第二喷嘴、控制阀关闭，完成对液压支架
降柱移架隔尘捕尘。
30.进一步的，所述第一喷嘴的水平向下朝向捕尘帘的喷吹角度，其计算公式为：
[0031][0032]
其中：h为捕尘帘的高度；
[0033]
l为不阻拦视线的工作高度，取值范围可为150-170cm；
[0034]
为优化系数，即考虑液滴自由落体所位移的距离，一般取0.8-0.9；
[0035]
s为第一喷嘴到捕尘帘的距离。
[0036]
与现有技术相比，本一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置具有以下优点：
[0037]
(1)本发明由于靠近综采工作区一侧设有柔性网格结构的捕尘帘，第一喷嘴启动，对捕尘帘持续喷吹，产生的雾幕对粉尘进行初步捕尘，并且吹散至捕尘帘的网格结构上形成液膜进行二次捕尘，将综采面产生的大量粉尘隔绝在液压支架外侧，避免对人行工作区的污然，另外捕尘帘包括两根高弹性的支撑绳、多个柔性的捕尘网，有效避免液压支架在降柱移架过程中因捕尘帘拉伸形变过大而导致断裂或产生折叠导致金属结构卡死，方便维修；
[0038]
(2)本发明由于在相邻液压支架掩护梁之间封闭设有隔尘组件，液压支架降柱移架动作后，隔尘组件有效将降柱移架产生的粉尘隔离至液压支架外侧，并且大颗粒煤尘会直接经由支撑滑槽滚落至采空区，第二喷嘴启动，将水进行雾化对部分较小粉尘进行捕捉，液滴形成的水流会冲刷支撑滑槽壁面，最终流向液压支架后方的采空区，因此实现对液压支架降柱移架的粉尘隔离与捕捉，避免呼吸性微小粉尘进入至人行工作区；
[0039]
(3)本发明由于支撑滑槽通过夹板、柔性隔尘板安装在掩护梁上，并且夹板上设有多个沿其长度方向布置的第一弹簧，因此使得位于相邻液压支架之间的支撑滑槽能够保持弧形结构、保证在液压支架降柱移架过程中掉落的煤块、粉尘能够大部分落入其内部，避免降柱移架时拉扯结构造成不可逆形变、以及微细粉尘从支撑滑槽与液压支架的缝隙中逸出；
[0040]
(4)本发明由于捕尘帘的网孔形状为边长较大的正方形，并配合第一喷嘴计算后得出的喷吹角度，能够在液压支架行人侧工人的视野上方形成较为致密的雾化液滴雾幕，有效捕集综采面产生的粉尘，并在网孔处形成液膜效果更好，隔绝粉尘的进入；
[0041]
(5)本发明由于除尘组件包括侧吸罩、以及产生负压收集粉尘的除尘管组；侧吸罩能够全方位的朝向相邻液压支架之间，尤其是支撑滑槽处，实现对飘扬的微小粉尘进行捕捉，避免呼吸性粉尘进入工作面，减少粉尘对工人职业健康与设备的影响；另外除尘管组包括通过第二弹簧挂装的主管路、与侧吸罩输出端连通的支管路，因此主管路产生负压，将较小颗粒粉尘通过侧吸罩、支管路流向主管路，一部分小颗粒粉尘与主管路碰撞或自身相互碰撞落下，另一部分粉尘随着负压风机排向液压支架外的除尘器内部，实现对粉尘的全面捕捉。
附图说明
[0042]
图1是本发明的隔尘组件位置主视图；
[0043]
图2是本发明的侧吸罩位置主视图；
[0044]
图3是本发明中的捕尘帘左视图；
[0045]
图4是本发明中的隔尘组件示意图；
[0046]
图5是本发明中的除尘组件示意图；
[0047]
图中：11、顶梁，12、掩护梁，13、底座，14、液压立柱；21、捕尘帘，211、支撑绳，212、捕尘网，22、第一喷嘴；
[0048]
31、支撑滑槽，32、隔尘板，33、第一弹簧，34、夹板，35、第二喷嘴，4、除尘管组，41、主管路，411、排尘口，412、防护侧板，42、支管路，43、控制阀，44、第二弹簧，5、侧吸罩。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0050]
如图1、图2、图4所示，本一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置，包括封闭设置在相邻液压支架掩护梁12之间的隔尘组件、以及铺设在液压支架上并靠近综采工作区一侧进行隔离的捕尘帘21；
[0051]
捕尘帘21为柔性网格结构，顶梁11上设有对捕尘帘21喷雾、使得网格形成液膜的第一喷嘴22；
[0052]
所述隔尘组件包括弹性连接设置并形成弧形结构的支撑滑槽31、以及位于液压支架上并朝向支撑滑槽31喷雾的第二喷嘴35；
[0053]
液压支架上设有对隔尘组件上方的粉尘负压吸入的除尘组件；
[0054]
具体的为，隔尘组件用于液压支架降柱移架时煤矿粉尘的捕捉，其安装在掩护梁12处、也可延伸至顶梁11处，防止粉尘从相邻液压支架之间进入至人行工作区，弧形结构的支撑滑槽31可方便粉尘滑落从液压支架上滑落至采空区，优选的，弧形可为u型或者半圆形结构，支撑滑槽31的制作材料为打磨光滑的耐磨防爆金属，不仅实现粉尘自动滑落、避免在支撑滑槽31上的堆积，而且避免块体结构的粉尘对支撑滑槽31表面的摩擦损伤；
[0055]
捕尘帘21将综采工作区与液压支架进行隔离，其安装时位于液压支架液压立柱14与综采工作区之间，柔性结构平铺并使得多个网格张开，适用于综采作业以及液压支架降柱移架动作；
[0056]
针对液压支架前方综采工作区，采煤机通过截割破碎煤层会直接产生大量粉尘，其为主要产尘点，此时第一喷嘴22启动，对捕尘帘21持续喷吹，气液联动通过第一喷嘴22产生的雾幕对粉尘进行初步捕尘，并且吹散至捕尘帘21的网格结构上形成液膜进行二次捕尘，能够将综采面产生的大量粉尘隔绝在液压支架的人行工作区外侧，避免对人行工作区的污然；另外第一喷嘴22可为多个，并上下、沿捕尘帘21宽度方向均匀间隔布置，进行每2秒1次的持续喷吹、或者每隔10s喷射5s；
[0057]
在液压支架支护过程中，其顶梁11对顶部煤岩层进行挤压、支撑作用，煤岩层发生破碎，产生大量的煤块与粉尘，小部分粉尘掉落至下方，并通过隔尘组件排向后方采空区，即液压支架降柱移架动作后，大颗粒煤尘会直接经由支撑滑槽31滚落至采空区，部分较小粉尘仍会飘散在空中，即微小的呼吸性粉尘，此时多个第二喷嘴35启动，优选的，第二喷嘴35可为扇形结构，其安装方向指向隔尘组件，将水进行雾化对粉尘进行捕捉，液滴形成的水流会冲刷支撑滑槽31壁面，带走其上的粉尘，最终流向液压支架后方的采空区；
[0058]
另外除尘组件产生负压可将对隔尘组件上方的粉尘吸附排出，因此本装置能够对
采煤机割煤产尘与降柱移架产尘两个主要产尘源进行捕尘隔尘，有效地排除降柱移架过程中掉落的大颗粒煤尘与呼吸性粉尘，极大地改善现场工作人员的工作条件，减少因粉尘造成的设备磨损；同时该装置操作便捷，对粉尘的后续处理较为简单。
[0059]
如图3所示，示例性的，捕尘帘21包括两根高弹性的支撑绳211、多个柔性的捕尘网212；
[0060]
高弹性的支撑绳211上下连接在顶梁11、底座13之间，多个柔性金属结构的捕尘网212设置在两根高弹性支撑绳211之间，并交错形成多个矩形网格；
[0061]
具体的为，为避免液压支架在降柱移架过程中因捕尘帘21拉伸形变过大而导致断裂或产生折叠导致金属结构卡死，支撑绳211为中高弹性纤维结构，比如制作材料为高弹体聚合物，在液压支架支护时高弹性纤维为拉伸状态，在降柱移架过程时则逐渐缩短至静止状态长度，捕尘网212为柔性结构，在降柱移架过程时保障其网格平面，变形过大出现液膜无法覆盖的情况；
[0062]
支撑绳211为上下连接、支撑作用，捕尘网212为柔性的金属结构并交错形成多个矩形网格，方便第一喷嘴22喷雾时能够使得液滴在网格中形成液膜，实现对来自综采工作区一侧的粉尘捕捉；
[0063]
优选的，为保障在不阻挡液压支架行人侧工人的视线的前提下获得最优的雾幕捕尘效果，柔性金属捕尘网212的网孔形状为正方形，其边长为0.5-1cm，其制作材料为高刚性耐磨金属丝，能够避免在降柱移架过程中发生形变从而影响捕尘效果。
[0064]
如图1、图4所示，示例性的，隔尘组件还包括一对分别位支撑滑槽31两侧并连接在相邻掩护梁12上柔性结构的隔尘板32、以及连接在隔尘板32与支撑滑槽31之间的夹板34；
[0065]
夹板34上设有多个沿其长度方向布置的第一弹簧33，每个第一弹簧33的上端连接在相应掩护梁12上；
[0066]
具体的为，隔尘板32为柔性结构、比如制作材料为防爆高弹性橡胶，支撑滑槽31与柔性隔尘板32通过夹板34固定连接，使得位于相邻液压支架之间的支撑滑槽31能够保持弧形结构、保证在液压支架降柱移架过程中掉落的煤块、粉尘能够大部分落入其内部，同时避免降柱移架时拉扯结构造成不可逆形变，从而减低隔尘效率；
[0067]
夹板34通过第一弹簧33架设连接在掩护梁12上，比如在夹板34上设有挂装第一弹簧33用的通孔，在掩护梁12上设有固定第一弹簧33用的支撑座，通过拉伸第一弹簧33弹性形变来代替隔尘组件主体结构的形变，保障整体结构以及减少主体结构的变形；
[0068]
为使得隔尘效果更好，减少粉尘的逸散，优选的，支撑滑槽31的截面半径为50-80cm，安装时沿掩护梁12布置方向水平向下倾斜角度为40
°‑
60
°
，隔尘板32的高度为30-40cm。
[0069]
如图2、图5所示，示例性的，所述除尘组件包括侧吸罩5、以及产生负压收集粉尘的除尘管组4；
[0070]
所述侧吸罩5位于液压支架顶梁11以及掩护梁12的下方、进气端朝向支撑滑槽31、输出端与除尘管组4连接；
[0071]
具体的为，侧吸罩5可采用高强度橡胶材质内衬龙骨，其包括位于顶梁11下方的上部分、以及位于掩护梁12下方的折弯部分，使得侧吸罩5能够全方位的朝向相邻液压支架之间，尤其是支撑滑槽31处，实现对飘扬的微小粉尘进行捕捉；
[0072]
侧吸罩5上部长度略小于液压立柱14至掩护梁12之间的距离，折弯部长度略小于支撑滑槽31长度，将捕捉后的微小粉尘流向除尘管组4中；
[0073]
进一步的，所述除尘管组4包括通过第二弹簧44挂装在液压支架上的主管路41、与侧吸罩5输出端连通的支管路42；
[0074]
主管路41沿多个液压支架并排方向布置、且一端与负压风机连接，支管路42上设有用于开闭的控制阀43；
[0075]
具体的为，主管路41与支管路42为拆装的组合体结构，二者可均采用负压柔性骨架风筒相连接，即支管路42为骨架风筒，主管路41由多节负压风筒连接组件，位于液压支架处的负压风筒通过多个第二弹簧44挂装连接在顶梁11处；支管路42上的控制阀43用于接通与关闭支管路42，当使用时，支管路42接通，主管路41内产生负压，将粉尘吸入支管路42并最终流向主管路41进行收集；
[0076]
优选的，可在主管路41上靠近掩护梁12的一侧设有防护侧板412，主管路41上与支管路42相连接的下侧设有排尘口411；
[0077]
即防护侧板412安装于主管路41靠近液压支架内侧，能够避免在降柱移架过程中直接碰撞柔性骨架风筒造成不可逆形变，从而延长设备使用寿命；在粉尘流向主管路41过程中，一部分小颗粒粉尘由于与柔性骨架风筒的碰撞或自身相互碰撞落下，并掉落至排尘口411处。
[0078]
示例性的，本装置还包括接收液压支架降柱移架信号的控制器；
[0079]
控制器与第一喷嘴22、第二喷嘴35、控制阀43连接，并控制其相应的开闭。
[0080]
具体的为，液压支架在进行降柱移架动作时，其将联动信号传输至控制器，控制器可采用plc、计算机系统等，控制第一喷嘴22、第二喷嘴35、控制阀43启动，直到液压支架结束降柱移架时，控制器控制第一喷嘴22、第二喷嘴35、控制阀43关闭；或者控制器可根据实际使用情况，独立控制第一喷嘴22、第二喷嘴35、控制阀43开闭，比如当采煤机通过截割破碎煤层时，控制器控制第一喷嘴22启动，即第一喷嘴22一直处于启动状态，实现对综采工作区粉尘的隔离，当飘散粉尘过多时，控制器控制第二喷嘴35、控制阀43启动；
[0081]
优选的，可在液压支架上靠近支撑滑槽31处、以及靠近捕尘帘21处设有粉尘浓度传感器，粉尘浓度传感器将信号传递至控制器；
[0082]
即当粉尘浓度传感器检测到支撑滑槽31处的粉尘、或者捕尘帘21处的粉尘浓度达到一定数值时，此数值可进行人工设定，控制器接收到其信号后控制第一喷嘴22、第二喷嘴35、控制阀43动作，使得液压支架在非降柱移架动作同样能够对粉尘进行捕捉，避免突发情况造成粉尘增多。
[0083]
在综采过程中，采煤机的采煤、液压支架降柱移架将产生煤矿粉尘，即采煤机通过截割破碎煤层会直接产生大量粉尘，液压支架的降柱移架过程中，被挤压破碎的煤尘在短时间内会大量落入行人侧工作区域；
[0084]
本一种液压支架支撑防护用隔尘捕尘装置使用时，具体包括以下步骤：
[0085]
当液压支架支护、综采工作区产生大量粉尘时，控制器控制第一喷嘴22启动，朝向柔性网格结构的捕尘帘21进行持续喷吹，产生的气雾对粉尘进行初步捕尘，并且吹散至捕尘帘21的网格结构上形成液膜进行二次捕尘，将综采面产生的大量粉尘隔绝在液压支架的人行工作区外侧；
[0086]
当液压支架降柱移架时，液压支架顶梁11挤压破碎的煤岩层产生的煤块与粉尘将直接落下，弹性连接的支撑滑槽31适用于相邻液压支架降柱移架产生的形变，并将煤矿与粉尘隔离至液压支架的外侧，控制器控制第二喷嘴35启动，使其朝向弧形结构的支撑滑槽31进行持续喷吹；
[0087]
较大的煤块和粉尘因重力从支撑滑槽31上滑落并排向液压支架后方采空区，一部分较小粉尘被持续喷出的雾化液滴捕捉落下，液滴汇集水流冲刷支撑滑槽31壁面，可带走支撑滑槽31上的粉尘，最终流向液压支架后方的采空区；
[0088]
另一部分较小粉尘飘散在空中，控制器同时控制支管路42上的控制阀43开启，主管路41产生负压，将较小颗粒粉尘通过侧吸罩5、支管路42流向主管路41，粉尘流向主管路41过程中，一部分小颗粒粉尘由于与柔性骨架结构的主管路41碰撞或自身相互碰撞落下，另一部分粉尘随着负压风机排向液压支架外的除尘器内部；
[0089]
当液压支架完成降柱移架后，控制器控制第二喷嘴35、控制阀43关闭，完成对液压支架降柱移架隔尘捕尘。
[0090]
进一步的，当第一喷嘴22产生气雾对粉尘进行捕尘、以及在网格上形成液膜时，为保证在不阻拦人行工作区工作人员的视线的条件下取得最优的捕尘效果，避免第一喷嘴22持续喷吹时无法在捕尘帘21上形成良好的液膜，因此可调整第一喷嘴22的水平向下朝向捕尘帘21的喷吹角度，其计算公式为：
[0091][0092]
其中：α为第一喷嘴22的喷吹角度，h为捕尘帘21的高度，l为不阻拦视线的工作高度，取值范围可为150-170cm；
[0093]
为优化系数，即考虑液滴自由落体所位移的距离，一般取0.8-0.9；
[0094]
s为第一喷嘴22到捕尘帘21的距离；
[0095]
作为实施例，根据实验数据与现场调研，捕尘帘21的高度为7m，根据现场人行工作区工人的平均身高取不阻拦视线的工作高度为160cm，考虑液滴自由落地所位移的距离取优化系数为0.85，第一喷嘴22到捕尘帘21的距离为95cm；
[0096]
则根据本优化公式计算出第一喷嘴22的喷吹角度为
[0097]
α＝arctan[(7-1.6)
×
0.85/0.95]＝78.3
°
[0098]
因此本实施例的第一喷嘴22的最优喷雾角度为78.3
°
。
[0099]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。