综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置及方法

本发明涉及煤矿通风及降尘领域，特别涉及一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置及方法。

背景技术：

1、煤矿风筒的作用是保证矿井内的通风畅通，在煤矿生产过程中，需要大量的新鲜空气进入矿井，维持矿工的呼吸和安全；同时，通风系统还能有效排出矿井内产生的有害气体，如甲烷、二氧化碳、硫化氢等，保障矿工的生命安全；通过煤矿风筒的运行，能够保持矿井内的空气流动，降低矿井温度，减少矿井内的湿度和灰尘浓度，提供一个相对稳定的工作环境。总之，煤矿风筒在煤矿通风系统中起到举足轻重的作用，对矿井内的通风、气压调节、温度降低、氧气供应等方面都有重要意义。煤矿综掘工作面前端截割时会产生粉尘，虽然工作面前端处配备有除尘设备，但若是风筒出风口对着工作面前端长时间直吹，还是易形成尘雾，从而影响掘进施工；而且，随着施工的进行，除尘设备的除尘效果有限，工作面前端处聚集越来越多的粉尘，粉尘浓度超过限值，会严重影响工人们的身体健康。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置及方法，以解决工作面前端长时间直吹易形成尘雾以及随着施工进行工作面前端粉尘浓度超高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，包括风筒，所述风筒为折叠风筒，还包括调控装置本体和沿巷道掘进方向设置的钢丝绳，所述钢丝绳的最前端靠近综掘工作面，钢丝绳的前后两端分别通过吊架固定于巷道顶端，且钢丝绳与巷道顶端之间留有间隙，所述风筒通过若干吊环沿巷道掘进方向滑动吊设于钢丝绳上，且风筒后端与钢丝绳固定，风筒前端设置有用于驱动其沿钢丝绳移动的风筒行走控制箱，所述调控装置本体包括c型架、控制器和遮风挡板，所述c型架和遮风挡板均竖向设置，c型架顶端垂直套设在钢丝绳上，且与钢丝绳为滑动配合，c型架上设置有用于驱动其沿钢丝绳移动的行走机构，所述遮风挡板设于风筒出风口前方，并位于c型架内侧，遮风挡板的一侧端与c型架的竖向段铰接，且c型架上设置有用于驱动遮风挡板翻转的挡板驱动机构，c型架上还设有若干粉尘传感器，所述粉尘传感器的信号输出端与控制器的信号接收端相连，所述控制器分别与风筒行走控制箱、行走机构和挡板驱动机构电连接。

3、上述方案中：所述挡板驱动机构包括第一电机、竖向齿轮轴和多个水平杠杠，所述水平杠杠呈v形，各水平杠杠上下间隔设置，水平杠杠的一端铰接在遮风挡板的前端面上，水平杠杠的另一端通过齿轮盘固套在竖向齿轮轴上，所述竖向齿轮轴的下端同轴固套有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述第二齿轮与第一电机的电机齿轮啮合。

4、上述方案中：所述c型架由空心方形管组成，所述第一电机固设于c型架的底部横向段上，第一电机的电机齿轮伸入c型架的内部，且第一齿轮、第二齿轮、竖向齿轮轴和各齿轮盘均位于c型架的内部，竖向齿轮轴与c型架为转动配合，所述c型架上对应齿轮盘处开设有供水平杠杠旋转的弧形孔。

5、上述方案中：所述风筒行走控制箱和行走机构均包括箱体，所述箱体上设置有供钢丝绳穿过的通孔，所述箱体内设置有第二电机、传动轴、滚轮和u型滑动座，所述传动轴由侧面活动穿过u型滑动座，所述滚轮同轴固定于传动轴上，且左右限位于u型滑动座中，所述钢丝绳穿设于u型滑动座与滚轮之间，使得滚轮与钢丝绳呈摩擦接触配合，传动轴的另一端同轴固套有从动齿轮，所述第二电机的电机齿轮与从动齿轮啮合。

6、上述方案中：所述行走机构上的电机齿轮与从动齿轮垂直啮合，行走机构的箱体体积相对较小，该设置有利于调节行走机构上第二电机的安装位置，避免第二电机与钢丝绳之间产生干扰。

7、上述方案中：所述控制器嵌装在c型架底部横向段的端口处，安装方便，且部分与控制器连接的线束可设置在c型架内部，走线方便、安全。

8、上述方案中：所述粉尘传感器分布于c型架顶部横向段上，粉尘传感器采用激光粉尘传感器。

9、本发明还提出了一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控方法，基于上述综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，包括以下步骤：

10、s1、施工过程中，通过粉尘传感器监测综掘工作面的粉尘浓度，并将监测数据反馈至控制器；当粉尘浓度未超过设定值时，控制器命令挡板驱动机构驱动遮风挡板水平翻转至与钢丝绳垂直，从而挡设在风筒除风口的前方，此时风筒射出的风流被遮风挡板挡住，风流沿遮风挡板平面向四周扩散；

11、当粉尘浓度超过设定值时，控制器命令挡板驱动机构驱动遮风挡板水平向前翻转打开，使风流沿遮风挡板向巷道前端供风，将综掘工作面前端截割产生的粉尘向四周吹散，从而降低工作面前端的粉尘浓度；且此过程中能通过行走机构驱动c型架前移，通过风筒行走控制箱驱动风筒前移，从而调节c型架和风筒在钢丝绳上的位置，进而调节风流力度；

12、当粉尘浓度下降至设定值以下时，控制器又命令挡板驱动机构驱动遮风挡板退回原位；循环往复，直至一次掘进工作结束；

13、s2、一次掘进工作结束后，在新掘进的巷道顶端设置下一段钢丝绳，将调控装置本体由上一段钢丝绳上拆卸后，装入下一段钢丝绳上，并将风筒前端由上一段钢丝绳上拆下，然后将风筒后端由折叠状态向前伸展打开，从而将处于折叠状态的风筒前端装入下一段钢丝绳上，使风筒前端靠近调控装置本体，最后将两段钢丝绳原位安装固定后，开始进行下一次掘进工作；

14、s3、循环往复，直至巷道整体掘进结束。

15、上述方案中：一次掘进工作的长度为10-20m，一段钢丝绳的长度为10-15m，所述调控装置本体与风筒前端的间距为1-1.5m。

16、本发明的有益效果是：当粉尘浓度未超过设定值时，遮风挡板能翻转至与钢丝绳垂直，从而挡设在风筒除风口的前方，此时风筒射出的风流被遮风挡板遮挡，风流沿遮风挡板平面向四周扩散，避免形成尘雾影响工人施工；当粉尘浓度超过设定值时，遮风挡板能翻转打开，使风流沿遮风挡板向巷道前端供风，将综掘工作面前端截割产生的粉尘向四周吹散，从而降低综掘工作面前端的粉尘浓度，避免浓度超高影响工人健康；且此过程中能通过行走机构驱动c型架前移，通过风筒行走控制箱驱动风筒前移，从而调节c型架和风筒在钢丝绳上的位置，进而微调风流力度，以确保风流对聚集粉尘的吹散效果。总之，本发明结构操作方便，有效保证了煤矿巷道施工的安全性。

技术特征：

1.一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，包括风筒(1)，所述风筒(1)为折叠风筒，其特征在于：还包括调控装置本体(a)和沿巷道掘进方向设置的钢丝绳(2)，所述钢丝绳(2)的最前端靠近综掘工作面，钢丝绳(2)的前后两端分别通过吊架固定于巷道顶端，且钢丝绳(2)与巷道顶端之间留有间隙，所述风筒(1)通过若干吊环沿巷道掘进方向滑动吊设于钢丝绳(2)上，且风筒(1)后端与钢丝绳(2)固定，风筒(1)前端设置有用于驱动其沿钢丝绳(2)移动的风筒行走控制箱(3)，所述调控装置本体(a)包括c型架(4)、控制器(5)和遮风挡板(6)，所述c型架(4)和遮风挡板(6)均竖向设置，c型架(4)顶端垂直套设在钢丝绳(2)上，且与钢丝绳(2)为滑动配合，c型架(4)上设置有用于驱动其沿钢丝绳(2)移动的行走机构(7)，所述遮风挡板(6)设于风筒(1)出风口前方，并位于c型架(4)内侧，遮风挡板(6)的一侧端与c型架(4)的竖向段铰接，且c型架(4)上设置有用于驱动遮风挡板(6)翻转的挡板驱动机构(8)，c型架(4)上还设有若干粉尘传感器(9)，所述粉尘传感器(9)的信号输出端与控制器(5)的信号接收端相连，所述控制器(5)分别与风筒行走控制箱(3)、行走机构(7)和挡板驱动机构(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述挡板驱动机构(8)包括第一电机(81)、竖向齿轮轴(82)和多个水平杠杠(83)，所述水平杠杠(83)呈v形，各水平杠杠(83)上下间隔设置，水平杠杠(83)的一端铰接在遮风挡板(6)的前端面上，水平杠杠(83)的另一端通过齿轮盘(84)固套在竖向齿轮轴(82)上，所述竖向齿轮轴(82)的下端同轴固套有第一齿轮(85)，所述第一齿轮(85)上啮合有第二齿轮(86)，所述第二齿轮(86)与第一电机(81)的电机齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述c型架(4)由空心方形管组成，所述第一电机(81)固设于c型架(4)的底部横向段上，第一电机(81)的电机齿轮伸入c型架(4)的内部，且第一齿轮(85)、第二齿轮(86)、竖向齿轮轴(82)和各齿轮盘(84)均位于c型架(4)的内部，竖向齿轮轴(82)与c型架(4)为转动配合，所述c型架(4)上对应齿轮盘(84)处开设有供水平杠杠(83)旋转的弧形孔。

4.根据权利要求1所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述风筒行走控制箱(3)和行走机构(7)均包括箱体，所述箱体上设置有供钢丝绳穿过的通孔，所述箱体内设置有第二电机(a)、传动轴(b)、滚轮(c)和u型滑动座(d)，所述传动轴(b)由侧面活动穿过u型滑动座(d)，所述滚轮(c)同轴固定于传动轴(b)上，且左右限位于u型滑动座(d)中，所述钢丝绳(2)穿设于u型滑动座(d)与滚轮(c)之间，使得滚轮(c)与钢丝绳(2)呈摩擦接触配合，传动轴(b)的另一端同轴固套有从动齿轮(e)，所述第二电机(a)的电机齿轮与从动齿轮(e)啮合。

5.根据权利要求4所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述行走机构(7)上的电机齿轮与从动齿轮(e)垂直啮合。

6.根据权利要求3所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述控制器(5)嵌装在c型架(4)底部横向段的端口处。

7.根据权利要求1所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，其特征在于：所述粉尘传感器(9)分布于c型架(4)顶部横向段上，粉尘传感器(9)采用激光粉尘传感器。

8.一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控方法，其特征在于，基于上述权利要求1—7任一项所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控方法，其特征在于：一次掘进工作的长度为10-20m，一段钢丝绳(2)的长度为10-15m，所述调控装置本体(a)与风筒(1)前端的间距为1-1.5m。

技术总结
本发明提出了一种综掘工作面轨道移动式压风导流智能调控装置及方法，钢丝绳的前后两端分别通过吊架固定于巷道顶端，风筒滑动吊设于钢丝绳上，风筒前端设置有用于驱动其沿钢丝绳移动的风筒行走控制箱，调控装置本体的C型架顶端垂直套设在钢丝绳上，且与钢丝绳为滑动配合，C型架上设置有用于驱动其沿钢丝绳移动的行走机构，遮风挡板设于风筒出风口前方，遮风挡板的一侧端与C型架的竖向段铰接，且C型架上设有用于驱动遮风挡板翻转的挡板驱动机构，C型架上还设有若干粉尘传感器，粉尘传感器的信号输出端与控制器的信号接收端相连，控制器分别与风筒行走控制箱、行走机构和挡板驱动机构电连接。本发明能有效保证煤矿巷道施工的安全性。

技术研发人员：刘强,张浩男,华贇,聂文,程传兴,朱子廉,蔡源坤,蒋晨旺,刘新鹏,刘士昊,彭慧天,郭立典,牛文进
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27