一种煤矿井下通风控尘装置用自动控制伸缩风管系统及操作方法与流程

本发明涉及煤矿开采用除尘装置，特别是涉及一种煤矿井下采掘作业面的机载高效、安全通风控尘装置配套用自动控制伸缩风管系统及操作方法。

背景技术：

1、煤矿井下针对粉尘灾害主要采取如下几个方面防治措施：(1)在粉尘产生源头，即掘割等产尘点处使用水雾、泡沫等材料降尘，或采取煤层注水等措施，从源头上尽量减少粉尘产生量；(2)在粉尘随风流运移过程中，使用除尘风机、水喷淋等方式，通风降尘与降尘材料相配合，减少随风流运移的粉尘量；(3)作业人员佩戴个人护具，减少进入人体的粉尘量，在粉尘传播终端降低其危害性。其中利用通风除尘设备，通过改变含尘风流的运移规律，并除去风流中的粉尘，能够起到良好的除尘效果。

2、中国发明专利cn115263296a，公开了一种矿山高效安全除尘系统及操作方法，利用该除尘系统和操作方法，对煤矿井下采掘作业面除尘应用效果显著，有效解决了部分煤矿井下粉尘安全环保达标治理难题，但运行过程中发现，存在采掘过程中风管伸缩移动不便，掘进设备检维修过程风管避让麻烦等问题。

3、目前，由于我国综掘巷道以煤巷居多，主要采用锚网支护巷道、地面轨道辅助运输，限制了单轨吊悬挂、移动控尘及除尘设备的应用。在综掘工作面，主要的布置方案是将控尘设备和除尘器布置于巷道一侧，或将除尘器置于掘进机尾部轨道上的平板车上，与掘进机实现联动，取得了较好的降尘效果。但是，由于现有控尘及除尘设备较重且体积庞大，除尘设备在现场使用过程中，尤其是除尘设备上的风管系统与现有掘进设备关联移动相对困难，经常人工手动操作，并与掘进设备作业相互干扰，一方面在作业过程中经常出现无法保证合适的控尘和抽尘距离，影响除尘降尘效果，另一方面在巷道内需要设备检维修时，除尘设备风管系统庞大，影响设备的检维修操作，降低了煤炭采掘过程的生产效率。

4、因此，有必要提供一种新型结构的控尘装置，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种煤矿井下通风控尘装置用伸缩风管系统及操作方法，特别是一种与采煤掘进机联动匹配、风管可自动跟随伸缩、检维修时可以翻转避让的安全、高效的通风控尘装置用伸缩风管系统及操作方法。

2、利用所发明的自动控制伸缩风管系统，与煤矿井下掘进开采设备相匹配关联操作，可有效控制设备之间联动运行，保证除尘设备与掘进设备之间合适的除尘位置和距离，方便设备的检维修操作，实现了除尘过程中的设备自动操作运行。

3、利用所发明的操作方法，可实现除尘装置和风管系统在作业过程中自动操作控制移动伸缩和避让翻转，具有检维修适应性、除尘效率高、降低井下劳动强度等特点，可广泛应用于煤矿开采和井下作业过程，实现含粉尘空气的高效、安全、环保达标治理。

4、本发明的技术方案如下：

5、本发明提供了一种煤矿井下通风控尘装置用伸缩风管系统，包括风管拖带移动设备、前端部滑轮导向及管道支撑组件、可牵拉伸缩风管组件、后端部滑轮导向及管道支撑组件、拉伸导绳固定组件、拉伸导绳拉力控制组件、风管下部托轮组件，配套井下掘进开采设备、除尘抽吸单元、后部降尘单元、关联控制系统等组成。

6、其中，所述的拖带移动设备包括下部滚轮、上部支架、行走控制器，下部滚轮放置在与掘进机相连的轨道上，上部支架通过上部铰链和下部螺栓与前端部滑轮导向及管道支撑组件上框架相连，可按要求通过关联控制，实现拖带移动设备与掘进机的前后移动，并拖带前端部滑轮导向组件一起前后运动。

7、其中，所述的前端部滑轮导向及管道支撑组件，包括风管支撑架、拉伸导绳、拉伸导绳方向控制滑轮、支撑架与拖带设备之间连接铰链、支撑架与拖带设备之间连接螺栓、控制翻转驱动构件；所述的风管支撑架，外部设置有边框、中间设置有与风管连接的圆圈；所述的控制拉伸导绳由二根或二根以上组成，材质可以是钢丝绳、尼龙绳，或其它高强度拉绳材质构成；所述的拉绳控制滑轮组，由若干个水平、纵向导向滑轮组成，滑轮通过芯轴固定在支撑框架上，可通过拉绳吊拉和导向实现风管的伸缩移动；所述的支撑架与拖带设备之间连接铰链，可以在控制翻转机构驱动下，实现整体滑轮导向组件的翻转；所述的支撑架与拖带设备之间的连接螺栓，采用方便拆装结构，可在正常伸缩工作时锁紧，控制翻转时松开；所述的控制翻转驱动构件，包括安全防爆的驱动执行器、与执行器连接的旋转摆动机械机构组成；其中驱动执行器可以是防爆气动马达、防爆液压马达、防爆电机，关联的旋转摆动机械机构可以是链轮与链条、铰链组成的摆动机构，或者齿轮与齿轮啮合、铰链组成的摆动机构；其中驱动执行器也可以是防爆气缸、液压缸、电动缸，关联的旋转摆动机械机构可以是摆臂与铰链组合机构，驱动执行器缸体一端通过铰链固定在拖轮支架上，另一端推杆与前端部滑轮导向组件的框架下部设置的铰链相连，从而当推杆伸缩工作时，可以实现前端部滑轮导向组件围绕上部铰链摆动。

8、其中，所述的可牵拉伸缩风管组件，包括上部滑轮吊件、与拉绳匹配的若干个吊环、柔性材料组成的风筒、每个吊环与柔性材料连接的固定压条、吊环下部耳环压紧滑块组成；其中所述的吊环为圆环形状，其上设置有若干与拉绳数量匹配到的耳环，上部耳环与滑轮吊件相连，下部耳环由压紧滑块夹紧；其中所述的柔性材料风筒和固定压条，具有质地柔软，强度高、防水等特性，可以由多种防水、耐磨、导静电等功能材料组成；其中所述的吊环下部压紧滑块，其一端设置有与下部耳环匹配的槽，通过螺栓连接压紧，另一端设置有与拉伸导绳相匹配的圆孔，滑块材质应具有合适的强度和自润滑性能，实现风筒伸缩过程的支撑和平滑移动。

9、其中，所述的后端部滑轮导向及管道支撑组件，包括风管支撑架、拉伸导绳、拉绳方向控制滑轮、支撑架与掘进设备后部框架之间连接铰链和连接螺栓、控制翻转驱动构件、拉伸导绳拉紧组件；所述的风管支撑架，外部设置有边框、中间设置有与风管连接的圆圈；所述的拉伸导绳与前面所述一致；所述的拉绳方向控制滑轮组，由若干个水平和纵向导向滑轮组成，滑轮通过芯轴固定在支撑框架上；所述的支撑架与掘进设备后部框架之间设置有连接铰链和连接螺栓，可以在控制翻转机构驱动下，实现后端整体滑轮导向组件的翻转，连接螺栓采用方便拆装结构，可在正常伸缩工作时锁紧，控制翻转时松开；所述的控制翻转驱动构件，包括安全防爆的驱动执行器、与执行器连接的旋转摆动机械机构组成；其中驱动执行器可以是防爆气动马达、防爆液压马达、防爆电机，关联的旋转摆动机械机构可以是链轮与链条、铰链组成的摆动机构，或者齿轮与齿轮啮合、铰链组成的摆动机构；其中驱动执行器也可以是防爆气缸、液压缸、电动缸，关联的旋转摆动机械机构可以是摆臂与铰链组合机构，驱动执行器缸体一端通过铰链固定在支架上，另一端推杆与后端部滑轮导向及管道支撑组件的框架下部设置的铰链相连，从而当推杆伸缩工作时，可以实现后端部滑轮导向及管道支撑组件围绕上部铰链摆动。

10、其中，所述的拉伸导绳固定组件，包括若干根拉伸导绳、拉伸导绳固定拉紧构件、固定支撑构件、控制翻转驱动构件、连接螺栓和铰链；所述的导绳与前面叙述一致；所述的导绳固定拉紧构件，为平板式或框式结构，其上设置有固定拉紧导绳的螺栓锁紧机构，拉紧构件上部通过铰链与固定支撑构件相连，下部设置豁口与通过螺栓与相连；所述的固定支撑构件，下部固定在掘进设备相连的支架上，上部通过铰链与导绳固定拉紧构件相连；所述的控制翻转驱动构件，包括安全防爆的驱动执行器、与执行器连接的旋转摆动机械机构组成；其中驱动执行器可以是防爆气动马达、防爆液压马达、防爆电机，关联的旋转摆动机械机构可以是链轮与链条、铰链组成的摆动机构，或者齿轮与齿轮啮合、铰链组成的摆动机构；其中驱动执行器也可以是防爆气缸、液压缸、电动缸，关联的旋转摆动机械机构可以是摆臂与铰链组合机构，驱动执行器缸体一端通过铰链固定在支架上，另一端推杆与拉伸导绳国定拉紧构件通过铰链相连，从而当推杆伸缩工作时，可以实现后端部滑轮导向组件围绕上部铰链摆动。

11、其中，所述的拉伸导绳拉力控制组件，包括若干根拉伸导绳、导绳拉紧控制构件；其中拉紧控制构件可以是弹簧拉紧形式，包括固定支耳、伸缩弹簧、弹簧护筒、导绳锁紧卡环，可利用拉伸预紧弹簧或压缩预紧弹簧与导绳固定拉紧构件组合实现导绳的预紧拉直；其中拉紧控制组件也可以是配重拉紧形式，包括若干配重件、导绳锁紧卡环，可利用配重的重力与导绳固定拉紧构件实现导绳的预紧拉直；或者，拉紧控制组件也可以是卷筒拉紧形式，包括卷筒、驱动马达、驱动轴，可利用驱动马达与掘进设备关联控制带动转筒旋转，实现导绳的关联伸缩和拉直。

12、其中，所述的风管下部托轮组件，包括滑动滚轮、滚轮轴芯、滚轮支架组成；所述的风管下部托轮组件，可根据需要设置若干组，并按照一定规则排列布置；其中所述的滑动滚轮为圆柱形，内部设有圆孔与滚轮轴芯匹配，通过轴芯固定在滚轮支架上，滚轮支架下部固定在掘进设备下部托架上，从而当风管伸缩时，实现风管的托举和平滑伸缩移动。

13、上述伸缩风管系统中的拖带移动设备、前端部滑轮导向组件、可牵拉伸缩风管组件、后端部滑轮导向组件、导绳固定组件、导绳拉力控制组件、风管下部托轮组件，与井下掘进开采设备、除尘抽吸单元、后部降尘单元等相匹配，可通过控制系统进行联动控制，实现风管的自动伸缩控制、检修时风管的自动翻转避让等功能，满足煤矿井下除尘装置自动灵活操作需要。