煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统及方法，该系统包括导风隔尘帐、除尘喷雾组件、抽出式除尘风机、筛眼湿式除尘筒、除尘池、孔口隔尘密封气囊、孔口防喷气囊、流量传感器、粉尘传感器和甲烷浓度传感器；采用导风隔尘帐和孔口隔尘密封气囊实现风流的分隔和粉尘的密封；同时导风隔尘帐和孔口隔尘密封气囊实现孔内粉尘的集中密封，便于集中除尘；除尘喷雾组件、筛眼湿式除尘筒和除尘池三级除尘将粉尘处理彻底；孔口防喷气囊可实现孔内瓦斯通道的封堵，防止喷孔造成瓦斯超限。本发明专利技术能显著提高煤矿井下气动定向钻进现场粉尘处理效果和防喷效果，大大改善现场作业环境，保障作业人员的身心健康。保障作业人员的身心健康。保障作业人员的身心健康。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统及方法


[0001]本专利技术属于煤矿钻探
，涉及一种气动定向钻孔施工孔口除尘及防喷系统及方法，具体涉及一种煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来气动定向钻进技术在煤矿井下瓦斯治理中开始规模化推广应用，一方面利用定向钻进轨迹可控的优势，可实现钻孔轨迹精确控制，有效避免瓦斯治理空白带，另一方面该技术采用高压气体作为气动螺杆钻具驱动介质及冷却排渣介质，具有对钻孔孔壁扰动小的特点，在碎软煤层瓦斯治理中能够有效提高钻孔孔深及成孔率，目前已经成为碎软煤层瓦斯治理钻孔成孔最为有效的技术手段。
[0003]气动定向钻进技术采用高压气体作为驱动及排渣介质，导致钻孔施工现场粉尘污染严重，处理不当严重影响作业人员的身心健康，同时也制约着该项技术的推广应用。近年来针对粉尘处理问题，国内外学者也做出了大量研究，开发出多种类型的除尘装置，其中以孔口引射流式除尘装置应用最广，该装置通过射流形成负压，将孔内排出的粉尘抽吸进入除尘器，再通风水雾进行降尘除尘，虽然能够将一部分粉尘进行处理。但也存在以下问题：一除尘负压有限，产生的负压抽吸力不足，无法满足要求；二除尘装置密封性不足，尤其是除尘装置与钻杆处及排渣口处，容易溢出大量粉尘；三该除尘装置需要接抽采负压，容易造成煤尘及水进入负压管路造成堵塞。
[0004]气动定向钻进过程中一方面随着排渣气体的排出，往往也伴随着大量瓦斯，若孔口防喷不到位，易造成瓦斯超限事故；另一方面对于施工地压高瓦斯压力大的煤层，施工过程随着地压及瓦斯压力的释放，瞬间会发生喷孔现象，处理不当也易造成瓦斯超限事故；现有防喷装置存在密封效果差，出现喷孔时，仍有部分瓦斯溢出等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统及方法，以解决气动定向钻进过程中粉尘污染严重，除尘处理效果不理想，以及现有防喷装置密封效果差、无法有效防喷，易造成瓦斯超限事故等问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，包括导风隔尘帐、除尘喷雾组件、抽出式除尘风机、筛眼湿式除尘筒、除尘池、孔口隔尘密封气囊、孔口防喷气囊、流量传感器、粉尘传感器和甲烷浓度传感器；
[0008]所述导风隔尘帐设在巷道内，其上下边沿分别紧贴巷道顶底板，以与钻孔所在侧帮围成导风除尘通道；导风隔尘帐能将钻机主机分隔在导风除尘通道外以隔尘；钻杆能贯穿导风隔尘帐后作业；
[0009]所述除尘喷雾组件有多组，且间隔设在导风除尘通道内；
[0010]所述抽出式除尘风机设在除尘喷雾组件的下风侧，抽出式除尘风机的集尘罩覆盖
整个导风除尘通道的过风截面；
[0011]所述筛眼湿式除尘筒与抽出式除尘风机的出口相连；除尘池设在筛眼湿式除尘筒出口处；
[0012]所述孔口隔尘密封气囊和孔口防喷气囊均分别设在钻杆和孔口管之间的环空内，且孔口隔尘密封气囊位于孔口管的端口处，孔口防喷气囊位于孔口管内部；
[0013]所述流量传感器、粉尘传感器和甲烷浓度传感器均设在导风除尘通道内。
[0014]本专利技术还包括如下技术特征：
[0015]可选地，所述导风隔尘帐为防静电且不透气材质；
[0016]导风隔尘帐的前部进风口处位置可调，以调整导风隔尘帐进风口的开度；在导风隔尘帐的前部进风口处设有垂直于巷道顶底板的转轴，导风隔尘帐前部能围绕转轴旋转使进风口角度调节范围为
‑
30
°
～30。
[0017]可选地，除尘喷雾组件有四组，沿风流方向依次安装，其中一组设在孔口上风侧，另三组依次间隔设在孔口下风侧；除尘喷雾组件包括吊装在巷道顶板的多个除尘喷头和除尘帘，除尘帘能覆盖整个导风除尘通道的过风截面；多个除尘喷头间隔布设，且除尘喷头的朝向可调节。
[0018]可选地，所述抽出式除尘风机的集尘罩为喇叭状；集尘罩上部与巷道顶板紧密贴合，下部与巷道底板紧密贴合，左右部分别与巷道侧帮和导风隔尘帐紧密贴合。
[0019]可选地，所述筛眼湿式除尘筒包括筒体、中心转轴、螺旋式捕尘筛和喷头；所述筒体两端分别连通抽出式除尘风机的出口和除尘池，中心转轴同轴设在筒体内，在中心转轴上布设螺旋式捕尘筛，螺旋式捕尘筛上设有多个筛眼，筛眼直径1mm～3mm，喷头设在筒体内壁上部，多个喷头沿筒体轴向间隔布设。
[0020]可选地，所述流量传感器设在导风除尘通道的进风口处，以监测进风口处风量；粉尘传感器和甲烷浓度传感器设在孔口下风侧，以分别监测钻孔下风侧粉尘浓度和甲烷浓度。
[0021]可选地，所述孔口隔尘密封气囊和孔口防喷气囊均连接充气管路，充气膨胀后能填充在钻杆和孔口管之间；孔口管设在钻孔内且端部伸出钻孔，在孔口管内壁设有两个环形凹槽，孔口隔尘密封气囊和孔口防喷气囊分别位于两个环形凹槽内，以对孔口隔尘密封气囊和孔口防喷气囊进行轴向定位。
[0022]一种所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统的除尘方法，包括以下步骤：
[0023]步骤a1：采用导风隔尘帐和孔口隔尘密封气囊实现巷道进风的分隔和钻孔孔口粉尘的密封；通过导风隔尘帐将巷道内进风分为两部分，一部分风进入导风隔尘帐内侧的导风除尘通道，进行除尘；另一部分风进入巷道，以满足巷道其他作业点供风；孔口隔尘密封气囊充气鼓起，实现孔口管与钻杆之间间隙的密封，达到密封粉尘的目的；当流量传感器监测的流量小于设定值Q1时，导风隔尘帐自动调节增大开度；当流量传感器监测的流量等于设定值Q1时，导风隔尘帐自动调节至0
°
；当流量传感器监测的流量大于设定值Q1时，导风隔尘帐自动调节减小开度；
[0024]步骤a2：当孔口处粉尘传感器监测到粉尘浓度大于设定值Q2时，供水供风管路自动开启，向除尘喷雾组件的除尘喷头供风供水，并形成喷雾，从孔口返出的粉尘首先经过除
尘喷雾完成初级除尘；当孔口处粉尘传感器监测到粉尘浓度小于设定值Q2时，供水供风管路自动关闭；
[0025]步骤a3：当孔口处粉尘传感器监测到粉尘浓度大于设定值Q2时，抽出式除尘风机自动启动，抽出式除尘风机形成抽吸负压，将经过除尘喷雾处理后的粉尘，经过喇叭状集尘罩抽吸进入抽出式除尘风机；当孔口处粉尘传感器监测到粉尘浓度小于设定值Q2时，抽出式除尘风机自动停机；
[0026]步骤a4：流经抽出式除尘风机的粉尘由管路进入筛眼湿式除尘筒，在风流的流动作用下，筛眼湿式除尘筒的螺旋式捕尘筛旋转，粉尘经过螺旋式捕尘筛的筛眼，并经过喷头喷出的喷雾，完成二级除尘；
[0027]步骤a5：经过筛眼湿式除尘筒处理后的粉尘由管路进入到除尘池内，在除尘池内水的浸润作用下，粉尘沉积到水内，气体则溢出水面进入巷道，完成三级除尘。
[0028]一种所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统的防喷方法，包括以下步骤：
[0029]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，包括导风隔尘帐(1)、除尘喷雾组件(2)、抽出式除尘风机(3)、筛眼湿式除尘筒(4)、除尘池(5)、孔口隔尘密封气囊(6)、孔口防喷气囊(7)、流量传感器(8)、粉尘传感器(9)和甲烷浓度传感器(10)；所述导风隔尘帐(1)设在巷道内，其上下边沿分别紧贴巷道顶底板，以与钻孔所在侧帮围成导风除尘通道；导风隔尘帐(1)能将钻机主机分隔在导风除尘通道外以隔尘；钻杆能贯穿导风隔尘帐(1)后作业；所述除尘喷雾组件(2)有多组，且间隔设在导风除尘通道内；所述抽出式除尘风机(3)设在除尘喷雾组件(2)的下风侧，抽出式除尘风机(3)的集尘罩(31)覆盖整个导风除尘通道的过风截面；所述筛眼湿式除尘筒(4)与抽出式除尘风机(3)的出口相连；除尘池(5)设在筛眼湿式除尘筒(4)出口处；所述孔口隔尘密封气囊(6)和孔口防喷气囊(7)均分别设在钻杆和孔口管之间的环空内，且孔口隔尘密封气囊(6)位于孔口管的端口处，孔口防喷气囊(7)位于孔口管内部；所述流量传感器(8)、粉尘传感器(9)和甲烷浓度传感器(10)均设在导风除尘通道内。2.如权利要求1所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，所述导风隔尘帐(1)为防静电且不透气材质；导风隔尘帐(1)的前部进风口处位置可调，以调整导风隔尘帐(1)进风口的开度；在导风隔尘帐(1)的前部进风口处设有垂直于巷道顶底板的转轴(11)，导风隔尘帐(1)前部能围绕转轴(11)旋转使进风口角度调节范围为
‑
30
°
～30
°
。3.如权利要求1所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，除尘喷雾组件(2)有四组，沿风流方向依次安装，其中一组设在孔口上风侧，另三组依次间隔设在孔口下风侧；除尘喷雾组件(2)包括吊装在巷道顶板的多个除尘喷头(21)和除尘帘(22)，除尘帘(22)能覆盖整个导风除尘通道的过风截面；多个除尘喷头(21)间隔布设，且除尘喷头(21)的朝向可调节。4.如权利要求1所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，所述抽出式除尘风机(3)的集尘罩(31)为喇叭状；集尘罩(31)上部与巷道顶板紧密贴合，下部与巷道底板紧密贴合，左右部分别与巷道侧帮和导风隔尘帐(1)紧密贴合。5.如权利要求1所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，所述筛眼湿式除尘筒(4)包括筒体(41)、中心转轴(42)、螺旋式捕尘筛(43)和喷头(44)；所述筒体(41)两端分别连通抽出式除尘风机(3)的出口和除尘池(5)，中心转轴(42)同轴设在筒体(41)内，在中心转轴(42)上布设螺旋式捕尘筛(43)，螺旋式捕尘筛(43)上设有多个筛眼(45)，筛眼(45)直径1mm～3mm，喷头(44)设在筒体(41)内壁上部，多个喷头(44)沿筒体(41)轴向间隔布设。6.如权利要求1所述的煤矿井下气动定向钻进自动除尘防喷系统，其特征在于，所述流量传感器(8)设在导风...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永新，王建强，杨旭，张杰，张宏杰，王常委，金元甲，陈天柱，
申请(专利权)人：山西天地王坡煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：