[发明专利]一种矿用钻孔内降温灭尘设备

说明书

技术领域

 本发明涉及矿用坑道钻孔机械，尤其涉及坑道钻孔灭尘降温设施。

背景技术

一般煤矿坑道钻探施工中，随着采掘深度不断增加，由于存在高瓦斯、高地压、煤层松软的地质状况，钻孔极易出现变形和塌孔，无法采用流水式钻孔作业，只能采用通风的钻进方式，因此导致大量煤尘产生。同时钻进过程中钻具产生的高温存在安全隐患，瓦斯爆炸事故时有发生，造成生命财产的重大损失，严重影响了矿井的安全生产和经济效益。目前国内除尘装置多为钻孔孔口外面的被动除尘方式，常见的以水幕除尘和射流除尘方式为主，水幕除尘在孔口加设喷水水帘，虽然能起到一定除尘作用，但由于喷水颗粒大，密度不均匀，除尘效果不够理想，且造成积水泥泞，污染了巷道环境。射流式打钻法虽然在一定程序上保证了工作环境，但依然不能完全去除煤粉微粒飘浮的情况，同时在打钻过程中，钻头与掘进面过分摩擦发热，大大降低了钻孔的安全系数。如何在矿中的封闭环境中对钻进形成的煤粉进行有效治理，达到除尘降温效果，保证井下安全，成为矿用钻进机械行业重点攻关的主要内容。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种具有良好除尘降温功能的钻探机械，防止污染工作环境，改善矿井坑道钻进施工工况，能够有效地提高安全系数，减少粉尘对井下施工人员身体健康的损害，保障生命财产安全，提高经济效益和社会效益。

本发明的任务是这样完成的：设计制作一种矿用钻孔内降温灭尘设备，由输水管和输风管分别连接雾化发生装置，通过雾化送风管连接雾化送给器，再连接钻杆，通过杆体中孔内的雾化内通管将雾化微粒输送到钻头进行雾化灭尘降温，雾化发生装置由壳体内装设单向阀、通风管、压风腔、雾化发生器、通水管组成，雾化发生器通过雾化管连通压风腔向外输出的压风管，压风管连通壳体上的雾化管口，与雾化送风管连接。输水管一端连接输水接口，另一端连接水量调控阀，通过快速管接头连接雾化发生装置；输风管一端连接输风接口，另一端连接风量调控阀，通过快速管接头连接雾化发生装置；雾化发生装置的壳体内设置雾化发生器和压风腔，雾化发生器通过通水管连通壳体上的快速管接头和水量调控阀；压风腔通过通风管和单向阀连通快速管接头和风量调控阀，通过向外输出的压风管连通壳体上的雾化管口；雾化发生器通过向外输出的雾化管与压风管连通，再通过雾化管口连通雾化送风管。雾化发生装置内的通水管和通风管各自通过压力表管分别连通雾化发生装置内设置的水压表和风压表。雾化发生器是超声雾化发生器，也可以采用电磁雾化发生、离心雾化发生、高压雾化发生、风水雾化发生及其它雾化方式。钻杆的杆体两端分别采用真空摩擦焊接固定连接公接头、母接头，杆体中孔和接头内通孔中嵌装雾化内通管，由若干根杆体连接组成整体钻杆，钻杆的前后端分别连通钻头和雾化送给器。雾化内通管为防静电隔离管，钻头为设有高压送风孔的雾化加湿钻头，钻杆的杆体上设有螺旋叶片。采用水量调控阀可根据钻孔排出煤粉颗粒的大小调整输入水流量，使雾化微粒有效吸附煤粉，而不致使煤粉过干或过湿。以超声雾化发生器为例，雾化微粒一般在5～10微米，对极细的煤粉尘具有较强的吸附性，不会因雾化程度不足而出现煤粉过湿对钻杆附着的现象。雾化发生装置内的雾化发生器通过雾化管与压风腔输出的压风管连通，将含有雾化微粒的混合风流通过雾化送风管输出，经由雾化送给器输入钻杆，通过雾化内通管中心的雾化内通孔远程输送至钻杆前端的钻头，在钻进作业过程的同时，对钻孔前端施行雾化处理，起到灭尘降温作用。

雾化送给器为高压无静电轴传动装置，不会出现静电吸附雾化微粒现象；雾化送给器内壁的光洁度高，不会造成雾化微粒在内腔表面粘附残留积聚成水滴。钻杆中的雾化内通管为防静电隔离管，雾化内通孔的孔壁光洁度达到镜面精度，雾化微粒在长距离输送过程中，不会对孔壁进行附着，从而避免积聚形成水滴残留影响雾化效果。钻杆由若干根杆体两端通过公接头、母接头相互套装连接组成，公接头与母接头可以采用螺纹螺孔连接方式，也可采用快插式接头连接或其它连接方式；公接头、母接头与钻杆杆体的连接采用真空摩擦焊接方式，连接牢固，大大增加了钻杆的扭矩和抗拉强度。杆体采用高强度圆管或异形管，杆体上设有螺旋叶片，保证煤粉沿螺旋导程方向顺利向外排出，防止钻杆卡钻。钻头为雾化加湿钻头，切削部位镶嵌超强抗磨损复合片，钻头两翼之间设有高压送风孔，连通钻杆内的雾化内通孔，使雾化微粒通过高压送风孔直接到达钻头切削面，在钻进的同时进行消尘处理，并对钻头进行冷却降温。