[发明专利]巷道掘进工作面降温除尘控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种巷道掘进工作面降温除尘控制装置及方法，该装置包括移动防护棚、局部风筒、风压管和雾化喷头；该方法包括步骤：一、计算巷道内理论风流速度平均值；二、测量确定巷道主换热区；三、确定移动防护棚的长度；四、移动防护棚的拼装；五、降温除尘控制装置的组装；六、掘进工作面降温除尘。本发明利用冷水对工作面风流和围岩降温的同时，采集围岩释放的热量回收利用，倾斜设置空气幕，使风流倾斜吹向采掘工作面，一方面有利于风流流入采掘工作面，另一方面可以增大空气幕对采掘工作面回风流的阻抗力度，减少采掘工作面回风流反流至移动防护棚，迫使交换风流流入回风间隙，同时增加了巷道壁面风流速度，促进巷道壁面围岩放热降温。

技术领域

本发明属于巷道掘进工作面降温除尘技术领域，具体涉及一种巷道掘进工作面降温除尘控制装置及方法。

背景技术

随着我国浅部矿产资源逐渐开采耗尽以及开采技术和开采装置逐渐增强，矿井开采水平逐渐向深部转移，深部开采将是我国未来资源开发的重要形式且开发潜力巨大。此外，向地球深部进军也是我国战略科技需求。高温热害问题是矿井深部开采无法回避的重要难题，高温环境不仅会降低设备的工作性能，缩减使用寿命，还会对井下工作人员的生理健康造成巨大的伤害。高温环境下容易引起使人体的疲劳度增加、记忆力下降、注意力不集中、反应略为迟钝等生理不良反应，从而造成生产事故发生率显著增加。《金属非金属地下矿山安全规程》中规定“人员连续作业场所的湿球温度不得高于27℃，当湿球温度超过30℃时，应停止作业”。据统计，目前开采深度超过700m的矿井，其岩温大都已经超过35℃，最高温度接近50℃。而随着矿井开采深度逐渐增加，矿井内空气压缩、围岩传热、作业机械放热等因素的放热强度随之逐渐增加。在深部矿井的掘进巷道处，初始岩温较高且通风不良，因此巷道掘进头高温热害问题最为突出。

在以往的热害治理方法中，往往是通过加强通风进行改善工作面环境，布置风路，利用自然风或机械通风，形成散热通道，降低巷道内的温度。但这种方法具有明显的缺陷：1、附加的风路与原本矿井的通风网络相互约束，会对矿井原本的通风起到不良影响；2、采掘工作面内存在大量粉尘，用于处理热害的通风会导致二次扬尘；3、空气比热较小，通过空气进行的降温容易受到周围因素影响而发生剧烈的温度变化，与刚掘进形成的巷道岩壁发生对流换热，导致释放的新鲜风流温度快速升高，从而导致巷道掘进工作面附近风流温度较高，形成局部高温区域；4、通风系统大多均是围岩进行降温操作，而忽略了由于正常通风回流产生热量带来的影响；5、增添新的通风设备将增加工程的额外成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种巷道掘进工作面降温除尘控制装置，其设计新颖合理，通过可移动式移动的移动防护棚，减少巷道围岩向掘进工作面释放热量，并能防止岩顶冒落砸伤人和机械设备，在移动防护棚上布置换热水管，利用冷水对工作面风流和围岩降温的同时，采集围岩释放的热量回收利用，倾斜设置空气幕，使风流倾斜吹向采掘工作面，一方面有利于风流流入采掘工作面，另一方面可以增大空气幕对采掘工作面回风流的阻抗力度，减少采掘工作面回风流反流至移动防护棚，迫使交换风流流入回风间隙，同时增加了巷道壁面风流速度，促进巷道壁面围岩放热降温，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：巷道掘进工作面降温除尘控制装置，其特征在于：包括随采掘工作面掘进且在巷道内移动的移动防护棚和向移动防护棚内输送风流的局部风筒，以及设置在移动防护棚靠近采掘工作面一端内壁顶部的风压管和雾化喷头，风压管横向设置在移动防护棚靠近采掘工作面一端内壁顶部，雾化喷头位于风压管和采掘工作面之间且其喷射方向朝向采掘工作面；

移动防护棚包括隔热棚体、设置在隔热棚体内侧面上的降温层和设置在隔热棚体外侧面上的吸热层，吸热层与巷道的围岩之间存在回风间隙，局部风筒靠近一侧降温层设置，风压管靠近局部风筒的一端远离采掘工作面设置在移动防护棚一端内壁顶部，风压管远离局部风筒的另一端靠近采掘工作面设置在移动防护棚另一端内壁顶部，风压管底部朝向采掘工作面的一侧开始有一排风压孔，进风井通过风压传输管向风压管传输高压空气，高压空气经一排风压孔形成向下倾斜的空气幕，空气幕的底部靠近采掘工作面；