一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置

本发明属于孔口正负压泡沫除尘，具体涉及一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置。

背景技术：

1、在松软煤层干式打钻作业中，常用排尘工艺，以空气为动力，将钻进过程中产生的煤尘从钻杆与孔壁之间随气流排出，致使孔口附近粉尘浓度过高，影响井下设备运行与人员健康，必须对干式打钻中产生粉尘进行沉降处理。干式钻孔产生的大量煤尘在风压作用下会从孔口喷出，造成钻场粉尘浓度过大，威胁作业人员健康与煤炭安全生产，干式打钻装置有如下三个缺点:一、除尘效率较低，现有干式钻孔孔口煤尘捕集装置主要通过负压对从孔口喷出的煤尘进行收集，多数煤尘在收集容器内依靠重力自主沉降，降尘效率较低；二、自动化程度低，影响作业效率，现有除尘装置在钻进过程中需要额外人员进行维护与清理工作，降低作业效率，如需要人工定时排出集尘容器内空气，防止容器内气压过大，在集尘容器内沉积的煤尘需要人工打开并清理，同时粉末状的煤尘清理难度大；三、处理收集到煤尘会产生二次扬尘，人员在排放集尘容器内空气与清理容器内煤尘时会产生二次扬尘，对作业环境造成进一步粉尘污染，加大干式打钻作业空间粉尘治理难度。

技术实现思路

1、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，提供一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其设计新颖合理，通过粉尘收集机构、泡沫除尘机构、矿用防爆正压风机和矿用防爆负压风机的配合，形成全包覆空间，利用正高压空气与泡沫原液形成气-液二相流，再经泡沫喷头喷出，与外部空气进行二次混合，产生泡沫进行除尘，负压风机抽集粉尘并调节泡沫喷淋降尘箱气压，安全有效，降尘箱底部沉积物以固液混合物形式输出，相比于粉末状固体，更易于清理，且在清理过程中不会产生二次扬尘，自动化程度高，便于推广使用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：包括设置在煤层外侧的岩层孔口位置且与升降式干式打钻钻机配合的粉尘收集机构、用于对粉尘进行封闭式除尘的泡沫除尘机构、向所述泡沫除尘机构提供高压气源的矿用防爆正压风机和向所述泡沫除尘机构提供负压气源的矿用防爆负压风机；

3、所述粉尘收集机构包括集尘罩，升降式干式打钻钻机的干式钻孔螺旋钻杆穿过集尘罩伸入至煤层；

4、所述泡沫除尘机构包括相邻设置的泡沫喷淋降尘箱和泡沫原液储存箱，泡沫原液储存箱上设置有三通管和供液管，三通管的第一端口与矿用防爆正压风机连通，三通管的第二端口通过供气管与供液管的顶部连通，三通管的第三端口与泡沫原液储存箱的顶部连通，供液管的底部穿过泡沫原液储存箱的顶板伸入至泡沫原液储存箱内下部，供气管上安装有第一压力控制阀和防爆涡轮流量表；泡沫喷淋降尘箱内竖向设置有隔层，所述隔层包括呈上下结构连接的除尘滤网和不锈钢挡板，所述隔层将泡沫喷淋降尘箱的内腔左右分成辅腔和主腔，所述供气管与供液管的连通端通过弯管与伸入至所述主腔内的气液混合管连通，气液混合管上设置有多个升降式螺旋泡沫喷头，气液混合管的末端封堵，集尘罩通过煤尘抽采输送管路与所述主腔连通，泡沫喷淋降尘箱的底部为上大下小的漏斗型结构，泡沫喷淋降尘箱的底部漏斗口设置有防爆型电动蝶阀。

5、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述矿用防爆正压风机通过高压空气输送管路与三通管的第一端口连通，高压空气输送管路上设置有第二压力控制阀，三通管的第一端口上设置有第一防爆气体压力表。

6、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述矿用防爆负压风机通过负压空气管路与泡沫喷淋降尘箱的辅腔连通，负压空气管路上设置有防爆气体负压表和第三压力控制阀。

7、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述气液混合管上安装有第二防爆气体压力表，第二防爆气体压力表位于泡沫喷淋降尘箱外侧。

8、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫原液储存箱顶部设置有第一高频防爆雷达液位计，泡沫喷淋降尘箱顶部设置有第二高频防爆雷达液位计。

9、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述除尘滤网和不锈钢挡板的高度之比为1：2；所述煤尘抽采输送管路和所述主腔的连通高程与不锈钢挡板的顶部高程相同。

10、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫原液储存箱的侧壁上连接有泡沫原液补充管路，泡沫原液补充管路上安装有不锈钢高压固定球阀。

11、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：还包括防爆智能配电箱，矿用防爆负压风机通过第一控制电线与防爆智能配电箱连接，防爆型电动蝶阀通过第二控制电线与防爆智能配电箱连接，矿用防爆正压风机通过第三控制电线与防爆智能配电箱连接，升降式干式打钻钻机通过第四控制电线与防爆智能配电箱连接。

12、上述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫喷淋降尘箱和泡沫原液储存箱相连接，泡沫喷淋降尘箱和泡沫原液储存箱的底部支设有多个升降式支架。

13、本发明与现有技术相比具有以下优点：

14、1、本发明泡沫喷淋降尘箱的底部为上大下小的漏斗型结构，泡沫喷淋降尘箱的底部漏斗口设置有防爆型电动蝶阀，将泡沫喷淋降尘箱底部设计为斜底，且配有阀门，可降低清理沉积煤尘难度，提高作业人员清理煤尘的效率，进而提升打钻效率，便于推广使用。

15、2、本发明煤尘在泡沫喷淋降尘箱中的沉降方式为泡沫降尘，泡沫可以有效吸附、固定和封闭煤尘，因采用了泡沫降尘的方式，煤尘颗粒与泡沫接触后，液体附着在煤尘颗粒表面，降尘箱底部沉积物以固液混合物形式存在，相比于粉末状固体，更易于清理，且在清理过程中不会产生二次扬尘，相比重力沉降方式，煤尘的沉降时间大幅降低，泡沫降尘的降尘效率更高。

16、3、本发明设计新颖合理，通过粉尘收集机构、泡沫除尘机构、矿用防爆正压风机和矿用防爆负压风机的配合，可进行自动化控制，当装置上传感器监测到钻机停止、降尘箱沉积物过多、泡沫原液存储量不足等除尘装置不适合继续运行的情况时，会提示操作人员进行处理，并自动控制装置停止运行，提高了作业人员操作效率，降低人员学习成本，便于推广使用。

17、综上所述，本发明设计新颖合理，通过粉尘收集机构、泡沫除尘机构、矿用防爆正压风机和矿用防爆负压风机的配合，形成全包覆空间，利用正高压空气与泡沫原液形成气-液二相流，再经泡沫喷头喷出，与外部空气进行二次混合，产生泡沫进行除尘，负压风机抽集粉尘并调节泡沫喷淋降尘箱气压，安全有效，降尘箱底部沉积物以固液混合物形式输出，相比于粉末状固体，更易于清理，且在清理过程中不会产生二次扬尘，自动化程度高，便于推广使用。

18、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：包括设置在煤层(16)外侧的岩层(15)孔口位置且与升降式干式打钻钻机(18)配合的粉尘收集机构、用于对粉尘进行封闭式除尘的泡沫除尘机构、向所述泡沫除尘机构提供高压气源的矿用防爆正压风机(1)和向所述泡沫除尘机构提供负压气源的矿用防爆负压风机(19)；

2.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述矿用防爆正压风机(1)通过高压空气输送管路(26)与三通管(30)的第一端口连通，高压空气输送管路(26)上设置有第二压力控制阀(2)，三通管(30)的第一端口上设置有第一防爆气体压力表(3)。

3.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述矿用防爆负压风机(19)通过负压空气管路(28)与泡沫喷淋降尘箱(23)的辅腔连通，负压空气管路(28)上设置有防爆气体负压表(12)和第三压力控制阀(13)。

4.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述气液混合管(33)上安装有第二防爆气体压力表(8)，第二防爆气体压力表(8)位于泡沫喷淋降尘箱(23)外侧。

5.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫原液储存箱(24)顶部设置有第一高频防爆雷达液位计(6-1)，泡沫喷淋降尘箱(23)顶部设置有第二高频防爆雷达液位计(6-2)。

6.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述除尘滤网(10)和不锈钢挡板(11)的高度之比为1：2；所述煤尘抽采输送管路(27)和所述主腔的连通高程与不锈钢挡板(11)的顶部高程相同。

7.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫原液储存箱(24)的侧壁上连接有泡沫原液补充管路(29)，泡沫原液补充管路(29)上安装有不锈钢高压固定球阀(4)。

8.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：还包括防爆智能配电箱(22)，矿用防爆负压风机(19)通过第一控制电线(21-1)与防爆智能配电箱(22)连接，防爆型电动蝶阀(20)通过第二控制电线(21-2)与防爆智能配电箱(22)连接，矿用防爆正压风机(1)通过第三控制电线(21-3)与防爆智能配电箱(22)连接，升降式干式打钻钻机(18)通过第四控制电线(21-4)与防爆智能配电箱(22)连接。

9.按照权利要求1所述的一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，其特征在于：所述泡沫喷淋降尘箱(23)和泡沫原液储存箱(24)相连接，泡沫喷淋降尘箱(23)和泡沫原液储存箱(24)的底部支设有多个升降式支架(25)。

技术总结本发明公开了一种松软煤层干式长钻孔孔口正负压泡沫除尘装置，包括设置在煤层外侧的岩层孔口位置且与升降式干式打钻钻机配合的粉尘收集机构、用于对粉尘进行封闭式除尘的泡沫除尘机构、向所述泡沫除尘机构提供高压气源的矿用防爆正压风机和向所述泡沫除尘机构提供负压气源的矿用防爆负压风机。本发明通过粉尘收集机构、泡沫除尘机构、矿用防爆正压风机和矿用防爆负压风机的配合，利用正高压空气与泡沫原液形成气‑液二相流，再经泡沫喷头喷出，与外部空气进行二次混合，产生泡沫进行除尘，负压风机抽集粉尘并调节泡沫喷淋降尘箱气压，降尘箱底部沉积物以固液混合物形式输出，相比于粉末状固体，更易于清理，且在清理过程中不会产生二次扬尘。技术研发人员：秦雷,王辉,甘路军,刘丽凯,刘鹏飞,吕诗音,李嘉伟受保护的技术使用者：西安科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9