一种综采工作面软通道降尘系统及方法
阅读说明：本技术 一种综采工作面软通道降尘系统及方法 (Fully-mechanized mining working face soft channel dust settling system and method ) 是由 陈成宇 卢志杰 王平 范红光 郭聪 刘晔赫 万鹏 袁广明 周游 卢博军 张帆 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿地下开采技术领域,具体为一种综采工作面软通道降尘系统及方法,为解决综采放顶煤工作面进行放顶煤工序时煤尘漂浮大的难题,在综采放顶煤支架的后排立柱上设置贯穿整个工作面的半透气软体风障,由此形成了支架前部的割煤工序风流软通道和支架后部的放顶煤工序风流软通道；当工作面进行割煤工序时,主要风流经过割煤工序风流软通道,供割煤工序风流软通道内的工作人员和冲淡瓦斯使用；而当工作面进行放顶煤工序时,停止割煤作业,让风量主要走放顶煤工序风流软通道,将放顶煤产生的煤尘和后部皮带运输机产生的煤尘沿放顶煤工序风流软通道带走；此方法可大大减少工作区域漂浮的煤尘,使得操作人员的工作环境变好、安全程度提高。(The invention belongs to the technical field of underground coal mining, in particular to a dust settling system and a dust settling method for a soft channel of a fully mechanized coal mining working face, aiming at solving the problem of large coal dust floating when the top coal caving working face is subjected to the top coal caving working procedure, a semi-permeable soft air barrier penetrating through the whole working face is arranged on a rear row of upright posts of a fully mechanized top coal caving support, so that a coal cutting procedure air flow soft channel at the front part of the support and a top coal caving procedure air flow soft channel at the rear part of the support are formed; when the working face is subjected to a coal cutting procedure, the main air flow passes through the air flow soft channel of the coal cutting procedure and is used by workers and diluted gas in the air flow soft channel of the coal cutting procedure; when the working face is subjected to a top coal caving procedure, stopping coal cutting operation, and taking away coal dust generated by top coal caving and coal dust generated by a rear belt conveyor along the soft air flow channel of the top coal caving procedure by allowing air quantity to mainly flow through the soft air flow channel of the top coal caving procedure; the method can greatly reduce coal dust floating in the working area, so that the working environment of operators is improved, and the safety degree is improved.)
技术领域
本发明属于煤矿地下开采
技术领域
，具体涉及一种综采工作面软通道降尘系统及方法。背景技术
在煤矿地下开采中，当开采煤层为松软煤层时，综采放顶煤采煤工作面的降尘问题，是影响生产的一大难题，特别是在厚煤层的综采放顶煤工作面，这一问题更为突出，目前，通常的做法有两种：一是工作面超前注水和煤壁临时注水，二是工作面割煤及放煤过程中的喷雾降尘，在生产实践中，也可以将这两种方法同时使用，但降尘效果都不理想，这是因为：第一种方法的超前注水和煤壁注水，只能湿润割煤机切割的部分煤层，这部分煤层占比较小，而占比较大的顶煤无法湿润，也有个别矿采用高位钻孔将高压水压到煤层顶部进行顶煤注水，但这种方法注水成本较高、工艺复杂，且对松软煤层因封孔难度较大而不能适用，第二种方法的工作面割煤及放煤过程中的喷雾降尘，只能起到局部降尘作用，在进行割煤工序时，能起到较好的效果，而对放顶煤时所产生的爆发性煤尘，效果较差，这就造成了在该类工作面的生产时，产生的煤尘很大，特别是对带有后部运输机的中位放顶煤支架，虽说放煤口也安装有喷雾降尘喷头，但由于放顶煤时煤的流速大、流量大，在加上多煤口放煤，喷雾喷头喷出的水显得微不足道，且专拉顶煤的后部运输机处于风流不畅的狭小空间内，下运顶煤时产生的逆风煤尘会随上行风流扩散到工作面的整个空间，使得工作面往往因为煤尘太大而无法工作，严重地阻碍着生产进行，由此造成的安全隐患更加严重，目前还没有一种合适的方法来解决这一问题。
为解决综采放顶煤工作面进行放顶煤工序时煤尘漂浮大的难题，在综采放顶煤支架的后排立柱上设置贯穿整个工作面的半透气软体风障，由此形成了支架前部的割煤工序风流软通道和支架后部的放顶煤工序风流软通道；当工作面进行割煤工序时，主要风流经过割煤工序风流软通道，供割煤工序风流软通道内的工作人员和冲淡瓦斯使用；而当工作面进行放顶煤工序时，停止割煤作业，让风量主要走放顶煤工序风流软通道，将放顶煤产生的煤尘和后部运输机产生的煤尘沿放顶煤工序风流软通道带走，此方法可大大减少工作区域漂浮的煤尘,使得操作人员的工作环境变好、安全程度提高。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种综采工作面软通道降尘系统及方法，以解决上述背景技术中心提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种综采工作面软通道降尘系统及方法，包括以下设置及生产工艺步骤：
第一步：在厚煤层放顶煤开采的区段回采巷道中，下部设置铺设有转载机和皮带运输机兼做运煤的区段进风平巷，上部设置铺设有轨道兼做运料的区段回风平巷，在区段进风平巷和区段回风平巷之间设置综采放顶煤工作面，其内安装有综采放顶煤支架；
第二步：在综采放顶煤支架的前部设置有专供割煤用的前部刮板运输机，在综采放顶煤支架的后部设置有专供放顶煤用的后部刮板运输机，在综采放顶煤工作面的割煤机上及综采放顶煤支架的放煤口附近设置喷雾降尘装置，且这些喷雾降尘装置分别在割煤和放顶煤时，能够自动进行喷雾降尘；
第三步：在综采放顶煤支架的顶梁内端面上紧贴后排立柱的前柱面，用拉紧绳和悬挂钩悬挂一面覆盖综采放顶煤支架内空间上下且带有网孔的软体风障，所述软体风障从区段进风平巷起至区段回风平巷终，连贯整个综采放顶煤工作面，将综采放顶煤工作面分隔成前部的割煤工序风流软通道和后部的放顶煤工序风流软通道，同时形成了割煤工序风流软通道的割煤工序风流通道下部进风口和割煤工序风流软通道上部出风口、放顶煤工序风流软通道的放顶煤工序风流软通道下部进风口和放顶煤工序风流软通道上部出风口；
第四步：在综采放顶煤工作面进行正常割煤工序时，割煤工序风流软通道的割煤工序风流通道下部进风口和割煤工序风流软通道上部出风口、放顶煤工序风流软通道软的放顶煤工序风流软通道下部进风口和放顶煤工序风流软通道上部出风口均不遮挡，割煤机进行正常的割煤和喷雾降尘工作及接下来的向前移架工序；
第五步：在综采放顶煤工作面即将进行放顶煤工序时，停止综采放顶煤工作面的割煤工作，在割煤工序风流软通道的割煤工序风流软通道上部出风口处设置上部挡风板，或同时在割煤工序风流软通道的割煤工序风流通道下部进风口处设置下部挡风板，迫使主要风流沿放顶煤工序风流软通道流通；
第六步：在综采放顶煤工作面的放顶煤工序进行时，同时开启放煤口附近的喷雾降尘装置，操作人员通过软体风障上的网孔观察放顶煤的工艺情况；
第七步：当综采放顶煤工作面的放顶煤工序结束后，去掉下部挡风板及上部挡风板，可进行下一个割煤、移架工序。
优选的，所述软体风障为带有密集网孔的阻燃型帘子布或不锈钢软体窗纱，所述网孔密度为18-24目，所述软体风障悬挂时，相邻两综采放顶煤支架间留有一个移架距离的可叠加富裕量。
优选的，所述软体风障设置为分段悬挂，每段长度为2-6架综采放顶煤支架的长度，每段的左右两端分别加装有锁扣条，所述锁扣条为磁性吸条或尼龙扣带条。
优选的，所述拉紧绳固定时设置为分段固定的形式，即：将相邻2-6架综采放顶煤支架设置为一组段，且一组段设置一根拉紧绳，所述拉紧绳为弹性拉紧绳，且由高弹性橡胶或合成材料制成，其每组段长度的允许可拉伸量大于相邻两架综采放顶煤支架最大的移动错距。
优选的，所述悬挂钩为滑动悬挂钩，包括挂钩左手柄、挂钩右手柄、挂钩左钩爪和挂钩右钩爪，其挂钩左手柄与挂钩右钩爪通过内圆环制为一体、挂钩右手柄与挂钩左钩爪通过外圆环制为一体，且所述内圆环和外圆环嵌套在一起，可绕圆心进行滑动转动；所述挂钩左手柄和所述挂钩右手柄之间安设有压缩弹簧；所述软体风障的上端夹持在所述挂钩左钩爪和所述挂钩右钩爪之间，所述软体风障的上端为风障折叠堆。
优选的，所述综采放顶煤支架紧贴后排立柱前部的顶梁下端面的两端处安设有固定钩，所述固定钩上开设有通绳孔，所述拉紧绳穿过固定钩上的通绳孔及悬挂钩的内圆环，将软体风障悬挂在综采放顶煤支架后排立柱的前部。
优选的，所述上部挡风板及下部挡风板为矩形结构，且所述上部挡风板及下部挡风板外侧设置有挡风板框架，挡风板框架的中间安装有阻燃不透风布状材料，为煤矿井下用的风筒布或高强度阻燃不透风帘子布，四周边框的外部镶嵌有四组永磁磁铁，分别为挡风板上部磁铁、挡风板下部磁铁、挡风板左侧磁铁和挡风板右侧磁铁，且四组永磁磁铁能够相互拼接。
优选的，所述综采放顶煤支架的上端为上端头支架，所述综采放顶煤支架的下端为下端头支架，所述上端头支架和所述下端头支架之间还有多个放顶煤支架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
投入成本低，相对于高位钻孔注水降尘的高成本投入，只要其成本的十分之一即可解决问题，且降尘效果更好，本发明的软通道方法操作工艺简单、劳动强度低、不用占用专门的操作人员，普通采煤工人即可进行所有的工艺操作，省时、省力，目前已用的高位钻孔注水降尘方法需要专门的技术工人，且需要专用设备，工艺操作复杂，费时、费力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
附图1为本发明实施例中综采放顶煤工作面及上、下风巷布置示意图；
附图2为实施例中综采放顶煤支架悬挂软体风障位置示意图；
附图3为实施例中软体风障悬挂方式示意图；
附图4为实施例中悬挂钩结构示意图
附图5为实施例中挡风板结构的主视图和侧视图。
图中：1、区段回风平巷；2、轨道；3、割煤工序风流软通道上部出风口；4、上部挡风板；5、放顶煤工序风流软通道上部出风口；6、上端头支架；7、后排立柱；8、软体风障；9、放顶煤工序风流软通道；10、下端头支架；11、割煤机；12、综采放顶煤工作面；13、综采放顶煤支架；14、割煤工序风流软通道；15、前部刮板运输机；16、后部刮板运输机；17、放顶煤工序风流软通道下部进风口；18、下部挡风板；19、割煤工序风流通道下部进风口；20、转载机；21、皮带运输机；22、区段进风平巷；23、放煤口；24、悬挂钩；25、支架顶梁；26、固定钩；27、通绳孔；28、拉紧绳；29、锁扣条；30、挂钩左手柄；31、挂钩右手柄；32、压缩弹簧；33、外圆环；34、内圆环；35、挂钩左钩爪；36、挂钩右钩爪；37、风障折叠堆；38、挡风板框架；39、挡风板上部磁铁；40、不透风帘子布；41、挡风板右侧磁铁；42、挡风板下部磁铁；43、挡风板左侧磁铁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：一种综采工作面软通道降尘系统及方法，包括以下设置及生产工艺步骤：
第一步：在厚煤层放顶煤开采的区段回采巷道中，下部设置铺设有转载机20和皮带运输机21兼做运煤的区段进风平巷22，上部设置铺设有轨道2兼做运料的区段回风平巷1，在区段进风平巷22和区段回风平巷1之间设置综采放顶煤工作面12，其内安装有综采放顶煤支架13；
第二步：在综采放顶煤支架13的前部设置有专供割煤用的前部刮板运输机15，在综采放顶煤支架13的后部设置有专供放顶煤用的后部刮板运输机16，在综采放顶煤工作面12的割煤机11上及综采放顶煤支架13的放煤口23附近设置喷雾降尘装置，且这些喷雾降尘装置分别在割煤和放顶煤时，能够自动进行喷雾降尘；
第三步：在综采放顶煤支架13的顶梁内端面上紧贴后排立柱7的前柱面，用拉紧绳28和悬挂钩24悬挂一面覆盖综采放顶煤支架13内空间上下且带有网孔的软体风障8，所述软体风障8从区段进风平巷22起至区段回风平巷1终，连贯整个综采放顶煤工作面12，将综采放顶煤工作面12分隔成前部的割煤工序风流软通道14和后部的放顶煤工序风流软通道9，同时形成了割煤工序风流软通道14的割煤工序风流通道下部进风口19和割煤工序风流软通道上部出风口3、放顶煤工序风流软通道9的放顶煤工序风流软通道下部进风口17和放顶煤工序风流软通道上部出风口5；
第四步：在综采放顶煤工作面12进行正常割煤工序时，割煤工序风流软通道14的割煤工序风流通道下部进风口19和割煤工序风流软通道上部出风口3、放顶煤工序风流软通道9软的放顶煤工序风流软通道下部进风口17和放顶煤工序风流软通道上部出风口5均不遮挡，割煤机11进行正常的割煤和喷雾降尘工作及接下来的向前移架工序；
第五步：在综采放顶煤工作面12即将进行放顶煤工序时，停止综采放顶煤工作面12的割煤工作，在割煤工序风流软通道14的割煤工序风流软通道上部出风口3处设置上部挡风板4，或同时在割煤工序风流软通道14的割煤工序风流通道下部进风口19处设置下部挡风板18，迫使主要风流沿放顶煤工序风流软通道9流通；
第六步：在综采放顶煤工作面12的放顶煤工序进行时，同时开启放煤口23附近的喷雾降尘装置，操作人员通过软体风障8上的网孔观察放顶煤的工艺情况；
第七步：当综采放顶煤工作面12的放顶煤工序结束后，去掉下部挡风板18及上部挡风板4，可进行下一个割煤、移架工序。
具体的，所述软体风障8为带有密集网孔的阻燃型帘子布或不锈钢软体窗纱，所述网孔密度为18-24目，所述软体风障8悬挂时，相邻两综采放顶煤支架13间留有一个移架距离的可叠加富裕量。
具体的，所述软体风障8设置为分段悬挂，每段长度为2-6架综采放顶煤支架13的长度，每段的左右两端分别加装有锁扣条29，所述锁扣条29为磁性吸条或尼龙扣带条。
具体的，所述拉紧绳28固定时设置为分段固定的形式，即：将相邻2-6架综采放顶煤支架13设置为一组段，且一组段设置一根拉紧绳28，所述拉紧绳28为弹性拉紧绳28，且由高弹性橡胶或合成材料制成，其每组段长度的允许可拉伸量大于相邻两架综采放顶煤支架13最大的移动错距。
具体的，所述悬挂钩24为滑动悬挂钩，包括挂钩左手柄30、挂钩右手柄31、挂钩左钩爪35和挂钩右钩爪36，其挂钩左手柄30与挂钩右钩爪36通过内圆环34制为一体、挂钩右手柄31与挂钩左钩爪35通过外圆环33制为一体，且所述内圆环34和外圆环33嵌套在一起，可绕圆心进行滑动转动；所述挂钩左手柄30和所述挂钩右手柄31之间安设有压缩弹簧32；所述软体风障8的上端夹持在所述挂钩左钩爪35和所述挂钩右钩爪36之间，所述软体风障8的上端为风障折叠堆37。
具体的，所述综采放顶煤支架13紧贴后排立柱7前部的顶梁下端面的两端处安设有固定钩26，所述固定钩26上开设有通绳孔27，所述拉紧绳28穿过固定钩26上的通绳孔27及悬挂钩24的内圆环34，将软体风障8悬挂在综采放顶煤支架13后排立柱7的前部。
具体的，所述上部挡风板4及下部挡风板18为矩形结构，且所述上部挡风板4及下部挡风板18外侧设置有挡风板框架38，挡风板框架38的中间安装有阻燃不透风布状材料，为煤矿井下用的风筒布或高强度阻燃不透风帘子布40，四周边框的外部镶嵌有四组永磁磁铁，分别为挡风板上部磁铁39、挡风板下部磁铁42、挡风板左侧磁铁43和挡风板右侧磁铁41，且四组永磁磁铁能够相互拼接。
具体的，所述综采放顶煤支架13的上端为上端头支架6，所述综采放顶煤支架13的下端为下端头支架10，所述上端头支架6和所述下端头支架13之间还有多个放顶煤支架。
该实施例在应用中，放顶煤工序可以从工作面的上部开始，逐架往工作面的下部进行，当工作面进行放顶煤工序前，在割煤工序风流软通道上部出风口3处放置上部挡风板4，迫使主风流从放顶煤工序风流软通道上部出风口5处出风，由于所设置的软体风障8采用整体细网孔软体风障，当上端头支架6放顶煤时，操作者可在割煤工序风流软通道14内通过网孔观察到上端头支架6放顶煤的具体情况，当放顶煤开始后的很短时间内，上端头支架6软体风障8上的细网格即被顶煤下落产生的漂浮煤尘堵严，由于风流的流动上行特性，割煤工序风流软通道14内扩散的煤尘很少，绝大部分煤尘随放顶煤工序风流软通道9内的上行风流带到工作面的区段回风平巷1内，此时，与上端头支架6相邻的上部第二架放顶煤支架上悬挂的软体风障8上的网孔并没有堵塞，操作者可通过第二架放顶煤支架上悬挂的软体风障8上的网孔观察上端头支架6的放顶煤情况；以此类推，直到工作面最下部的下端头支架10放顶煤工序完毕，当采煤工作面的第一个循环工艺结束第二轮放顶煤工序开始时，所有的网孔上都沾满了煤尘，操作者只要敲打正在放顶煤支架下部相邻支架上的软体风障8网格，使其上所粘的灰尘掉落，即可观察正在放顶煤支架的放煤情况，当遇到粘性大的煤尘，敲打不易掉落时，也可采用特制的小型低压喷雾水枪在软体风障8网格上喷出一个观察窗口。
当工作面从下部往上部进行放顶煤工序时，首先在割煤工序风流软通道上部出风口3和割煤工序风流通道下部进风口19同时放置上部挡风板4和下部挡风板18，迫使主要风流通过放顶煤工序风流软通道9上行，少量风流供割煤工序风流软通道14的使用，工作面下端头支架10放煤时，会有部分煤尘漂浮进入割煤工序风流软通道14内，调节割煤工序风流通道下部进风口19的进风量及割煤工序风流软通道上部出风口3的出风量，可使割煤工序风流软通道14内的漂浮煤尘很快消散，当工作面下部的几架放顶煤支架放顶煤工序完成后，全部软体风障8的细网格将被逐步堵严，放顶煤产生的煤尘及工作面后部刮板运输机16运转产生的煤尘将大部分沿放顶煤工序风流软通道9被上行风流带走，当操作人员需要观察正在工作的放顶煤支架的放顶煤情况时，可用特制的小型低压喷雾水枪在正在工作的放顶煤支架的下部相邻支架所悬挂的软体风障8网格上喷出一个观察窗口即可观察。
在放顶煤工序进行的过程中，应根据割煤工序风流软通道14内的煤尘漂浮情况，随时用下部挡风板18对下部进风口或用上部挡风板4对上部出风口的风量进行调节，以达到割煤工序风流软通道14内漂浮煤尘最小的效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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