[发明专利]综掘面风流场气动式动态调控装置

说明书

一种综掘面风流场气动式动态调控装置，包括直线轨道和可调控风筒装置，可调控风筒装置包括风筒出风口前后距离调控机构，风筒出风口前后距离调控机构设置在可调控风筒装置的出风口与直线轨道之间，风筒出风口前后距离调控机构用于带动可调控风筒装置的出风口沿着直线轨道前后移动，风筒出风口角度上、下仰角调控机构用于调整可调控风筒装置出风口的上下角度，风筒出风口口径调控机构用于调节可调控风筒装置出风口的口径大小，风筒出风口水平偏转调控机构用于调节可调控风筒装置出风口水平偏转角度的大小；本发明有效降低了粉尘浓度并稀释了瓦斯，使综掘面掘进生产工作过程更加安全绿色高效。

技术领域

本发明涉及煤矿挖掘技术领域，特别涉及综掘面风流场气动式动态调控装置。

背景技术

目前煤矿综掘工作面风筒出风口的方向角度、风筒口径以及前后位移无法实时动态调控所造成掘进巷道内风流、风速分布不合理，导致瓦斯和粉尘积聚，环境污染风险加重。

由于“煤矿安全规程”仅规定了掘进工作面合理的风速范围和出风口距端头距离，因此，在煤矿中解决掘进工作面对各工况下通风需求的方式是通过实施局部通风控制，也就是不断增加局部通风机功率和改变风筒的运动状态。而掘进工作面风量过度加大，也易造成二次扬尘、工作区域局部风速过高，使得司机等位置处工作条件劣化等现象。

掘进巷道的压入式通风受限于附壁射流通风，与自由射流不同，风流从风筒射出后，由于受到独头巷道空间的限制，不久便会出现与风流方向相反的流动。掘进工作面射流通风风流结构可分为射流区、回流区与涡流区。射流区的气流一部分从风筒射出，同时卷吸一部分回流区的气流；回流区的气流一部分被射流卷吸，一部分沿掘进巷道经出口排出。因此，煤巷长度增加、巷道截面积增加、掘进方式改变、推进速度增加、大设备的使用以及矿井深度的增加造成的煤层瓦斯含量增加等问题，均会使得对煤巷掘进的局部通风量要求加大，而传统粗放式的“通风总量”局部通风控制方式已不能满足人们对综掘面更加严苛的安全、高效及环保要求。这就要求对掘进通风与瓦斯和煤尘运移相互耦合过程进行全面、综合、精细化的管理。随着技术的进步，出现了风筒出风口口径、角度可以调节的可调控风筒，但现有的可调控风筒需要通过手动调节，存在调节不方便、精细度不高等问题。为此，设计一种综掘面风场动态调控装置是十分必要的。

随着煤矿掘进巷道深度的不断增加，当前“粗放式”管理下通风总量控制模式极易因风量不足或风流分布不合理导致掘进面局部瓦斯、粉尘严重超标，增大了掘进作业的安全隐患，严重影响了井下作业人员的身心健康及煤矿的安全生产。

目前综掘面广泛采用的通风方式为局部通风机及风筒组成的压入式通风系统。通风机大多安装于大巷内，通过安装于巷道侧壁的风筒将风流压入综掘面，当新鲜风流压入风筒经风筒出风口射出时，由于巷道壁面距离射流区边界层较近，因此限制了射流区边界层的发展扩散，导致综掘面局部通风不足。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供综掘面风流场气动式动态调控装置，本发明通过调节风筒出风口距掘进端面距离、风筒口径及方向角度，相比原始场，调控后风流、瓦斯及粉尘达到最佳运移分布，有效降低了粉尘浓度并稀释了瓦斯，使综掘面掘进生产工作过程更加安全绿色高效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种综掘面风流场气动式动态调控装置，包括直线轨道和可调控风筒装置，所述可调控风筒装置安装在直线轨道的下方且可调控风筒装置的出风口可以沿着直线轨道前后移动，所述可调控风筒装置包括风筒出风口前后距离调控机构、风筒出风口角度上、下仰角调控机构、风筒出风口口径调控机构和风筒出风口水平偏转调控机构，所述风筒出风口前后距离调控机构设置在可调控风筒装置的出风口与直线轨道之间，风筒出风口前后距离调控机构用于带动可调控风筒装置的出风口沿着直线轨道前后移动，风筒出风口角度上、下仰角调控机构用于调整和改变可调控风筒装置出风口的上下角度，风筒出风口口径调控机构用于调节所述可调控风筒装置出风口的口径大小，风筒出风口水平偏转调控机构用于调节所述可调控风筒装置出风口水平偏转角度的大小；