一种用于掘进工作面的除尘系统的制作方法

本发明属于工业节能除尘，具体是一种用于掘进工作面的除尘系统。

背景技术：

1、矿尘是煤矿生产中最严重的危害之一，掘进机的大规模推行使掘进作业机械化水平及效率显著提高，但却导致了掘进工作面的粉尘浓度急剧上升。煤矿开采技术日益发展的同时也出现了多种不可避免问题，例如开采过程中产生的大量粉尘、矿下能源的紧缺、水资源的不足等诸多问题。作业过程中产生的粉煤灰不仅会对采矿工人身体健康造成极大损害，还会降低机械、电子设备使用寿命，增加了开采的成本。

2、为有效治理掘进工作面中的高浓度粉尘，国内外普遍采用了喷雾降尘方法治理井下粉尘，该方法在一定程度上降低了作业场所粉尘浓度，但存在水资源浪费、恶化作业环境等问题。近几年，通过负压抽吸粉尘并净化的除尘方法得到推广应用，但在抽吸粉尘的过程中，由于掘进工作面断面大小不一、截割产尘源变化较大等问题，导致难以将粉尘抽吸进除尘器内部，作业环境得不到保障。为此，亟需提供一种新型的粉尘处理技术，进一步提高掘进过程粉尘抽吸净化效果。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于掘进工作面的除尘系统，该系统可以最大程度地覆盖产尘源，能通过定点的方式从源头上对粉尘进行高效的治理，可显著提高粉尘的处理效果，同时，还能有助于提高环保效果，其具有成本低、安全高效、节能环保等诸多优点。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种用于掘进工作面的除尘系统，包括掘进机、运输皮带、物联网形变识别控制机构、环绕式可变径吸尘机构和湿式除尘器； 所述运输皮带设置在掘进机落煤口的下侧；

3、所述掘进机主要由掘进机主体、危险警示灯、机载磁化水储水箱、雾幕喷头和物联网装置控制单元组成；所述掘进机主体上连接有用于实时采集掘进机机头位姿信号的位姿传感器；所述危险警示灯安装在掘进机主体的顶部；所述机载磁化水储水箱安装在掘进机主体顶部靠后的位置；所述雾幕喷头安装在掘进机主体顶部的后端，且其进水端通过输水管路与机载磁化水储水箱中内置的供水水泵的出水端连接；所述物联网装置控制单元安装在掘进机主体的一侧，并分别与掘进机主体、位姿传感器、危险警示灯和供水水泵连接；

4、所述物联网形变识别控制机构的数量为两个，且分别设置在掘进机的前侧和后侧，物联网形变识别控制机构由连接杆体、压力形变检测装置、识别摄像装置和物联网信号发射器组成，所述连接杆体的长度方向沿垂直于掘进方向延伸，其一端位于靠近掘进机主体外部的一侧，其另一端插装于掘进机外部一侧煤壁的墙体中，所述压力形变检测装置固定安装在连接杆体位于墙体中的一端，用于采集煤壁的形变量信号，并将所采集的形变量信号通过物联网信号发射器实时发送给物联网装置控制单元；所述识别摄像装置固定安装在连接杆体靠近掘进机主体的一端，用于采集工人特定的动作图像数据，并通过动作图像数据识别出工人特定的动作指令，再将所识别出的动作指令通过物联网信号发射器发送给物联网装置控制单元；所述物联网信号发射器安装在识别摄像装置的顶部，并与物联网装置控制单元连接，用于将物联网装置控制单元所输出的数据向外部进行发送；

5、所述环绕式可变径吸尘机构由主吸尘箱体、左吸尘臂、右吸尘臂、左侧吸尘箱和右侧吸尘箱组成；所述主吸尘箱体位于掘进机主体后端的下侧，且位于运输皮带的上方，主吸尘箱体在其后侧板的中心区域固定连接有与其内腔相连通的吸尘管路，其下端在靠近掘进机主体的一侧开设有下吸尘口，所述下吸尘口左低右高向斜上方倾斜地开设，用于吸收掘进机主体向运输皮带落煤时产生的粉尘；左吸尘臂和右吸尘臂左右并排地设置在主吸尘箱体的前侧，并位于掘进机主体的两侧，左吸尘臂的后端和右吸尘臂的后端分别与主吸尘箱体前侧板的左端和右端固定连接，并与主吸尘箱体的内腔相连通，左吸尘臂的前端和右吸尘臂的前端均延伸到靠近掘进机主体上掘进机机头的位置；左侧吸尘箱的后端固定连接在左吸尘臂的前端，且二者之间相互连通，左侧吸尘箱的前端开设有左吸尘口；右侧吸尘箱的后端固定连接在右吸尘臂的前端，且二者之间相互连通，右侧吸尘箱的前端开设有右吸尘口；左吸尘口和右吸尘口用于吸收掘进工作面产生的粉尘；

6、所述左侧吸尘箱和右侧吸尘箱的结构相同，且均由吸尘口支撑架、可变径伸缩架、拨动板和拉环组成；

7、所述吸尘口支撑架的前端为敞口式结构，且远离掘进机主体的侧面为敞口式结构，吸尘口支撑架顶板的内部开设有沿左右方向延伸的上滑槽，所述上滑槽为断面呈条形的平直滑槽，上滑槽开口端位于吸尘口支撑架顶板远离掘进机一侧的端沿上，吸尘口支撑架底板的内部开设有沿左右方向延伸的下滑槽，所述下滑槽为断面呈l形的l形滑槽，下滑槽开口端位于吸尘口支撑架底板远离掘进机一侧的端沿上，下滑槽的竖直段位于其平直段的后端；

8、所述可变径伸缩架的前端为敞口式结构，其由侧支撑板、下底板、上顶板、组合背板、折叠合页、拨动板、滚珠轴承和驱动器组成；所述侧支撑板设置于远离掘进机的一侧，所述下底板远离掘进机一侧的端沿固定连接在侧支撑板侧面的底部边沿处，下底板的断面呈l形，且其竖直段位于其水平段的后端，下底板断面的尺寸与下滑槽的尺寸相适配；所述上顶板平行地设置在下底板的上方，且远离掘进机的一端沿固定连接在侧支撑板侧面的顶部边沿处，其断面呈一字形，且其断面的尺寸小于上滑槽的尺寸；所述组合背板的尺寸与上顶板后端和下底板后端之间部分的尺寸相适配，组合背板由依次邻接的一个一号背板、多个二号背板和一个三号背板组成，一号背板的顶部端沿通过一个折叠合页与上顶板的后端沿铰接，其底部端沿与下底板的折弯部前侧面相抵接配合，每个二号背板的顶部端沿通过一个折叠合页与上顶板的后端沿铰接，其底部端沿与下底板的折弯部前侧面相抵接配合，三号背板的顶部端沿通过一个折叠合页与上顶板的后端沿铰接，其底部端沿与下底板的折弯部前侧面相抵接配合；所述拨动板设置在组合背板的后侧，且位于靠近组合背板上端沿的位置，同时，与上侧板的后端沿相间隔地设置；拨动板在靠近侧支撑板的一侧固定连接有旋转轴，所述旋转轴通过所述滚珠轴承可转动地插装于侧支撑板上预留的安装孔中，所述驱动器安装在侧支撑板的一侧外部，且其输出端与旋转轴的端部固定连接，用于通过旋转轴驱动拨动板进行旋转运动，进而通过向靠近组合背板方向旋转使组合背板贴合地折叠于上顶板的下端面上或通过向远离组合背板方向旋转使组合背板在自重的作用下达到竖直状态；

9、在组合背板贴合地折叠于上顶板的下端面时，组合背板和上顶板的厚度与上滑槽的高度相适配，且组合背板和上顶板滑动地插装于吸尘口支撑架顶板的上滑槽中，同时，下底板滑动地插装于吸尘口支撑架底板的下滑槽中，可变径伸缩架通过滑动插装于上滑槽中的组合背板和上顶板、滑动插装于下滑槽中的下底板与吸尘口支撑架之间滑动配合，进而改变吸尘口的尺寸；

10、所述拉环固定连接在侧支撑板一侧的外部，用于对可变径伸缩架进行拉动；

11、所述湿式除尘器位于掘进机的后侧，且位于运输皮带的上方，其进尘口与环绕式可变径吸尘机构上的吸尘管路端部固定连接。

12、进一步，为了能够使一号背板、二号背板和三号背板能够联动地动作，从而可以在利用拨动块拨动一号背板时，可以同步带动多个二号背板和三号背板进行折叠动作，这样，便可以方便地使可变径伸缩架在吸尘口支撑架中自由地滑动，所述一号背板在靠近二号背板一侧的前侧面开设有条形凹槽一，所述二号背板在靠近一号背板一侧固定连接有条形定位块一，所述条形定位块一与条形凹槽一相互定位配合，所述二号背板在靠近三号背板一侧的前侧面开设有条形凹槽二，所述三号背板在靠近二号背板一侧固定连接有条形定位块二，所述条形定位块二与条形凹槽二相互定位配合。

13、进一步，为了提高吸尘效果，所述左吸尘口和右吸尘口均由底部到顶部逐渐向掘进机主体方向靠近。

14、进一步，为了方便进行集中式控制，所述驱动器与物联网装置控制单元连接。

15、进一步，为了便于根据产尘量来调节湿式除尘器的功率，以提高降尘效果，还包括粉尘浓度监测仪，所述粉尘浓度监测仪与物联网装置控制单元连接，其安装在掘进机主体上，且靠近掘进机机头的部位，用于采集掘进工作面的粉尘浓度信号。这样，物联网装置控制单元可以根据产尘量的浓度来控制湿式除尘器的功率，这样，便能根据产尘量来对湿式除尘器的功率实现较为精准的控制，可实现精准控尘的目的。

16、本发明中，将危险警示灯安装在掘进机主体的顶部，可以在示警时便于远处的人员及时发现示警情况。在掘进机主体的顶部安装雾幕喷头，并使其通过输水管路与机载磁化水储水箱中内置的供水水泵连接，可以便于利用雾幕喷头对掘进机主体上方的粉尘进行降尘作业。将运输皮带设置在掘进机落煤口的下侧，可以便于将开采出的煤向外部运输。在掘进机主体的左右两侧分别设置与主吸尘箱体连接的左吸尘臂和右吸尘臂，并使左吸尘臂和右吸尘臂的前端分别开设左吸尘口和右吸尘口，同时，使主吸尘箱体的左部通过吸尘管路与湿式除尘器连接，这样，便可以在湿式除尘器负压的作用下，利用左吸尘臂及左吸尘口、右吸尘臂及右吸尘口对掘进工作面产生的粉尘进行高效的吸收，有效减少了掘进工作面所产生的粉尘量。使主吸尘箱体的下部在掘进机主体后端的部分开设有下吸尘口，便可以对掘进机主体落煤时产生的粉尘进行吸收，进一步降低了掘进工作过程所产生的粉尘量。通过左吸尘口、右吸尘口和下吸尘口的设置，便可以对主要产尘部分进行全面地覆盖，从而能对掘进工作面产生的粉尘和落煤运输时产生的粉尘进行较为全面地吸收。在吸尘口支撑架的顶板上开设有平直的上滑槽，同时，在吸尘口支撑架的底板上开设有断面呈l形的下滑槽，然后使可变径伸缩架的上顶板和组合背板在折叠状态时滑动地插装于上滑槽中，使可变径伸缩架的下顶板滑动地插装于下滑槽中，这样，便可以通过滑动配合的方式使可变径伸缩架与吸尘口支撑架之间滑动配合，进而能方便改变吸尘口的截面尺寸，从而可以不同的产尘量灵活地改变吸尘口的截面尺寸，从而适应不同的降尘需求；在组合背板的后侧设置有由驱动器控制的拨动板，可以自动化地控制组合背板的折叠动作；在侧支撑板的一侧固定连接拉环，可以便于利用拉环拉动可变径伸缩架相对于吸尘口支撑架的位置，进而达到手动调节右侧吸尘箱尺寸的目的。在物联网形变识别控制机构中设置压力形变检测装置、识别摄像装置和物联网信号发射器，并使压力形变检测装置和识别摄像装置分别安装在连接杆体的两个端部，这样，可以在压力形变检测装置插入煤壁的墙体中采集煤壁的形变信号的同时，还能便于通过识别摄像装置采集位于作业区域中工人特定的动作图像数据，并能通过动作图像数据识别出工人特定的动作指令；在掘进机的前侧和后侧各安装一个物联网形变识别控制机构，可以便于同时对掘进机的前侧和后侧两处进行煤壁形变情况的采集和工人动作指令的识别。通过物联网信号发射器的设置，可以便于将所采集的煤壁形变信号和识别出的工人特定的动作指令发送给物联网装置控制单元，这样，物联网装置控制单元可以根据工人特定的动作指令来控制掘进机主体的动作，进而达到通过工人的动作来自动化地控制掘进机主体的目的。另外，物联网装置控制单元还可以根据煤壁的变形量情况来判断是否继续进行掘进工作，并在煤壁变形量超过设定值时控制掘进机机头停止工作，进而停止掘进作业，以达到提高作业过程中的安全系数的目的。再者，物联网装置控制单元还可以在煤壁变形量超过设定值时控制危险警示灯及时闪烁警示灯光，从而达到及时示警的目的。

17、该系统通过环绕式可变径吸尘机构的设置，不仅可以使吸尘口充分覆盖产尘区域，而且能在不妨碍掘进工作的前进下，有效地对产尘范围内的粉尘进行有效的去除，有利于最大程度地利用矿下空间实现最优化的降尘作业。该系统可以最大程度地覆盖产尘源，通过定点的方式从源头上对粉尘进行高效的治理，并配合雾幕喷头对掘进机上方的粉尘进行处理，提高了粉尘处理效果的同时，还提高了环保效果，其具有成本低、安全高效、节能环保等诸多优点。