Устройство для производства водяного тумана в угольной шахте Российский патент 2019 года по МПК E21F5/04 

Изобретение относится к угольной промышленности к устройству для производства водяного тумана и подаче этого тумана по горным выработкам. Из общетехнического уровня известно эффективное и относительно недорогое техническое решение по подавлению угольной пыли путем распыления в зону пылеобразования воды с эквивалентным диаметром частиц от 20 мкм до 100 мкм. Частицы воды с эквивалентным диаметром от 20 мкм до 100 мкм могут определенное время витать в воздухе, притягивать к себе частицы пыли и в результате этого связывать частицы пыли, затем под их тяжестью осаждаться. Если частицы пыли по своим физико-химическим свойствам не притягиваются к частицам воды, то часть частиц пыли сталкивается с частицами воды, за счет этого теряет скорость и затем так же осаждается. Наибольшую эффективность пылеподавления дают частицы водяного тумана с эквивалентным диаметром от 10 до 50 мкм. Из обще технической информации, представленной в сети Internet на официальных сайтах компаний, известно, что различными компаниями освоен выпуск форсунок для производства водяного тумана с эквивалентным диаметром частиц воды от 15 мкм до 100 мкм, и обозначаются такой тип форсунок, - как туманообразующие форсунки. Эти форсунки двух типов. Первый тип двухфазные или пневмогидравлические форсунки, в иностранной технической литературе - «air atomizing nozzles». Двухфазные форсунки это форсунки в которых смешиваются 2 среды (2 фазы) жидкая (вода) и газообразная (сжатый воздух); при этом одна среда 1 (сжатый воздух) движется по конструкции форсунки со скоростью минимум в 20 раз большей, чем другая среда 2 (вода), в результате при смешивании сред, среда 1 движущаяся с большей скоростью сталкиваясь со средой 2, вызывает в среде 2 механические колебания (волны) которые разрушают среду 2 и передают ей импульс для движения, в результате этого вода разбивается на очень мелкие капли, эквивалентным диаметром от 15 мкм до 100 мкм, которые затем вылетают из форсунки. Для эффективной работы пневмогидравлических форсунок необходимо относительно небольшое давление воды, от 2 ат. до 10 ат., при этом качество воды, то есть наличие механических примесей в воде, не оказывает определяющего значения на качество работы форсунок, но обязательно требуется сжатый воздух с давлением не менее 2 ат., и постоянным расходом, для обеспечения стабильной работы форсунок. Второй тип форсунок однофазные гидравлические туманообразующие форсунки. Однофазные форсунки - это форсунки, в которых одна жидкая среда (одна фаза) за счет конструктивных особенностей форсунки и высокого давления воды, попадая внутрь дробится на мелкие части и затем вылетает из форсунки. Для эффективной работы гидравлических туманообразующих форсунок необходимо наличие воды с минимальным наличием механических примесей и высокое давление, - от 10 ат.. Производители эффективных туманообразующих форсунок, однофазных или двухфазных, проводят испытания форсунок для определения размеров капель водяного тумана при различных значениях давлений, подаваемых на форсунки воды и сжатого воздуха. В патенте RU 2477798 приведен способ получения водяного тумана. Воду без добавления воздуха, при давлении воды минимум 200 бар, подают через сопло на плоскую отражающую поверхность для распыления в виде капелек тумана. Данный способ получения тумана из воды в угольной шахте рассмотрен как альтернативный применению водовоздушных (пневмогидравлических) форсунок для получения водяного тумана. В патенте указано, что давление воды в 200 бар создается специальным насосом гидравлической системы, которую применяют в шахте в различных технологических процессах, при этом под водой понимается рабочая жидкость гидравлической системы, расход воды при данном способе образования тумана составляет 7-10 литров в минуту для одного сопла диаметром 0,8 мм. В описательной части патента не рассмотрено сравнение применения способа с обычными туманообразующими гидравлическим форсунками, например с однофазной аксиальной полоконусной туманообразующей форсункой высокого давления для пылеподавления серии 220 (Axial-flow hollow cone nozzles) производства компании фирмы Lechler GmbH (информация с сайта компании www.lechler.de), которая выпускается в стране, где был получен первоначальный приоритет на изобретение. Данная форсунка производит туман из воды при давлении воды от 10 бар до 100 бар, при этом максимальный расход воды составляет 1,75 литров в 1 минуту. Конструкция форсунки отработана, освоен ее серийный выпуск. Практическое ограничение применения в шахте форсунка не имеет, при соблюдении требования подачи на форсунку воды с минимальными примесями, для исключения ее засорения. Но это требование так же практически необходимо выполнить и для способа указанного в патенте, так как диаметр сопла по патенту менее 1 мм. Патент RU 2477798 имеет при практическом применении в угольной шахте ряд технологических недостатков таких как: использование существующей гидравлической системы на выработку водяного тумана, что ведет к дополнительным энергетическим затратам для работы гидросистемы; расход гидравлической жидкости на образование водяного тумана; необходимость применять насос для повышения давления воды до уровня минимум 200 бар для обеспечения способа, в случае отсутствия необходимой гидравлической системы; достаточно большой расход воды 7-10 литров в минуту, который приведет к нежелательному увлажнению почвы выработки. В патенте RU 53722 на полезную модель представлен шахтный парогенератор, который за счет нагревания воды в гидродинамическом теплогенераторе вырабатывает водяной пар. Пар смешивается с воздухом и движется вместе с ним вдоль выработки, проникает в самые труднодоступные места горной выработки, охлаждается, превращается в конденсат, и при этом процессе коагулирует и осаждает угольную пыль. В описании не приведен пример практического применения шахтного парогенератора для подавления угольной пыли. Указанный в полезной модели шахтный парогенератор работает с использованием электродвигателя. В разветвленной сети подземных горных выработок угольной шахты есть участки, где подача электрической энергии для применения указанного способа образования водяного пара для пылеподавления сопряжена со значительными экономическими затратами. Применение указанного шахтного парогенератора в горной выработке характеризуется расстоянием, на котором пар из парогенератора, движущийся с рудничным воздухом конденсируется и осаждается, то есть по длине протяженной горной выработки с источниками образования пыли (например, конвейерный штрек длиной 1,5-2 км с установленным в нем ленточным конвейером) необходимо устанавливать несколько парогенераторов, что влечет за собой дополнительные технологические работы, связанные с подачей электроэнергии и обеспечением взрывозащиты электрооборудования парогенератора.

Согласно требований нормативных документов: "Инструкция по разработке проекта противопожарной защиты угольной шахты. РД 05-365-00"; "Инструкция по проектированию пожарно-оросительного водоснабжения шахт. РД 05-366-00" все подземные горные выработки угольных шахт должны быть оборудованы пожарно-оросительным трубопроводом для: обеспечения подачи воды на тушение пожара и устройство водяных завес на пути его распространения в любой точке горных выработок шахты; подачу воды на орошение и пылеподавление. Диаметр трубопровода регламентируется от 100 мм. В инструкции указывается, что динамическое давление воды при разработке пластов на глубине более 200 метров должно снижаться и не превышать на выходе из пожарных кранов при нормируемом расходе воды в сети на пожаротушение 0,6-1,5 МПа. Снижение давления регламентируется выполнять редуцирующими гидравлическими узлами или при помощи разгрузочных водоемов. При отсутствии разгрузочных водоемов в гидравлической сети пожарно-оросительного трубопровода шахты, статическое давление воды в трубопроводе в ат. будет равно давлению водяного столба высотой от уровня расположения резервуара с водой, который питает пожарно-оросительный трубопровод до глубины, на которой проложен трубопровод в ат., где 1 ат.=10 м водяного столба. Согласно требований ("Инструкция по борьбе с пылью в угольных шахтах", Приказ Ростехнадзора от 14.10.2014 N 462) в очистных и проходческих забоях регламентировано устанавливать обеспыливающие туманообразующие завесы. При продвижении проходческого забоя или очистного забоя соответственно выполняются работы по монтажу или демонтажу пожарно-оросительного трубопровода. При этом по объективным технологическим причинам при производстве монтажно-демонтажных работ в пожарно-оросительный трубопровод попадает горная порода и пыль. В настоящий момент времени различными компаниями освоен выпуск туманообразующих форсунок однофазных или двухфазных. Для этих форсунок определены параметры давлений воды и воздуха при которых они наиболее эффективно работают и производят водяной туман с стабильными размерами частиц воды. Для большей части туманообразующих форсунок необходимо обеспечивать подачу воды с минимальным содержанием посторонних примесей.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является создание дешевого, технически простого в обслуживании, но при этом достаточного эффективного устройства для производства водяного тумана в угольной шахте. Поставленная задача решена путем применения устройства для производства мелкодисперсного водяного тумана УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016, которое состоит из: переносного разборного корпус фильтра очистки воды в сборе с корпусом узла управления с дросселем и манометрами, переносного разборного корпус фильтра очистки сжатого воздуха в сборе с корпусом узла управления с дросселем и манометром, высоконапорных рукавов с быстроразъемными соединениями, коллекторов с установленными туманообразующими пневмогидравлическими или туманообразующими гидравлическими форсунками, коллекторы подвешиваются на кровлю горной выработки. Для выработки мелкодисперсного водяного тумана устройство УПМВТ использует статическое давление воды в пожарно-оросительном трубопроводе шахты. Минимально необходимое давление воды для применяемых в устройстве туманообразующих гидравлических форсунок для выработки мелкодисперсного водяного тумана составляет 10 ат., расход воды одной форсункой не превышает 20 литров за 1 час работы. Максимальное давление воды для применяемых в устройстве туманообразующих пневмогидравлических форсунок составляет 10 ат., расход воды одной форсункой для выработки мелкодисперсного водяного тумана не превышает 20 литров за 1 час работы форсунки. Сущность изобретения.

Каждая горная выработка в угольной шахте оборудована пожарно-оросительным трубопроводом. Величина статического давления воды в пожарно-оросительном трубопроводе равна давлению водяного столба, высотой равной глубине выработки от расположения резервуара с водой, который питает пожарно-оросительный трубопровод. При разработке угольных месторождений длинными столбами по простиранию по мере продвижения проходческого забоя при проведении штрека или при перемещении оборудования по штреку при продвижении очистного забоя глубина штрека от дневной поверхности шахты меняется незначительно на всей длине штрека, в зависимости от условий залегания пласта, на величину от 5 м до 20 м. То есть изменения давления водяного столба в штреке при перемещении оборудования по штреку будет составлять от 0,5 ат. до 2 ат. Такое изменение давления незначительно и по этой причине для снижения давления воды, подаваемой от пожарно-оросительного трубопровода шахты на туманообразующие форсунки можно применить простое и дешевое устройство - регулятор расхода воды (дроссель) в котором за счет уменьшения площади сечения, через которое проходит вода, снижается напор воды при постоянном расходе и почти не изменяющемся давлении подачи воды на дроссель. В корпусе (1) дросселя фиг. 1 имеется калиброванное отверстие в виде цилиндра, в которое вкручивается винт с цилиндром (2), соответствующего диаметра. В результате этого расход воды через дроссель резко замедляется, что приводит при постоянном расходе воды гидравлическими туманообразующими и пневмогидравлическим туманообразующими форсунками, к снижению давления напора воды, и соответственно, давления воды, подаваемого на форсунки. При этом, по мере перемещения устройства по длине штрека постоянная регулировка дросселя не требуется, так как изменение статического давления воды незначительно. Для очистки воды, с учетом постоянного перемещения проходческого и очистного оборудования по штреку используется разборный переносной корпус фильтр в сборе с корпусом узла управления, фиг. 3. Корпус фильтра выполнен из толстостенной горячедеформированной трубы (7) к которой с одной стороны приварен воротниковой фланец (8), с другой стороны трубы к ней приварена пластина (9) с круглым отверстием по центру, через которое внутрь трубы (7) вставляется и затем приваривается к пластине (9) полый шток (4) фиг. 2 с отверстиями для пропуска воды, с одной стороны штока приварена цилиндрическая заглушка (5) с наружной резьбой, с другой стороны штока приварена полая втулка (6) с наружной резьбой, на заглушку штока прикручивается специальная гайка (10), которая фиксирует фильтрующий элемент (11) с условной тонкостью фильтрации 5 мкм, выполненный из текстурированных пропиленовых или полиамидных нитей, который насаживается на шток внутри трубы (7). Воротниковой фланец (8) закрывается при помощи шпилек заглушкой (12) в которой выполнено отверстие, в отверстие приваривается г- образная муфта быстроразъемного соединения (13). На втулку (6) штока (4) накручивается дроссель (14), дроссель (14) соединяется гибким резиновым рукавом высокого давления (15) с муфтой быстроразъемного соединения (16). Сверху пластины (9) приварена металлическая коробка (17) с крышками на шарнирах, которая закрывает дроссель (14) от механических повреждений при эксплуатации фильтра в горной выработке. Для подвески к конструктивным элементам и для переноски корпус фильтра к трубе (7) и к металлической коробке (17) приварены петли (18) из металлического троса. Для очистки от загрязнения внутренней поверхности трубы (7) и наружной поверхности фильтрующего элемента (11) при помощи воды или сжатого воздуха в трубу (7) приварена толстостенная трубка (19) с внутренней резьбой. Туманообразующие гидравлические форсунки (20), фиг. 4, фиг. 5, устанавливаются на специальной седелке (21) с быстро разъемными соединениями, между собой седелки соединяются рукавами высокого давления (22), рассчитанными на давление 350 бар, с быстроразъемными соединениями в сборные коллекторы с форсункам: в замкнутую линию фиг. 4; в незамкнутую линию фиг. 5. Сборные коллекторы крепятся к кровле горной выработки при помощи металлических колец (25). Для более эффективной подачи водяного тумана в зону резания проходческого комбайна в проходческом забое сборные коллекторы, собранные в замкнутую линию, фиг. 4, подвешиваются по центру оси вентиляционной трубы на расстоянии не более 1 м от конца вентиляционной трубы. Туманообразующие пневмогидравлические форсунки (28) присоединяются при помощи сгонов (29) к коллектору (30), изготовленному из сваренных в замкнутую линию труб, по которому подается вода и при помощи гибких резиновых высоконапорных рукавов (32) присоединяются к коллектору (31), изготовленному из сваренных в незамкнутую линию труб, по которому подается сжатый воздух.

Устройство подключается к пожарно-оросительному трубопроводу шахты при помощи специальной вставки с фланцами (46) и быстроразъемным соединением (47), фиг. 9. К вставке присоединяется шаровой кран с быстроразъемными соединениями, к шаровому крану подключаются высоконапорные рукава с быстроразъемными соединениями. Порядок работы устройства с гидравлическими туманообразующими форсунками. Гидравлическая схема устройства представлена на фиг. 7. На глубине разработки угольного пласта более 200 м от уровня дневной поверхности статическое давление водяного столба в пожарно-оросительном трубопроводе составляет более 20 ат. Такое давление достаточно для выработки мелкодисперсного водяного тумана гидравлическими туманообразующими форсунками, применяемыми в устройстве. Расход устройством воды при использовании 10-15 форсунок на сборных коллекторах устройства составит 200-300 литров за 1 час непрерывной работы устройства. После открытия крана (38) вода из пожарно-оросительного трубопровода шахты (39) поступает по высоконапорному рукаву с быстроразъемными соединениями (26) в корпус разборного переносного фильтра для воды (37), затем проходя через фильтрующий элемент (11) очищается и поступает через шток (4) в дроссель (14), проходя через дроссель, вода снижает давление до значения оптимального для работы туманообразующих форсунок, затем по высоконапорному рукаву (15) и высоконапорному рукаву (26) с быстроразъемными соединениями вода поступает к туманообразующим гидравлическим форсункам (20), установленных на сборной рейке (32) в замкнутую линию и установленных на сборной рейке (33) в незамкнутую линию. В туманообразующих форсунках (20) вода разбивается на мелкие капли размером от 50 мкм до 100 мкм и затем выталкивается из форсунок в горную выработку в виде мелкодисперсного водяного тумана. За счет движения воздуха по горной выработке мелкодисперсный водяной туман перемещается по горной выработке, где капли тумана сталкиваются с породной и угольной пылью, в результате чего происходит осаждения породной и угольной пыли на почву выработки. По мере работы устройства, через определенное время непрерывной работы, выполняют обязательную регулярную замену фильтрующего элемента (11). Перед заменой фильтрующего элемента (11) выполняют очистку внутренней поверхности трубы (7) напором воды путем подключения высоконапорного рукава с водой к трубке (19) после открытия заглушки (12). При продвижении проходческого забоя или при продвижении очистного забоя производят перемещение фильтра, сборных коллекторов с туманообразующими форсунками и высоконапорных рукавов в направлении перемещения забоев, соответственно с монтажом или демонтажем пожарно-оросительного трубопровода (39).

Порядок работы устройства с туманообразующими пневмогидравлическими форсунками. Гидравлическая схема устройства представлена на фиг. 8. На глубине разработки угольного пласта менее 200 м от уровня дневной поверхности статическое давление водяного столба в пожарно-оросительном трубопроводе составляет менее 20 ат.. Такое давление недостаточно для эффективной выработки мелкодисперсного водяного тумана гидравлическими туманообразующими форсунками. При этом максимальное давление воды для эффективной работы пневмогидравлических туманообразующих форсунок необходимо 10 ат. Расход устройством воды при использовании 10-15 туманообразующих пневмогидравлических форсунок на коллекторах устройства составит 200-300 литров за 1 час непрерывной работы устройства при максимальном давлении воды подаваемой на форсунку 10 ат. Для работы устройства с пневмогидравлическими туманообразующими форсунками необходимо подача на форсунки очищенного от примесей сжатого воздуха и очищенной от примесей воды. После открытия крана (38) вода из пожарно-оросительного трубопровода шахты (39) поступает по высоконапорному рукаву с быстроразъемными соединениями (26) в корпус разборного переносного фильтра для воды (43), затем проходя через фильтрующий элемент (11) очищается и поступает через шток (4) в дроссель (14), проходя через дроссель, вода снижает давление до значения оптимального для работы туманообразующих пневмогидравлических форсунок, затем по высоконапорному рукаву (15) и высоконапорному рукаву (26) с быстроразъемными соединениями вода поступает к туманообразующим пневмогидравлическим форсункам (27), установленных на коллекторе (40) изготовленному из сваренных в замкнутую линию труб. Для снижения давления, подаваемого на пневмогидравлическую туманообразующую форсунку применяется регулируемый дроссель (14). Переносной разборный фильтр очистки сжатого воздуха (42) аналогичен по конструкции переносному разборному фильтру для воды (фиг. 3) подключается к магистрали подачи сжатого воздуха (44). Сжатый воздух из магистрали (44) после открытия крана (38) поступает в корпус разборного переносного фильтра (42) по высоконапорному рукаву (26) проходит через фильтрующий элемент (11) и очищается от посторонних примесей, затем поступает по высоконапорным рукавам с быстроразъемными соединениями (26) в пневмогидравлические форсунки (27). В камерах пневмогидравлических форсунок сжатый воздух при давлении от 5 ат. до 8 ат. дробит воду на капли эквивалентным диаметром до 15 мкм и затем выталкивает капли через сопло форсунки в горную выработку. За счет движения воздуха по горной выработке мелкодисперсный водяной туман перемещается по горной выработке, где капли тумана сталкиваются с породной и угольной пылью, в результате чего происходит осаждение породной и угольной пыли на почву выработки. По мере работы устройства, через определенное время непрерывной работы, выполняют обязательную регулярную замену фильтрующего элемента (11) в фильтре для воды и сжатого воздуха. Перед заменой фильтрующего элемента (11) выполняют очистку внутренней поверхности трубы (7) продувкой сжатым воздухом путем подключения высоконапорного рукава с сжатым воздухом к трубке (19) после открытия заглушки (12). При продвижении проходческого забоя или при продвижении очистного забоя производят перемещение фильтра, коллектора с туманообразующими форсунками и высоконапорных рукавов в направлении перемещения забоев, соответственно с монтажом или демонтажем пожарно-оросительного трубопровода (39) и трубопровода подачи сжатого воздуха (44).

Пример использования.

Пример 1. При проведении выработки на одной из шахт в Кузбассе по смешанному забою система орошения проходческого комбайна не позволяла эффективно подавлять угольную и породную пыль. При увеличении числа гидравлических форсунок, которые устанавливали дополнительно на проходческий комбайн пылеподавление увеличивалось незначительно, но при этом значительно возрастал расход воды, в результате чего увлажнялась и теряла прочность на сжатие почва горной выработки. Установка системы подавления породной пыли с использованием пневмогидроорошения не представлялась возможным по причине невозможности обеспечить подачу сжатого воздуха в необходимом количестве. Для решения проблемы пылеподавления в проходческом забое было смонтировано устройство УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016. Гидравлическая схема устройства представлена на фиг. 7. Устройство подключалось к участковому пожарно-оросительному трубопроводу (39). Глубина проведения выработки от дневной поверхности составляла 420 м, статическое давление воды в пожарно-оросительном трубопроводе превышало 20 ат.. На сборном в замкнутую линию коллекторе (32) устройства было установлено 7 гидравлических туманообразующих форсунок (20), на сборном в незамкнутую линию коллекторе (33) устройства было установлено 6 туманообразующих форсунок (20). Технические характеристики форсунок (20): минимальное давление воды, подаваемой на форсунку для выработки мелкодисперсного водяного тумана с средним эквивалентным диаметром капель 50 мкм составляет 10 ат; расход воды одной форсункой не превышает 20 литров за 1 час работы. Сборный коллектор (33) устанавливался на кролю выработки перпендикулярно оси выработки над перегружателем (50) комбайна (49) фиг. 10, сборный коллектор (32) подвешивался к кровле выработки на расстоянии 1 м от конца вентиляционной трубы (48). При проведении выработки проходческим комбайном (49) воздух из вентиляционной трубы (48) захватывал капли мелкодисперсного водяного тумана, который вырабатывался гидравлическими туманообразующими форсунками сборного коллектора (32) в результате чего капли водяного тумана попадали в зону резания проходческого комбайна (51) где сталкивались с частицами угольной и породной пыли, в результате чего частицы угольной и породной пыли теряли скорость и осаждались. Второй сборный коллектор (33) производил водяной туман, который вырабатывался гидравлическими туманообразующими форсунками над перегружателем (50) комбайна. Струя воздуха (52) перемешивала частицы угольной, породной пыли и мелкодисперсный водяной туман, вырабатываемый коллектором (33), в результате чего частицы угольной и породной пыли сталкивались с частицами воды и осаждались. В корпусе узла управления корпус фильтра для воды (37) был установлен нерегулируемый дроссель (36) для снижения давления воды подаваемой на туманообразующие гидравлические форсунки (20) до значения при котором достигалась оптимальная зависимость между средним эквивалентным диаметром частиц водяного тумана и расходом воды литров/час одной форсункой. Зависимость между значением давления воды, подаваемого на форсунку, значением среднего эквивалентного диаметра капель водяного тумана и расходом воды указывается производителем туманообразующих гидравлических форсунок, примененных на устройстве. В результате применения устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016 с гидравлическими туманообразующими форсунками удалось достичь значительного снижения запыленности воздуха при проведении выработки за счет увлажнения зоны резания и зоны перегружателя комбайна, при этом применение устройства не привело к значительному увлажнению почвы штрека. Применение устройства не изменило технологию проведения горной выработки и не увеличило себестоимость производства работ.

Пример 2. Для борьбы с угольной пылью при проведении выработки по углю, на глубине 160 м от уровня дневной поверхности, было применено устройство УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016 с пневмогидравлическими туманообразующими форсунками. Схема устройства представлена на фиг. 8. Устройство подключалось к участковому пожарно-оросительному трубопроводу (39). На коллекторе устройства (40), изготовленном из сваренных в замкнутую линию труб было установлено 4 туманообразующих пневмогидравлических форсунки (27). Технические характеристики форсунок (27): максимальное давление воды, подаваемой на форсунку 8 ат.; максимальное давление сжатого воздуха, подаваемого на форсунку 8 ат.; технически достижимый уровень минимального эквивалентного диаметра капель водяного тумана 15 мкм. Коллектор (40) подвешивался к кровле выработки на расстоянии 1 м от конца вентиляционной трубы (48). При проведении выработки проходческим комбайном (49) воздух из вентиляционной трубы (48) захватывал капли мелкодисперсного водяного тумана, который вырабатывался пневмогидравлическими туманообразующими форсунками коллектора (40) в результате чего капли водяного тумана попадали в зону резания (51) проходческого комбайна. Струя воздуха (52) перемешивала частицы угольной, породной пыли и мелкодисперсный водяной туман, вырабатываемый коллектором (40), в результате чего частицы угольной и породной пыли сталкивались с частицами воды и осаждались. В корпусе узла управления корпус фильтра для воды (43) был установлен регулируемый дроссель (14) для снижения давления воды подаваемой на туманообразующие пневмогидравлические форсунки (27). В корпусе узла управления корпус фильтра для сжатого воздуха (42) был установлен регулируемый дроссель (14) для снижения давления сжатого воздуха и его расхода, подаваемого на туманообразующие пневмогидравлические форсунки (27). Для получения наиболее оптимального давления воды и сжатого воздуха, подаваемого на форсунки (27) для минимального расхода воды, минимального расхода сжатого воздуха при достижении максимального пылеподавления производились замеры расхода воды, которые определялись по счетчику (45) расхода воды, при значении давления воды по манометру (41), значении давления сжатого воздуха по манометру (41). Понижение или повышение давления воды и сжатого воздуха, которые подавались на форсунки (27) осуществляли при помощи регулируемого дросселя (14). В результате, были определены оптимальные значения давления воды и сжатого воздуха, подаваемые на туманообразующие форсунки, при которых достигалась максимальная эффективность пылеподавления при минимальном расходе воды. При перемещении устройства вслед за продвижением проходческого забоя производился контроль по манометрам (41) давления воды и сжатого воздуха, подаваемого на форсунки (27) и при изменении значений давлений производилось регулирование давления при помощи дросселей (14) до оптимальных значений. В результате применения устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016 с пневмогидравлическими туманообразующими форсунками удалось достичь снижения запыленности воздуха за счет применения пневмогидроорошения зоны резания водяным туманом подаваемым свежей струей воздуха в зону резания. Применение устройства не изменило технологию проведения выработки и не увеличило себестоимость производства работ.

Краткое пояснение к чертежам.

На фиг. 1 представлен схематичный разрез регулируемого дросселя:

1. Корпус дросселя;

2. Регулировочный винт с цилиндром;

3. Технологическая заглушка.

На фиг. 2 представлен схематичный разрез сборного штока:

4. Полый шток с отверстиями для пропуска воды;

5. Цилиндрическая заглушка с наружной резьбой;

6. Полая втулка с наружной резьбой.

На фиг. 3 представлен сборочный схематичный разрез разборного переносного корпус фильтр для воды РСДФ.061152.003 в сборе с корпусом узла управления РСДФ.614337.001-01:

7. Толстостенная горячедеформированная труба;

8. Воротниковый фланец;

9. Пластина с отверстием по центру;

10. Специальная гайка;

11. Фильтрующий элемент из текстурированных пропиленовых или полиамидных нитей;

12. Заглушка воротникового фланца;

13. Г-образная муфта быстроразъемного соединения;

14. Регулируемый дроссель РСДФ.306412.001;

15. Высоконапорный рукав;

16. Муфта быстроразъемного соединения;

17. Металлическая коробка с крышками на шарнирах;

18. Петля из троса;

19. Толстостенная трубка с внутренней резьбой.

На фиг. 4 представлено схематичное изображение сборного в замкнутую линию коллектора РСДФ.306543.001 устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016:

20. Гидравлическая туманообразующая форсунка;

21. Седелка с муфтами быстроразъемного соединения;

22. Высоконапорный рукав с быстроразъемными соединениями DN 10 WP 350 bar;

23. Муфта быстроразъемного соединения угловая DN 10;

24. Муфта быстроразъемного соединения т-образная DN 10/DN12;

25. Кольцо металлическое из проката круглого AIII, диаметр проката 8 мм;

26. Высоконапорный рукав DN 12 WP 160 bar с быстроразъемными соединениями.

На фиг. 5 представлено схематичное изображение сборного в незамкнутую линию коллектора РСДФ.306543.001 устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016:

27. Заглушка муфты быстроразъемного соединения.

На фиг. 6 представлено схематичное изображение коллектора, изготовленного из сваренных в замкнутую линию труб РСДФ.306542.002 устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016:

28. Пневмогидравлическая форсунка;

29. Сгон;

30. Коллектор для воды;

31. Коллектор для сжатого воздуха;

На фиг. 7 представлена гидравлическая схема устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016 для работы с гидравлическими туманообразующими форсунками:

32. Сборный в замкнутую линию коллектор РСДФ.306543.001-01 с гидравлическими туманообразующими форсунками;

33. Сборный в незамкнутую линию коллектор РСДФ.306543.002-01 с гидравлическими туманообразующими форсунками;

34. Делитель потока;

35. Манометр ДМ2029У2-10МПа;

36. Нерегулируемый дроссель РСДФ.306412.002;

37. Переносной разборный корпус фильтр для воды РСДФ.061152.003 в сборе с корпусом узла управления РСДФ.614337.001-01;

38. Шаровой кран с быстроразъемными соединениями;

39. Пожарно-оросительный трубопровод в горной выработке.

На фиг. 8 представлена гидравлическая схема устройства УПМВТ РСДФ.612451.001 по ТУ28.25.14-007-50576573-2016 для работы с пневмогидравлическими туманообразующими форсунками:

40. Коллектор, изготовленный из сваренных в замкнутую линию труб РСДФ.306542.002 с пневмогидравлическими туманообразующими форсункам;

41. Манометр ДМ2029У2-1,6МПа;

42. Переносной разборный корпус фильтр для сжатого воздуха РСДФ.061439.001 в сборе с корпусом узла управления РСДФ.614337.001-02;

43. Переносной разборный корпус фильтр для воды РСДФ.061152.002 в сборе с корпусом узла управления РСДФ.614337.001-01;

44. Трубопровод подачи сжатого воздуха в горной выработке;

45. Счетчик расхода воды.

На фиг. 9 представлено схематичное изображение вставки с фланцами:

46. Вставка с фланцами;

47. Муфта быстроразъемного соединения.

На фиг. 10 представлено схематичное изображение плана проходческого забоя:

48. Вентиляционная труба;

49. Проходческий комбайн;

50. Перегружатель проходческого комбайна;

51. Зона резания при проведении горной выработки;

52. Направление движения воздуха в проходческом забое.

Литература.

1. RU 2477798.

2. www.lechler.de

3. RU 53722.

4. Инструкция по разработке проекта противопожарной защиты угольной шахты. РД 05-365-00.

5. Инструкция по проектированию пожарно-оросительного водоснабжения шахт. РД 05-366-00.

6. ТУ28.25.14-007-50576573-2016.

Изобретение относится к угольной промышленности, к устройству для производства водяного тумана и подаче этого тумана по горным выработкам за счет движения воздуха системы проветривания шахты. Техническим результатом является создание технически простого в обслуживании, но при этом достаточно эффективного устройства для производства водяного тумана в угольной шахте. Устройство производит водяной туман, используя статическое давление воды в пожарно-оросительном трубопроводе шахты. Для производства водяного тумана применяются туманообразующие гидравлические форсунки, туманообразующие пневмогидравлические форсунки, установленные на коллекторах, переносной разборный фильтр тонкой очистки воды в сборе с корпусом узла управления, переносной разборный фильтр тонкой очистки сжатого воздуха в сборе с корпусом узла управления, соединенные между собой рукавами высокого давления с быстроразъемными соединениями. Устройство используется для борьбы с пылью в угольных шахтах. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для выработки водяного тумана в угольной шахте, состоящее из разборного переносного фильтра очистки воды в сборе с корпусом узла управления, дросселем и манометрами, высоконапорных рукавов с быстроразъемными соединениями, коллектора с туманообразующими форсунками, подключается к пожарно-оросительному трубопроводу шахты, отличающееся тем, что корпус фильтра выполнен из толстостенной горячедеформированной трубы, к которой с одной стороны приварен воротниковой фланец, с другой стороны трубы к ней приварена пластина с круглым отверстием по центру, через которое внутрь трубы вставляется и затем приваривается к пластине полый шток с отверстиями для пропуска воды, с одной стороны штока приварена цилиндрическая заглушка с наружной резьбой, с другой стороны штока приварена полая втулка с наружной резьбой, на заглушку штока прикручивается специальная гайка, которая фиксирует фильтрующий элемент с условной тонкостью фильтрации 5 мкм, выполненный из текстурированных пропиленовых или полиамидных нитей, который насаживается на шток внутри трубы, воротниковой фланец закрывается при помощи шпилек заглушкой, в которой выполнено отверстие, в отверстие приваривается муфта быстроразъемного соединения, на втулку штока накручивается дроссель, в корпусе дросселя выполнено отверстие в виде цилиндра, в которое вкручивается винт с цилиндром, сверху пластины приварена металлическая коробка с крышками на шарнирах, которая закрывает дроссель от механических повреждений при эксплуатации фильтра в горной выработке, к трубе и к металлической коробке приварены петли из металлического троса, для очистки от загрязнения внутренней поверхности трубы корпуса фильтра и наружной поверхности фильтрующего элемента при помощи напора воды в трубу приварена толстостенная трубка с внутренней резьбой, к которой подключается высоконапорный рукав с водой, туманообразующая гидравлическая форсунка расходует для выработки водяного тумана со средним эквивалентным диаметром капель воды 50 мкм максимально 20 литров воды за 1 час работы, минимальное давление воды для работы форсунки 10 ат, форсунка устанавливается на специальной седелке с быстроразъемными соединениями, между собой седелки соединяются рукавами высокого давления с быстроразъемными соединениями в сборный коллектор в замкнутую линию или в незамкнутую линию, сборный коллектор крепится к кровле горной выработки при помощи металлических колец, кольца привариваются к седелкам, вода подается от разборного переносного фильтра в сборе с корпусом узла управления с дросселем и манометрами по высоконапорным рукавам с быстроразъемными соединениями в сборный коллектор на форсунки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для подачи водяного тумана в зону резания проходческого комбайна в проходческом забое сборный коллектор с туманообразующими гидравлическими форсунками, собранный в замкнутую линию, подвешивается к кровле выработки по центру оси вентиляционной трубы на расстоянии не более 1 м от конца вентиляционной трубы.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в трубу приварена толстостенная трубка с муфтой быстроразъемного соединения.

4. Устройство для выработки водяного тумана в угольной шахте, состоящее из разборного переносного фильтра очистки воды в сборе с корпусом узла управления, дросселем и манометрами, разборного переносного фильтра очистки сжатого воздуха в сборе с корпусом узла управления, дросселем и манометрами, высоконапорных рукавов с быстроразъемными соединениями, коллектора с туманообразующими форсунками, устройство подключается к пожарно-оросительному трубопроводу шахты и к магистрали подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что корпус фильтра для воды выполнен из толстостенной горячедеформированной трубы, к которой с одной стороны приварен воротниковой фланец, с другой стороны трубы к ней приварена пластина с круглым отверстием по центру, через которое внутрь трубы вставляется и затем приваривается к пластине полый шток с отверстиями для пропуска воды, с одной стороны штока приварена цилиндрическая заглушка с наружной резьбой, с другой стороны штока приварена полая втулка с наружной резьбой, на заглушку штока прикручивается специальная гайка, которая фиксирует фильтрующий элемент с условной тонкостью фильтрации 5 мкм, выполненный из текстурированных пропиленовых или полиамидных нитей, который насаживается на шток внутри трубы, воротниковой фланец закрывается при помощи шпилек заглушкой, в которой выполнено отверстие, в отверстие приваривается муфта быстроразъемного соединения, на втулку штока накручивается дроссель, в корпусе дросселя выполнено отверстие в виде цилиндра, в которое вкручивается винт с цилиндром, сверху пластины приварена металлическая коробка с крышками на шарнирах, которая закрывает дроссель от механических повреждений при эксплуатации фильтра в горной выработке, к трубе и к металлической коробке приварены петли из металлического троса, для очистки от загрязнения внутренней поверхности трубы корпуса фильтра и наружной поверхности фильтрующего элемента при помощи напора воды в трубу приварена толстостенная трубка с внутренней резьбой, к которой подключается высоконапорный рукав с водой, туманообразующая пневмогидравлическая форсунка расходует для выработки водяного тумана с технически достижимым минимальным эквивалентным диаметром капель воды 15 мкм максимально 20 литров воды за 1 час работы, максимальное давление воды для работы форсунки 10 ат, форсунка крепится при помощи сгонов на коллектор, изготовленный из сваренных в замкнутую линию труб, к коллектору приваривается муфта быстроразъемного соединения, к муфте подключаются высоконапорные рукава с быстроразъемными соединениями для подачи воды в коллектор от переносного фильтра очистки воды в сборе с корпусом узла управления с дросселем и манометрами, коллектор крепится к кровле горной выработки при помощи металлических колец, кольца привариваются к коллектору, для очистки сжатого воздуха применяется переносной разборный фильтр очистки воды в сборе с корпусом узла управления, дросселем и манометром, сжатый воздух от фильтра подается к туманообразующим пневмогидравлическим форсункам по высоконапорным рукавам с быстроразъемными соединениями, высоконапорные рукава подключаются к коллектору, изготовленному из сваренных в замкнутую линию труб, при помощи муфты быстроразъемного соединения, которая приварена к коллектору, от коллектора сжатый воздух подается по высоконапорным рукавам к туманообразующим пневмогидравлическим форсункам.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что для подачи водяного тумана в зону резания проходческого комбайна в проходческом забое коллектор, изготовленный из сваренных в замкнутую линию труб с туманообразующими пневмогидравлическими форсунками, подвешивается к кровле выработки по центру оси вентиляционной трубы на расстоянии не более 1 м от конца вентиляционной трубы.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что для очистки от загрязнения внутренней поверхности трубы корпуса фильтра и наружной поверхности фильтрующего элемента применяется сжатый воздух.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что коллектор для подачи сжатого воздуха изготовлен из сваренных в незамкнутую линию труб и присоединяется к коллектору для подачи воды, изготовленному из сваренных в замкнутую линию труб.