(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111608063.1 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 高瑞　林永清　刘宏杰　张文阳　 刘大江　张小荣　曹远威　 (74)专利代理 机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 14110 代理人 任林芳 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E21F 5/04(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方 法 (57)摘要 本发明涉及煤矿综掘工作面粉尘防治体系 技术领域， 具体是一种综掘工作面全空间智能化 综合除尘方法。 S1： 实地调研巷道宽度L、 巷道高 度H以及掘进机的截割深度， S2： 实地调研得到综 掘工作面的通风方式、 风量以及风筒的出口位 置， S3： 根据掘进机一个循环作业进尺的三维空 间体积及综掘工作面通风方式， 建立数值模型， S4： 在综掘工作面连续推进的数值模型中， 模拟 并统计区域A1和区域A2， S5： 综掘工作面掘进机 一个循环作业进尺条件下， 布置喷头位置、 设计 喷头的工艺参数。 S6： 在喷头旁布置呼吸性粉尘 质量浓度监测仪， 实时监测呼吸性粉尘质量浓度 的变化。 S7： 掘进机开始第一个循环作业， 喷头作 业开始， 直至第一个喷雾 循环作业结束。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114297794 A 2022.04.08 CN 114297794 A 1.一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法， 其特 征在于： 包括以下步骤， S1： 实地调研巷道 （1） 宽度L、 巷道 （1） 高度H以及掘进机 的截割深度， 计算巷道 （1） 断面 面积和掘进机一个 循环作业进尺的三维空间体积； S2： 实地调研得到综掘工作面的通风方式、 风量以及风筒的出口位置， 确定风流走向以 及风速 （3） S1m/s； S3： 根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式， 建立数值 模型， 模拟掘进机一个循环作业进尺条件下粉尘的扩散规律， 粉尘粒度 r μm与呼吸性粉尘扩 散质量浓度bmg/m3分布； S4： 在综掘工作面连续推进的数值模型中， 模拟并统计区域Ai， 其中区域A1是呼吸性粉 尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度 2.5 mg/m3的区域， 区域A2是粉尘粒度r μ m≤其自然沉降粒度10 0 μm的区域； S5： 在综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下， 布置喷头位置、 设计喷头的工艺参 数； S6： 在喷头旁布置呼吸性粉尘质量浓度监测仪 （5） ， 实时监测呼吸性粉尘质量浓度的变 化； S7： 掘进机开始第一个循环作业进尺， 若检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准 呼吸性粉尘质量浓度2.5  mg/m3时， 喷头喷雾作业开始， 经过时间0~300 s， 粉尘质量浓度监 测仪检测到呼吸性粉尘扩 散质量浓度bmg/m3＜标准呼吸性粉尘质量浓度2.5  mg/m3时， 喷头 喷雾作业停止， 第一次循环喷雾作业结束； S8： 综掘工作面掘进机继续向前截割， 依照掘进机第 一个循环作业进尺时的除尘流程， 进行第二次循环喷雾作业， 依此进行全空间智能化综合除尘。 2.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法， 其特征在于： 所述的 步骤S5中， 结合呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5  mg/m3的 区域A1； 粉尘粒度r μm≤其自然沉降粒度10 0 μm的区域A2； 在区域空间Ai内布置喷头4。 3.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法， 其特征在于： 所述的 步骤S5中， 喷头 （4） 注水压力8~12 MPa使喷头产生的雾滴粒径C在15~70 μm范围内并能满足： 4r≤C≤10r。 4.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法， 其特征在于： 所述的 步骤S5中， 喷头 （4） 的扩散半径为Mm， 其中M≥max{L,H}。 5.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法， 其特征在于： 所述的 步骤S5中， 喷头 （4） 喷孔直径D与其射出的液滴速度S2m/s成反比关系， 选取喷孔直径为0.8~ 2 mm的喷头， 在满足注水压力8~12 MPa的前提下， 使液滴速度S2m/s与风速 （3） S1m/s的相对 速度S=|S1‑S2|≥35m/s。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114297794 A 2一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方 法 技术领域 [0001]本发明涉及煤矿综掘工作面粉尘防治体系技术领域， 具体是一种综掘工作面全空 间智能化综合除尘方法。 背景技术 [0002]综掘工作面目前主要采用掘进机掘进， 负压风筒抽 出式通风， 采用外高压喷雾降 尘， 在掘进工作面、 锚喷支护作业点以及装、 运、 卸煤皮带产生大量粉尘， 煤尘具有自燃性， 煤尘爆炸的破坏性 强， 造成的灾难是不可挽回的。 产生的粉尘中呼吸性粉尘危害 更为严重， 作业人员长期 接触呼吸性粉尘， 吸入的粉尘会沉积在肺部， 引发弥漫性肺纤维化， 从而导致 尘肺病。 [0003]目前， 综掘工作面 防降尘技术已经不能完全满足我国煤矿的需要， 亟待开发推广 更高效的防降尘技术， 如在高瓦斯、 大风量的工作面， 现有的除尘设备在处理风速配套方面 存在缺陷;综掘工作面设计时没有同时考虑控尘、 除尘设备的安装要求。 [0004]目前， 粉尘监测技术滞后。 我国呼吸性粉尘连续监测技术尚属空白， 无法对作业场 所的呼吸性粉 尘污染状况进行连续实时监测， 构建适合我国国情的尘肺病预警系统存在困 难， 对作业人员的健康难以提供及时保障。 发明内容 [0005]本发明的目的在于克服现有技术中的除尘设备在处理风速配套方面存在缺陷， 克 服呼吸性粉尘连续监测技术尚属空白的问题， 提供一种综掘工作面全空间智能化综合除尘 方法。 [0006]本发明采取以下技术方案： 一种 综掘工作面全空间智能化综合 除尘方法， 包括以 下步骤： S1： 实地调研巷道宽度L、 巷道高度H以及掘进机的截割深度， 计算巷道断面面积和 掘进机一个 循环作业进尺的三维空间体积。 [0007]S2： 实地调研得到综掘工作面的通风方式、 风量以及风筒的出口位置， 确定风流走 向以及风速S1m/s。 [0008]S3： 根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式， 建立 数值模型， 模拟掘进机一个循环作业进尺条件下粉尘的扩散规律， 粉尘粒度 r μm与呼吸性粉 尘扩散质量浓度bmg/m3分布。 [0009]S4： 在综掘工作面连续推进的数值模型中， 模拟并统计区域Ai， 其中区域A1是呼吸 性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度 2.5 mg/m3的区域， 区域A2是粉尘粒 度r μm≤其自然沉降粒度10 0 μm的区域。 [0010]S5： 综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下， 布置喷头位置、 设计喷头的工艺 参数。 [0011]（1） 喷头布置位置的选择：说　明　书 1/3 页 3 CN 114297794 A 3