专利名称：煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体反冲式快速阻爆装置。
背景技术：
瓦斯煤尘爆炸是煤炭生产行业亟待解决的重大安全问题，开展对其预防和控制的 研究工作十分必要。“六五”以来，我国研制成功并在煤矿企业中应用的系列隔爆、抑爆装 置，根据抑爆方式的不同，可分为被动式抑爆和自动式抑爆两大类。煤矿企业采用的被动式阻隔爆技术主要有隔爆水槽、水袋和岩粉棚等。其原理是 利用爆炸冲激波自身的能量作用于预先设置在爆炸传播通道中的抑爆剂，形成一定区段的 抑爆带，扑灭随后到达的传播火焰，同时耗散冲激波能量，防止形成过高压力，达到抑爆的 目的。大量事故分析表明这些措施在事故发生时不能有效的发挥作用。例如水槽的水分 容易蒸发、缺失，需要经常冲水、换水，增加了工人的工作量。尤其是在风量大、气温高的采 区，水中易混入矿尘，造成灭火水雾因水量不足而不能有效隔断爆炸火焰的传播。回采巷道 水袋棚，按设计规定应该采用脱钩吊挂的方式，但实际应用中的水袋棚却多用铁丝拴在梁 上，使得这一被动形式的隔爆设施在动作时雾化不充分，大大降低了隔爆效果。此外，如果 阻隔爆装置的动作压力过低，即灵敏度过高，则爆炸火焰到达，距离阻隔爆装置较远处，前 驱压力波的较低冲击压力会使阻隔爆装置开始动作，在火焰到达前就释放出了抑制剂，这 样在火焰到达阻隔爆装置位置时，由于抑制剂已被提前释放，且因重力作用大部分已沉落 在巷道的底板上，只剩下悬浮在空间中浓度较低的抑制剂。虽然含有抑制剂的瓦斯气体可 能超出了爆炸极限，但由于爆炸火焰具有较高的内聚力和较好的整体性，火焰仍可能在巨 大的爆炸产物压力的推动下，穿过该区域并引爆前面的瓦斯混合气体而继续向前传播，阻 隔爆装置起不到相应的作用。如果阻隔爆装置的动作压力高于前驱压力波的压力，或阻隔 爆装置的动作延迟时间超过了火焰到达装置所需的时间。其释放的抑制剂就会降落在火焰 区后部，甚至落在火焰区之后，则未受到抑制剂影响的火焰前部就会继续向前传播，阻隔爆 装置失去阻隔爆作用。自动式抑爆技术原理是通过传感器等敏感原件及时探测爆炸信号，并通过控制单 元快速触发抑爆剂喷洒装置动作，以高压引射或爆炸喷洒等方式喷洒抑爆剂，扑灭火焰或 衰减爆炸冲激波，完成抑爆。然而对于爆轰式的高速传播过程，若依然采用上述自动式抑爆 技术，则要求有灵敏度更高的阀门和更有效的抑爆剂，在易发生瓦斯爆炸的巷道沿线建立 一系列的抑爆剂喷射装置，通过电子控制的高灵敏度阀门与巷道相通。一旦在某处出现爆 炸，其上游和下游的阀门随即自动开启，抑爆剂喷入巷道，抑制爆炸的蔓延。在现阶段，即使 技术上能满足要求，其昂贵的成本也会使绝大多数使用单位望而却步，在煤矿企业现有条 件下更是不可能实现。自动式抑爆技术同样存在难精确的控制火焰波和冲击波到达时间问 题，阻隔爆装置起到阻隔爆作用条件有限。由此可见，现有被动式抑爆设施和自动式抑爆设施由于受到井下环境的限制，出 现了各种未预期的问题，尤其对弱爆炸(压力低)和较强的爆炸(压力高)抑爆效果极不理想，影响了瓦斯爆炸控制技术的可靠性。另外，现有的被动式抑爆设施和自动式抑爆均为 一次性抑爆装置，不具备重复作用性，对井下爆炸后的二次爆炸或多次爆炸事故失去抑爆 作用。
发明内容
本发明是为了解决现有的煤矿采掘工作面内无法有效的阻止爆炸产生的冲击波 及火焰的问题，从而提供一种煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置。煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，它包括支撑框架、阻爆门、阻爆板、两 扇阻爆窗、横梁、竖悬梁、电磁衔铁、弹簧和控制系统，支撑框架通过横梁分为上、下两个部 分，阻爆板的左侧边固定在支撑框架下部分的左侧边上，所述阻爆板的右侧边、横梁和支撑 框架的右侧边形成门框，阻爆门与所述门框铰接；竖悬梁的顶端与支撑框架顶端下沿的中 部活动连接，竖悬梁的另一端与横梁的上表面接触；支撑框架的上部分通过竖悬梁分为左、 右两个部分，所述两扇阻爆窗分别铰接在竖悬梁的左、右两侧；且其铰接件上设置有电磁衔 铁和弹簧；控制系统包括控制模块、紫外线感应器和气体产生装置，紫外线感应器的感应信 号输出端与控制模块的感应信号输入端连接，控制模块的控制信号输出端与气体产生装置 的控制信号输入端连接；所述气体产生装置设置在阻爆门开启面处。有益效果本发明在爆炸发生时，阻爆门和阻爆窗同时关闭，能够有效地阻止爆炸 产生的爆炸波及火焰。并且可以将多个阻爆装置分别设置在煤矿井下巷道的不同部位从而 实现联合阻爆，阻隔爆效果更好。本发明具有阻爆门和阻爆窗的闭合动作快速，阻隔爆性能 强的优点。
图1是本发明的结构示意图2是本发明的控制部分的原理示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1和图2说明本具体实施方式
，煤矿采掘工作面气体反冲 式快速阻爆装置，它包括支撑框架1、阻爆门2、阻爆板3、两扇阻爆窗4、横梁5、竖悬梁6、电 磁衔铁14、弹簧15和控制系统，支撑框架1通过横梁5分为上、下两个部分，阻爆板3的左 侧边固定在支撑框架1下部分的左侧边上，所述阻爆板3的右侧边、横梁5和支撑框架1的 右侧边形成门框，阻爆门2与所述门框铰接；竖悬梁6的顶端与支撑框架1顶端下沿的中部 活动连接，竖悬梁6的另一端与横梁5的上表面接触；支撑框架1的上部分通过竖悬梁6分 为左、右两个部分，所述两扇阻爆窗4分别铰接在竖悬梁6的左、右两侧；且其铰接件上设置 有电磁衔铁14和弹簧15 ；控制系统包括控制模块11、紫外线感应器12和气体产生装置13， 紫外线感应器12的感应信号输出端与控制模块11的感应信号输入端连接，控制模块11的 控制信号输出端与气体产生装置13的控制信号输入端连接；所述气体产生装置13固定在 阻爆门2开启面处，可以设置在阻爆门2开启面侧的巷道壁上。电磁衔铁14用于控制弹簧15保持压缩状态。本实施方式在使用时，通过多个固定件16固定在煤矿井下的巷道中。
本实施方式中的弹簧15套在竖悬梁6上，当两扇阻爆窗4开启时，两扇阻爆窗4 的开启面将弹簧15压缩，弹簧15的两端展开搭接在阻爆窗4的开启面上。阻爆门2与门 框的铰接件上也设置有电磁衔铁14和弹簧15，弹簧15的一端搭接在阻爆门2的开启面上， 另一端搭接在阻爆门2侧面的巷道壁上。当阻爆期间发生爆炸时，紫外线感应器12接收信 号，并将信号传输给控制模块11，控制仪控制电磁衔铁开关14失去磁性，弹簧15恢复伸长 使阻爆窗4和阻爆门2快速闭合，同时控制模块11将信息传递给气体产生装置13，驱动气 体产生装置13中的燃气剂迅速释放出大量的气体，进行气体动力作用，使阻爆门2快速闭 合，撞击防撞衬垫7，此时完成一次气体反冲式快速阻爆装置动作。阻爆过程前，若有绞车或 人员通过，紫外线感应器12接收到信号并传递给控制模块11使产气装置处于不爆状态，阻 爆门2仍处于原状态，当绞车通过后，紫外线感应器12再次接收信号，并再次发给控制模块 11，控制模块11控制气体产生装置13进行气体动力作用，驱动阻爆门2快速闭合，从而完 成一次避危险阻爆动作。本实施方式中对弱爆炸(压力低)和较强的爆炸(压力高)抑爆效果均很理想， 提高了瓦斯爆炸控制技术的可靠性。并且本发明对井下爆炸后的二次爆炸或多次爆炸事故 仍然具有抑爆作用。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的煤矿采掘工作面气体 反冲式快速阻爆装置的区别在于，阻爆门2由泡沫陶瓷基层21和铁丝网层22组成，所述铁 丝网层22覆盖并固定在泡沫陶瓷基层21的内、外两个面上。本实施方式中，阻爆板3与阻爆门2的材料相同。本实施方式中煤矿瓦斯、煤尘自动阻隔爆装置的作用是消除瓦斯、煤尘爆炸时的 火焰锋面高温灼烧、冲击波超压破坏和井巷有毒有害气体的危害和影响，同时应具备重复 作用及使用性，能够对井下爆炸后的二次爆炸或多次爆炸发挥阻隔爆作用。鉴于泡沫陶瓷 具有火焰淬熄作用和冲击波消减作用，因此利用其特点进行阻隔瓦斯爆炸火焰和冲击波的 传播。将爆炸火焰抑制在爆炸局部区域内，防止灾害扩大。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一或二所述的煤矿采掘工作面 气体反冲式快速阻爆装置的区别在于，它还包括N个防撞衬垫7，所述N个防撞衬垫7分布 并固定在阻爆板3的右侧边上，所述N为正整数。本实施方式中的防撞衬垫7为紫铜防撞衬垫。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
三所述的煤矿采掘工作面气体 反冲式快速阻爆装置的区别在于，它还包括可前后摆动的摆动电机19，所述可前后摆动的 摆动电机19的摆动轴与竖悬梁6接触；所述可前后摆动的摆动电机19的控制信号输入端 与控制模块11的控制信号输出端连接。本实施方式中所述的可前后摆动的摆动电机19制动竖悬梁上下动作，使支撑框 架1的上部实现全开启，方便大型设备的运输。
具体实施方式
五、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二或四所述的煤矿采掘工 作面气体反冲式快速阻爆装置的区别在于，它还包括限位开关20，所述限位开关20设置在 阻爆门2的开启路径上，所述限位开关20的限位信号输出端与控制模块11的限位信号输 入端。
具体实施方式
六、本具体实施方式
与具体实施方式
五所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置的区别在于，它还包括两个锁紧插销，所述横梁5上开有两个通孔，所 述两个通孔分别位于竖悬梁6的两侧，两个锁紧插销18的末端分别穿过两个通孔将横梁5 锁紧在两个阻爆窗4的下沿。横梁5为能够从中间拆分成两部分的结构。本实施方式中，横梁5还可以上设有控制按钮，用于控制阻爆窗的开启动或关闭 状态。本实施方式中，当运输大型机件时，将横梁5上的锁紧插销18打开，将限位横梁5 从中间拆开，并展开置于巷道壁一侧，所述两个锁紧插销18可以系在一根拉绳上，通过拉 绳拉动，使两个锁紧插销18脱落。根据需要使摆动电机19控制竖梁6向上运动，使支撑框 架1的上部完全打开，保证大型机件通过。
具体实施方式
七、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二、四或六所述的煤矿采掘 工作面气体反冲式快速阻爆装置的区别在于，它还包括可伸缩密封装置17，所述可伸缩密 封装置17设置在支撑框架1的上。本实施方式用于在密封框架1与巷道接触边缘的空隙，以免爆炸时有火焰通过。
具体实施方式
八、本具体实施方式
与具体实施方式
七所述的煤矿采掘工作面气体 反冲式快速阻爆装置的区别在于，阻爆窗4中上开有风筒口 8，用于风筒的通过。
具体实施方式
九、本具体实施方式
与具体实施方式
一、二、四、六或八所述的煤矿 采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置的区别在于，阻爆板3上开有M个管线通过孔9，所述 M为正整数。本实施方式中，根据需要开设有多个管线通过孔9，用于巷道内的管线的通过。
具体实施方式
十、本具体实施方式
与具体实施方式
九所述的煤矿采掘工作面气体 反冲式快速阻爆装置的区别在于，阻爆板3上开有开切通口 10。
权利要求
1.煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征是它包括支撑框架(1)、阻爆门 ⑵、阻爆板(3)、两扇阻爆窗(4)、横梁(5)、竖悬梁(6)、电磁衔铁(14)、弹簧(15)和控制 系统，支撑框架(1)通过横梁( 分为上、下两个部分，阻爆板(3)的左侧边固定在支撑框 架(1)下部分的左侧边上，所述阻爆板(3)的右侧边、横梁( 和支撑框架(1)的右侧边形 成门框，阻爆门( 与所述门框铰接；竖悬梁(6)的顶端与支撑框架(1)顶端下沿的中部 活动连接，竖悬梁(6)的另一端与横梁(5)的上表面接触；支撑框架(1)的上部分通过竖 悬梁(6)分为左、右两个部分，所述两扇阻爆窗(4)分别铰接在竖悬梁(6)的左、右两侧；且 其铰接件上设置有电磁衔铁(14)和弹簧(1 ；控制系统包括控制模块(11)、紫外线感应器 (12)和气体产生装置(13)，紫外线感应器(1 的感应信号输出端与控制模块(11)的感应 信号输入端连接，控制模块(11)的控制信号输出端与气体产生装置(1 的控制信号输入 端连接；所述气体产生装置(13)设置在阻爆门(2)开启面处。
2.根据权利要求1所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于阻爆 门O)由泡沫陶瓷基层和铁丝网层0 组成，所述铁丝网层0 覆盖并固定在泡沫 陶瓷基层的内、外两个面上。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于 它还包括N个防撞衬垫(7)，所述N个防撞衬垫(7)分布并固定在阻爆板(3)的右侧边上， 所述N为正整数。
4.根据权利要求3所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于它还 包括可前后摆动的摆动电机(19)，所述可前后摆动的摆动电机(19)的摆动轴与竖悬梁(6) 接触；所述可前后摆动的摆动电机(19)的控制信号输入端与控制模块(11)的控制信号输 出端连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在 于它还包括限位开关(20)，所述限位开关OO)设置在阻爆门(2)的开启路径上，所述限位 开关OO)的限位信号输出端与控制模块(11)的限位信号输入端。
6.根据权利要求5所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于它还 包括两个锁紧插销，所述横梁( 上开有两个通孔，所述两个通孔分别位于竖悬梁(6)的两 侧，两个锁紧插销的末端分别穿过两个通孔将横梁( 锁紧在两个阻爆窗(4)的下沿。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征 在于它还包括可伸缩密封装置(17)，所述可伸缩密封装置(17)设置在支撑框架(1)上。
8.根据权利要求7所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于阻爆 窗中上开有风筒口(8)。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特 征在于阻爆板(3)上开有M个管线通过孔(9)，所述M为正整数。
10.根据权利要求9所述的煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，其特征在于阻 爆板⑶上开有开切通口(10)。
全文摘要
煤矿采掘工作面气体反冲式快速阻爆装置，涉及一种气体反冲式快速阻爆装置。它解决现有的煤矿采掘工作面内无法有效的阻止爆炸产生的冲击波及火焰的问题。它设置有阻爆门和两扇阻爆窗，在发生爆炸时，通过控制系统控制阻爆门和两扇阻爆窗闭合，从而起到阻隔爆炸的效果。本发明型适用于煤矿的巷道中。
文档编号E21F17/12GK102061929SQ20101055316
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者姜天文, 孙建华, 张锦鹏, 李万武, 李艳霞, 舒彦民, 赵建华, 赵益, 邢书仁, 魏春荣 申请人:黑龙江科技学院