煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统的制作方法
【专利摘要】煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，包括冲击波感应器、气囊、充气装置、喷水装置、上部滑座、伸缩杆、下部滑座、水平杆、上部轨道、下部轨道、喷水管，冲击波传感器与气囊内的充气系统和喷水装置相连接，气囊顶部两端与上部滑座相连接，气囊下端与伸缩杆下端相连接，伸缩杆顶端与上部滑座连接，伸缩杆可与下部滑座对接，左右两侧的上部滑座通过水平杆连接，相邻上部滑座之间以及相邻下部滑座通过弹簧相连接，喷水管设在上部轨道和下部轨道内并与喷水装置相连接。本发明隔绝性能好，安全可靠，自动化程度高，可有效防止瓦斯爆炸进一步传播，消除或控制瓦斯爆炸对其他巷道的影响，防止煤矿重大灾害事故的发生，实现煤矿的安全生产。
【专利说明】煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿防瓦斯爆炸安全治理【技术领域】，具体涉及一种煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国煤矿以井工开采为主，70%的矿井为瓦斯矿井。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成份为O 2 6%?10%，N 2 82%?88%，CO 2 4%?8%，C02%?4%。如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。矿井一旦发生火灾或瓦斯爆炸事故会给矿井带来巨大经济损失和职工人身危险，灾害发生后控制灾害的进一步扩大是最为主要的任务，通常采取的措施就是快速封闭灾害区域内的目标巷道，灾害区域内因缺氧而使火灾熄灭、瓦斯缺氧而不再爆炸，从而使灾害范围得到有效控制。
[0003]传统的防止火灾及瓦斯爆炸范围扩大到的措施是在灾害范围内的目标巷道内快速构筑防火墙，以封闭灾害区域。如果构筑期间发生二次瓦斯爆炸极易造成人员伤害，火灾产生的一氧化碳极易造成回风侧的人员中毒。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、自动化程度高、隔绝封堵效果好、安全可靠的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，包括冲击波感应器1、上部轨道11、下部轨道12和喷水装置4,上部轨道11和下部轨道12分别水平设有两根且上下对应布置，上部轨道11和下部轨道12内部均设有与喷水装置4连接的喷水管13，每根上部轨道11上滑动连接有至少三个上部滑座6，相邻两个上部滑座6之间设有穿套在上部轨道11上的上部弹簧10，每根下部轨道12上滑动连接有至少三个下部滑座8，相邻两个下部滑座8之间设有穿套在下部轨道12上的下部弹簧14，上部弹簧10和下部弹簧14的长度相等，上部滑座6和下部滑座8均一一上下对应设置；每个上部滑座6下表面均垂直设有一根与下部滑座8垂直对应的伸缩杆7,下部滑座8上表面设有用于伸缩杆7下端插入的凹槽，两根上部轨道11上左右对应的两个上部滑座6之间均连接有一个气囊2，气囊2由内外两层结构组成，伸缩杆7下端与气囊2底部固定连接，每个气囊2内均设有充气装置3，冲击波感应器I设在分别通过数据信号线与充气装置3和喷水装置4连接。
[0006]所述气囊2的内层由内涂橡胶的尼龙纤维制成，气囊2的外层由高强陶瓷纤维制成，每个气囊2上均设有一个安全阀5。
[0007]所述上部轨道11和下部轨道12的表面粗糙，上部滑座6沿上部轨道11滑动时具有滑动摩擦力，下部滑座8沿下部轨道12滑动时具有滑动摩擦力。
[0008]所述充气装置3包括点火器、引爆管、氮化钠加氧化剂和压缩氮气。
[0009]所述上部轨道11和下部轨道12的长度方向为前后方向，喷水管13前端开口并设有喷头15，四根喷水管13前端均向内侧折弯；冲击波感应器I设在喷水管13的前方。
[0010]两根上部轨道11上左右对应的两个上部滑座6之间通过水平杆9连接。
[0011]还包括设在喷水管13的后方的手动开关17，手动开关17分别通过信号控制线与充气装置3和喷水装置4连接。
[0012]采用上述技术方案，本发明的具体操作过程为:
(1)、首先需要了解本矿井瓦斯爆炸的主要分布地点，在瓦斯爆炸经过的主要目标巷道安装本发明；
(2)、在目标巷道的顶部和底部分别铺设上部轨道和下部轨道，并将上部滑座、下部滑座和弹簧等间距安放在上部轨道和下部轨道上；
(3)、将伸缩杆与上部滑座相焊接，并向下伸长校对下部滑座上表面凹槽的位置，使其相对接；
(4)、将气囊的上端与上部滑座相连接，下端与伸缩杆下端相连接，然后将伸缩杆变成收缩状态，使气囊收缩在目标巷道顶部；
(5)、将冲击波感应器布置在瓦斯易发生爆炸的区域，并分别与充气装置、喷水装置相连接，并把喷水装置分别与上部轨道和下部轨道中的喷水管相连接；
(6)、当冲击波感应器感应到瓦斯爆炸产生的冲击波时，冲击波感应器将信号分别传输到充气装置和喷水装置上，使气囊快速充气膨胀，带动伸缩杆与下部滑座相连接，将整个目标巷道完全封堵，同时使喷水装置工作，通过喷水管前端的喷头向气囊前端喷水，形成水雾，防止瓦斯爆炸产生的高温气体对气囊产生破坏，目标巷道内若干个气囊将目标巷道封堵，从而完成整个封堵过程；如果矿工在实际生产过程中遇到冲击波，可以打开手动开关，使气囊进行正常工作。
[0013]Cl)、定期对上述装置进行检测和维修。
[0014]下部轨道沿目标巷道地面铺设，上部轨道设置在目标巷道顶部内壁，冲击波感应器设置在目标巷道内的瓦斯突出煤层处，当冲击波感应器感应到瓦斯爆炸产生的冲击波，将信号传递给气囊内的充气装置，同时把信号传递给喷水装置，使喷水装置向喷水管供水。
[0015]充气装置的点火装置点燃引爆管，使氮化钠加氧化剂燃烧生成氮气流，同时释放压缩氮气，使气囊快速膨胀。气囊向下膨胀，带动伸缩杆伸长，直到伸缩杆下端插入到下部滑座的凹槽内，此时气囊已经将目标巷道截面封堵，水平杆将左右两个上部滑座连接为一体，确保上部滑座在滑动过程中不会偏斜，伸缩杆将上部滑座和下部滑座连接为一体，在冲击波的作用下，由于上部轨道和下部轨道表面粗糙，上部滑座和下部滑座分别在上部轨道和下部轨道滑滑动并产生摩擦内能，使冲击波的能量下降。
[0016]气囊的内层由内涂橡胶的尼龙纤维制成，气囊的外层由高强陶瓷纤维制成，可以承受较大的冲击波。
[0017]安全阀设在气囊上，可在气囊受压过大时进行一定的排气，防止气囊爆炸。
[0018]上部滑座和下部滑座分别位于上部轨道和下部轨道上，可在冲击波的作用下滑动并产生摩擦内能，使冲击波的能量下降。
[0019]上部轨道和下部轨道内设有喷水管，喷水管前端的喷头产生的水喷洒到目标巷道中形成水雾，防止瓦斯爆炸产生的高温气体对气囊产生破坏。
[0020]弹簧在上部滑座沿上部轨道和下部滑座沿下部滑座滑动过程中收缩产生弹性势能，使冲击波的能量下降。
[0021]本发明的有益效果是:结构简单、强度高、可大体积封堵、工艺简便、安全可靠、隔绝性好、封堵速度快的特点，满足安全高效封堵的要求，广泛用于煤矿瓦斯爆炸的治理。本发明位于控制瓦斯扩散的主要目标巷道中，可有效防止瓦斯爆炸进一步传播，消除或控制瓦斯爆炸对其他目标巷道的影响，防止煤矿重大灾害事故的发生，实现煤矿的安全生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明沿目标巷道布置的断面结构示意图；
图2是本发明的的气囊膨胀后的断面结构示意图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明沿目标巷道方向的结构示意图；
图5是本发明的伸缩杆分别与上部滑座和下部滑座连接的立体结构示意图；
图中:1-冲击波感应器，2-气囊，3-充气装置，4-喷水装置，5-安全阀，6-上部滑座，
7-伸缩杆，8-下部滑座，9-水平杆，10-上部弹簧，11-上部轨道，12-下部轨道，13-喷水管，14-下部弹簧，15-喷头，16-目标巷道，17-手动开关。
【具体实施方式】
[0023]如图1?图5所示，本发明的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，包括冲击波感应器1、上部轨道11、下部轨道12和喷水装置4，上部轨道11和下部轨道12分别水平设有两根且上下对应布置，上部轨道11和下部轨道12内部均设有与喷水装置4连接的喷水管13，每根上部轨道11上滑动连接有至少三个上部滑座6，相邻两个上部滑座6之间设有穿套在上部轨道11上的上部弹簧10，每根下部轨道12上滑动连接有至少三个下部滑座8，相邻两个下部滑座8之间设有穿套在下部轨道12上的下部弹簧14，上部弹簧10和下部弹簧14的长度相等，上部滑座6和下部滑座8均一一上下对应设置；每个上部滑座6下表面均垂直设有一根与下部滑座8垂直对应的伸缩杆7，下部滑座8上表面设有用于伸缩杆7下端插入的凹槽，两根上部轨道11上左右对应的两个上部滑座6之间均连接有一个气囊2，气囊2由内外两层结构组成，伸缩杆7下端与气囊2底部固定连接，每个气囊2内均设有充气装置3，冲击波感应器I设在分别通过数据信号线与充气装置3和喷水装置4连接。
[0024]所述气囊2的内层由内涂橡胶的尼龙纤维制成，气囊2的外层由高强陶瓷纤维制成，每个气囊2上均设有一个安全阀5。
[0025]所述上部轨道11和下部轨道12的表面粗糙，上部滑座6沿上部轨道11滑动时具有滑动摩擦力，下部滑座8沿下部轨道12滑动时具有滑动摩擦力。
[0026]所述充气装置3包括点火器、引爆管、氮化钠加氧化剂和压缩氮气。
[0027]所述上部轨道11和下部轨道12的长度方向为前后方向，喷水管13前端开口并设有喷头15，四根喷水管13前端均向内侧折弯；冲击波感应器I设在喷水管13的前方。
[0028]两根上部轨道11上左右对应的两个上部滑座6之间通过水平杆9连接。
[0029]还包括设在喷水管13的后方的手动开关17，手动开关17分别通过信号控制线与充气装置3和喷水装置4连接。
[0030]本发明的具体操作过程为: (1)、首先需要了解本矿井瓦斯爆炸的主要分布地点，在瓦斯爆炸经过的主要目标巷道16安装本发明；
(2)、在目标巷道16的顶部和底部分别铺设上部轨道11和下部轨道12，并将上部滑座6、下部滑座8和弹簧等间距安放在上部轨道11和下部轨道12上；
(3)、将伸缩杆7与上部滑座6相焊接，并向下伸长校对下部滑座8上表面凹槽的位置，使其相对接；
(4)、将气囊2的上端与上部滑座6相连接，下端与伸缩杆7下端相连接，然后将伸缩杆7变成收缩状态，使气囊2收缩在目标巷道16顶部；
(5)、将冲击波感应器I布置在瓦斯易发生爆炸的区域，并分别与充气装置3、喷水装置4相连接，并把喷水装置4分别与上部轨道11和下部轨道12中的喷水管13相连接；
(6)、当冲击波感应器I感应到瓦斯爆炸产生的冲击波时，冲击波感应器I将信号分别传输到充气装置3和喷水装置4上，使气囊2快速充气膨胀，带动伸缩杆7与下部滑座8相连接，将整个目标巷道16完全封堵，同时使喷水装置4工作,通过喷水管13前端的喷头15向气囊2前端喷水，形成水雾，防止瓦斯爆炸产生的高温气体对气囊2产生破坏，目标巷道
16内若干个气囊2将目标巷道16封堵，从而完成整个封堵过程；如果矿工在实际生产过程中遇到冲击波，可以打开手动开关17，使气囊2进行正常工作。
[0031 ] Cl)、定期对上述装置进行检测和维修。
[0032]下部轨道12沿目标巷道16地面铺设，上部轨道11设置在目标巷道16顶部内壁，冲击波感应器I设置在目标巷道16内的瓦斯突出煤层处，当冲击波感应器I感应到瓦斯爆炸产生的冲击波，将信号传递给气囊2内的充气装置3，同时把信号传递给喷水装置4，使喷水装置4向喷水管13供水。
[0033]充气装置3的点火装置点燃引爆管，使氮化钠加氧化剂燃烧生成氮气流，同时释放压缩氮气，使气囊2快速膨胀。气囊2向下膨胀，带动伸缩杆7伸长，直到伸缩杆7下端插入到下部滑座8的凹槽内，此时气囊2已经将目标巷道16截面封堵，水平杆9将左右两个上部滑座6连接为一体，确保上部滑座6在滑动过程中不会偏斜，伸缩杆7将上部滑座6和下部滑座8连接为一体，在冲击波的作用下，由于上部轨道11和下部轨道12表面粗糙，上部滑座6和下部滑座8分别在上部轨道11和下部轨道12滑滑动并产生摩擦内能，使冲击波的能量下降。
[0034]气囊2的内层由内涂橡胶的尼龙纤维制成，气囊2的外层由高强陶瓷纤维制成，，可以承受较大的冲击波。
[0035]安全阀5设在气囊2上，可在气囊2受压过大时进行一定的排气，防止气囊2爆炸。
[0036]上部滑座6和下部滑座8分别位于上部轨道11和下部轨道12上，可在冲击波的作用下滑动并产生摩擦内能，使冲击波的能量下降。
[0037]上部轨道11和下部轨道12内设有喷水管13，喷水管13前端的喷头产生的水喷洒到目标巷道16中形成水雾，防止瓦斯爆炸产生的高温气体对气囊2产生破坏。
[0038]弹簧(上部弹簧10和下部弹簧14)在上部滑座6沿上部轨道和下部滑座8沿下部滑座8滑动过程中收缩产生弹性势能，使冲击波的能量下降。
[0039]以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:包括冲击波感应器(I)、上部轨道(11)、下部轨道(12)和喷水装置(4)，上部轨道(11)和下部轨道(12)分别水平设有两根且上下对应布置，上部轨道(11)和下部轨道(12)内部均设有与喷水装置(4)连接的喷水管(13)，每根上部轨道(11)上滑动连接有至少三个上部滑座(6)，相邻两个上部滑座(6)之间设有穿套在上部轨道(11)上的上部弹簧(10)，每根下部轨道(12)上滑动连接有至少三个下部滑座(8)，相邻两个下部滑座(8)之间设有穿套在下部轨道(12)上的下部弹簧(14)，上部弹簧(10)和下部弹簧(14)的长度相等，上部滑座(6)和下部滑座(8)均一一上下对应设置；每个上部滑座(6)下表面均垂直设有一根与下部滑座(8)垂直对应的伸缩杆(J)，下部滑座(8)上表面设有用于伸缩杆(7)下端插入的凹槽，两根上部轨道(11)上左右对应的两个上部滑座(6)之间均连接有一个气囊(2)，气囊(2)由内外两层结构组成，伸缩杆(7)下端与气囊(2)底部固定连接，每个气囊(2)内均设有充气装置(3)，冲击波感应器(I)设在分别通过数据信号线与充气装置(3)和喷水装置(4)连接。
2.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:所述气囊(2)的内层由内涂橡胶的尼龙纤维制成，气囊(2)的外层由高强陶瓷纤维制成，每个气囊(2)上均设有一个安全阀(5)。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:所述上部轨道(11)和下部轨道(12)的表面粗糙，上部滑座(6)沿上部轨道(11)滑动时具有滑动摩擦力，下部滑座(8 )沿下部轨道(12 )滑动时具有滑动摩擦力。
4.根据权利要求1或2所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:所述充气装置(3 )包括点火器、引爆管、氮化钠加氧化剂和压缩氮气。
5.根据权利要求1或2所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:所述上部轨道(11)和下部轨道(12)的长度方向为前后方向，喷水管(13)前端开口并设有喷头(15)，四根喷水管(13)前端均向内侧折弯；冲击波感应器(I)设在喷水管(13)的前方。
6.根据权利要求1或2所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:两根上部轨道(11)上左右对应的两个上部滑座(6)之间通过水平杆(9)连接。
7.根据权利要求1或2所述的煤矿瓦斯爆炸快速封堵系统，其特征在于:还包括设在喷水管(13)的后方的手动开关(17)，手动开关(17)分别通过信号控制线与充气装置(3)和喷水装置(4)连接。
【文档编号】E21F17/107GK104454002SQ201410569514
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】夏大平, 侯斌, 吴海勇, 田地, 孔德龙, 罗源, 陈山来, 司青 申请人:河南理工大学