专利名称：矿井下自然灾害模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采矿生产过程中井下自然灾害的模拟演示系统。
背景技术：
矿井下的工作条件非常复杂。即使目前采矿生产过程的机械化程度已经普遍有所提高，但是自然灾害造成的人身事故尤其是多人伤亡的矿难仍然时有发生。为了把矿井下事故的发生率以及事故造成的人身伤害降到最低，中华人民共和国矿山安全法中专门规定了“矿山企业必须对职工进行安全教育、培训；未经安全教育、培训的，不得上岗作业…”。矿山安全法中还专门对矿山企业安全生产的特种作业人员以及矿长等人员的培训、考核作了规定。但是目前矿山企业对职工的安全教育和灾害预防培训，尤其是面对灾害的个人防护知识培训仅仅采用课堂授课、影像资料放映以及文字介绍等方式。即使偶尔在地面进行一些如瓦斯爆炸等演示，也由于处于露天环境下，不能给人以真实现场的震撼感。有的煤矿企业利用矿井下的废旧巷道开展煤炭工业旅游，但是其展示的仅仅是正常工业生产的场景，对参观者没有太大吸引力。为此，有必要提供一种对参加培训的矿山企业职工能留下强烈印象的模拟灾害现场场景，以使参加培训的职工对灾害的发生以及在灾害到来时的正确做法产生刻骨铭心的记忆，从而在以后的工作中自觉地遵守安全操作规程以避免灾害的发生，即使遇到灾害也不致慌乱无措而能选择正确方法逃生。通过对参观者的演示还可消除以往普通人对矿井下工作的种种神秘感。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种矿井下自然灾害模拟系统，利用已有的或模拟的地下矿井设施，采用声、光、电、水、烟雾以及轻质材料模拟井下多种自然灾害，进行煤矿安全教育及工业旅游活动，使受教育者与游客在不知不觉中成为了各种“灾害”事故的现场参与者，在惊恐之中感受灾害事故的全过程，接受刻骨铭心的教育，从而极大地提高人们对矿井安全生产的意识，避免灾害的发生。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的系统是在地下巷道或模型巷道内设置含有电控元件的模拟灾害设施和一种灾害信息传输器，电控元件、信息传输器分别用电缆与电源和设置在远端的控制装置连接。
一种矿井下自然灾害模拟系统，是在一种透水灾害模拟演示巷道内设置水位传感器，在演示巷道相邻的地下巷道或模型巷道内设置由高位水源、低位水仓、扬水设备、电控阀门并用管道连接，电控阀门、水位传感器分别用电缆与电源和远端的控制电脑连接。所述的高位水源通过管路和透水灾害模拟演示巷道相通，并串联有电控阀门，在进入透水灾害模拟演示巷道的管道端头处安装有喷嘴；透水灾害模拟演示巷道通过管路和低位水仓相通，并串联有电控阀门；低位水仓通过管路经扬水设备与高位水源相通，并串联有电控阀门。所述的水位传感器分别布置在高位水源、透水灾害模拟演示巷道、低位水仓内。
一种矿井下自然灾害模拟系统，是在一种燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道内设置由可调色发光灯、声音发生器、烟雾发生器、烟雾收集器、电控阀门构成的模拟瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸灾害装置和光信号传感器、声音传感器，电控阀门、光信号传感器、声音传感器分别用电缆与电源和远端的控制电脑连接。所述的燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道通过电控阀门与回风巷道相通。
一种矿井下自然灾害模拟系统，是在一种顶板灾害模拟演示巷道内设置由可控顶板构成的顶板灾害装置和一种感应信号发射器，感应信号发射器用电缆与电源和远端的控制电脑连接。所述的可控顶板由升降机、细绳以及若干层轻质材料块构成，轻质材料块内部装有电池、电磁铁和自动感应开关，轻质材料块内部的电磁铁、自动感应开关与电池串连在一起，若干层轻质材料块通过电磁铁的吸力互相吸附在一起，最上一层轻质材料块与细绳连接，并通过细绳与升降机相连。
所述的地下巷道或模型巷道内还设置视频摄录装置，视频摄录装置通过电缆与控制电脑和视频显示器连接。所述的地下巷道或模型巷道是一种透水灾害模拟演示巷道，也可以是一种燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道，还可以是一种顶板灾害模拟演示巷道。
本发明相对于现有技术具有以下优点和有益效果1.能给参加培训的矿山企业职工以接近真实现场的实际操作培训。由于现场的真实感很强，所以使受训人员对培训内容留下深刻记忆，从而在以后的工作中很自觉地遵守安全操作规程以避免灾害的发生；指导培训人员还可以利用受训者在培训场所突遇模拟自然灾害时的表现的视频资料进行个别或集体指导与讲解。
2.能使参加培训的职工突遇模拟自然灾害时的不正确做法得到最接近实际的纠正和指导并使其有改正及重新体验的机会。因此在以后的实际工作中即使遇到灾害也不致惊慌失措而能从容熟练地选择正确方法逃生。
3.可供企业有关部门实时观察模拟灾害现场的受训者的临场表现，并由此对受训人员的临危应急反应素质作出评价，从而筛选出合适的领班或现场指挥人选。
4.不但可以利用矿井下的废旧巷道开展采矿工业旅游、展示采矿工业生产的场景，而且可以通过模拟演示矿井发生自然灾害时的场景而对参观者产生更大的吸引力，也可消除以往人们对矿井下工作的种种神秘感。
5.对参观或旅游人员还可将其自己在现场突遇模拟灾害的瞬间反应和表现，存储到相应媒介上留作永久资料。
图1为透水灾害模拟演示系统的结构示意图；图2为燃烧或爆炸灾害模拟演示系统的结构示意图；图3为顶板灾害模拟演示系统的结构示意图；图4为轻质材料块内部电路构造示意图；图5为本发明的电控原理图。
下面结合附图通过较佳实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施例方式
如图1～5所示，一种矿井下自然灾害模拟系统，是在处于地下的几条废弃巷道(远离矿山的地方也可以制作巷道模型)内，设置含有电控元件的模拟灾害设施和一种灾害信息传输器，电控元件、信息传输器分别用电缆与电源和设置在远端的控制电脑连接。在控制电脑的控制和操纵下，模拟灾害设施和灾害信息传输器互相配合，可以在矿井下的透水灾害模拟演示巷道内制造出巷道透水灾害的模拟演示；在燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道内制造出矿井下瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸自然灾害的模拟演示；在顶板灾害模拟演示巷道内制造出巷道顶板垮落灾害的模拟演示。并且可以将自然灾害模拟演示现场的过程和状况以视频形式进行实时的监测和摄录并传输到地面。
如图1、5所示，一种矿井下透水灾害模拟演示系统，是在一种透水灾害模拟演示巷道2内设置水位传感器5，在相邻巷道内设置由高位水源3、低位水仓4、扬水设备6、电控阀门7，并用管道连接，电控阀门7、水位传感器5分别用电缆与电源16和远端的控制电脑1连接。所述的高位水源3通过管路和透水灾害模拟演示巷道2相通，并串联有电控阀门7，在进入透水灾害模拟演示巷道2的管道端头处安装有喷嘴8；透水灾害模拟演示巷道2通过管路和低位水仓4相通，并串联有电控阀门7；低位水仓4通过管路经扬水设备6与高位水源3相通，并串联有电控阀门7。所述的水位传感器5分别布置在高位水源3、透水灾害模拟演示巷道2、低位水仓4内。
所述的透水灾害模拟演示巷道2内还设置视频摄录装置19，视频摄录装置19通过电缆与控制电脑1和视频显示器20连接。
模拟透水灾害演示控制电脑1操纵扬水设备6将预先储存于低位水仓4中的水扬升到高位水源3中，当需要演示巷道透水灾害时，控制电脑1操纵打开高位水源3通向透水灾害模拟演示巷道2围岩表面的电控阀门7，高位水源3中的水通过管道和各种喷嘴8注入透水灾害模拟演示巷道2中。当透水灾害演示完毕后，控制电脑1控制打开透水灾害模拟演示巷道2围岩中通向低位水仓4的电控阀门7，透水灾害模拟演示巷道2中的水通过相应管道重新排泄到低位水仓4中储存备用。在扬水或泄水过程中，预先置于高位水源3、透水灾害模拟演示巷道2和低位水仓4中相应位置的水位传感器5，可以随时将水位信号反馈到控制电脑1，以使演示过程的水位保持在需要的水平。模拟透水灾害演示的过程中，还可以控制预先布置于透水灾害模拟演示巷道2中的视频摄录装置19开始工作，从而将模拟场景实时记录下来或传输出去。
如图2、5所示，一种矿井下瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸灾害模拟演示系统，是在一种燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17内设置由可调色发光灯9、声音发生器11、烟雾发生器13、烟雾收集器15、电控阀门7构成的模拟瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸灾害装置和光信号传感器10、声音传感器12，电控阀门7、光信号传感器10、声音传感器12分别用电缆与电源16和远端的控制电脑1连接。所述的燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17通过电控阀门7与回风巷道18相通。
所述的燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17内还设置视频摄录装置19，视频摄录装置19通过电缆与控制电脑1和视频显示器20连接。
瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸等自然灾害的模拟演示在燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17中，由控制电脑1操纵，布置于燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17中的可调色发光灯9、声音发生器11、烟雾发生器14、烟雾吸收器15、光信号传感器10、声音传感器12，以及与回风巷道18连接的电控阀门7配合，产生出矿井下发生燃烧或爆炸灾害的模拟演示。在模拟演示过程中，布置于燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道17中的视频摄录装置19可以同时工作，从而将模拟场景实时记录下来或传输出去。
如图3、4、5所示，一种矿井下顶板灾害模拟演示系统，是在一种顶板灾害模拟演示巷道21内设置由可控顶板构成的顶板灾害装置和一种感应信号发射器28，感应信号发射器28用电缆与电源16和远端的控制电脑1连接。所述的可控顶板由升降机22、细绳23以及若干层轻质材料块24构成，轻质材料块24内部装有电池27、电磁铁25和自动感应开关26，轻质材料块24内部的电磁铁25、自动感应开关26与电池27串连在一起，若干层轻质材料块通过电磁铁的吸力互相吸附在一起，最上一层轻质材料块与细绳连接，并通过细绳与升降机相连。
所述的顶板灾害模拟演示巷道21内还设置视频摄录装置19，视频摄录装置19通过电缆与控制电脑1和视频显示器20连接。
顶板灾害演示在顶板灾害模拟演示巷道21中，由控制电脑1操纵，感应信号发射器28发射出相应信号，使得除了最上层轻质材料块24外的各层轻质材料块24中的自动感应开关26根据演示需要受控先后断开，轻质材料块24中的电磁铁25断电失去吸力，相应的这些轻质材料块24先后掉落下来。在控制电脑1的控制下，升降机22动作，放松对细绳23的牵拉，细绳23下连接的最上层轻质材料块24下降。由这些动作的组合模拟出顶板事故中顶板垮落状况。演示完毕后，控制电脑1控制升降机22反向动作，再次通过细绳23牵动与细绳23相连接的最上层轻质材料块24上升恢复到原位，然后人工将垮落在巷道底板上的其它轻质材料块24重新用电磁作用吸合到最上层轻质材料块24下面。从而使顶板灾害模拟演示巷道21恢复原状。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的矿井下自然灾害模拟系统及实现方法进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明的权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
权利要求
1.一种矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的系统是在地下巷道或模型巷道内设置含有电控元件的模拟灾害设施和一种灾害信息传输器，电控元件、信息传输器分别用电缆与电源和设置在远端的控制装置连接。
2.按照权利要求1所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的系统是在一种透水灾害模拟演示巷道(2)内设置水位传感器(5)，在演示巷道相邻的地下巷道或模型巷道内设置由高位水源(3)、低位水仓(4)、扬水设备(6)、电控阀门(7)并用管道连接，电控阀门(7)、水位传感器(5)分别用电缆与电源(16)和远端的控制电脑(1)连接。
3.按照权利要求2所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的高位水源(3)通过管路和透水灾害模拟演示巷道(2)相通，并串联有电控阀门(7)，在进入透水模拟灾害演示巷道(2)的管道端头处安装有喷嘴(8)；透水灾害模拟演示巷道(2)通过管路和低位水仓(4)相通，并串联有电控阀门(7)；低位水仓(4)通过管路经扬水设备(6)与高位水源(3)相通，并串联有电控阀门(7)。
4.按照权利要求2所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的水位传感器(5)分别布置在高位水源(3)、透水灾害演示巷道(2)、低位水仓(4)内。
5.按照权利要求1所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的系统是在一种燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道(17)内设置由可调色发光灯(9)、声音发生器(11)、烟雾发生器(13)、烟雾收集器(15)、电控阀门(7)构成的模拟瓦斯爆炸、火灾、粉尘爆炸灾害装置和光信号传感器(10)、声音传感器(12)，电控阀门(7)、光信号传感器(10)、声音传感器(12)分别用电缆与电源(16)和远端的控制电脑(1)连接。
6.按照权利要求5所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道(17)通过电控阀门(7)与回风巷道(18)相通。
7.按照权利要求1所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的系统是在一种顶板灾害模拟演示巷道(21)内设置由可控顶板构成的顶板灾害装置和一种感应信号发射器(28)，感应信号发射器(28)用电缆与电源(16)和远端的控制电脑(1)连接。
8.按照权利要求7所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的可控顶板由升降机(22)、细绳(23)以及若干层轻质材料块(24)构成，轻质材料块(24)内部装有电池(27)、电磁铁(25)和自动感应开关(26)，轻质材料块(24)内部的电磁铁(25)、自动感应开关(26)与电池(27)串连在一起，若干层轻质材料块通过电磁铁的吸力互相吸附在一起，最上一层轻质材料块与细绳连接，并通过细绳与升降机相连。
9.按照权利要求1所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的地下巷道或模型巷道内还设置视频摄录装置(19)，视频摄录装置(19)通过电缆与控制电脑(1)和视频显示器(20)连接。
10.按照权利要求9所述的矿井下自然灾害模拟系统，其特征在于所述的地下巷道或模型巷道是一种透水灾害模拟演示巷道(2)，也可以是一种燃烧或爆炸灾害模拟演示巷道(17)，还可以是一种顶板灾害模拟演示巷道(21)。
全文摘要
本发明公开了一种矿井下自然灾害模拟系统。矿井下的工作环境非常复杂，矿难时有发生。为了避免矿井下的自然灾害，对职工进行安全教育非常重要。目前仅采用授课、影像资料放映的培训方式，不能给人留下强烈印象，教育效果差。本发明提供一种矿井下自然灾害的模拟系统，利用模拟地下矿井设施，采用声、光、电、水、烟雾以及轻质材料模拟井下多种自然灾害，进行矿业安全教育及工业旅游活动，使受教育者成为各种“灾害”事故的现场参与者，在惊恐之中感受灾害事故的全过程，接受刻骨铭心的教育，从而极大地提高人们对矿井安全生产的意识，避免灾害事故的发生。
文档编号E21F17/00GK1821548SQ20061001251
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者李随旺, 都新建, 黄虎林, 张银忠, 张晋海, 和文利 申请人:李随旺