CN102926793B - 矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置 - Google Patents

Abstract

本发明从矿山设备保护的角度以及简单实用的目的出发，提供一种成本低、结构简单、使用方便可靠的主要用于防爆防火隔尘隔噪音的矿山设备保护装置，不论是大中型矿山，还是小型矿山都能够使用。主要包括三种类型：①是由没有透气性的材料制成，通过完全隔离达到防爆防火隔尘隔噪音的目的；②是由有一定透气性或者局部有一定透气性的材料制成，使隔离装置内部的易燃助燃气体从上部的透气性材料中排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的；③是由没有透气性的材料制成，但是在隔离装置上有排气口，使隔离装置内部的易燃助燃气体从上部的排气口排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

Description

矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置

技术领域

本发明属于矿山设备领域，特别涉及一种在瓦斯、氢气等环境中使用的有防爆防火防尘等要求的设备，进行防爆防火隔尘的保护装置。

背景技术

中国的矿难是美国的100倍，死亡人数占全球的80％。在中国，不光是煤矿，很多的其他矿山也是安全设置做得不到位，设备问题也很突出：矿主不按照规定进行安全投入，从开采条件来看，煤矿整体技术状况比较落后，国有煤矿机械化程度虽已达60％至70％，但大量的乡镇煤矿机械化程度很低，装备水平落后，有的还采用原始开采方式，不注意或者舍不得投资加强运用先进的设备，也导致了不少事故的发生。

各种矿山设备，一般都要求防火防爆，一旦发生火灾或者爆炸事故，损失价值难以估算，无法弥补，故各级部门都予以了高度重视。然而，即便如此，火灾爆炸等矿难事故仍有发生。

根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：①瓦斯爆炸多为特大事故，造成的损失巨大；②瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大，破坏力极强；③多为火花引爆；④瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿；⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生。虽然煤矿发生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但总的来说分为客观原因和主观原因两种。主观原因就是瓦斯积聚和引爆火源的存在；客观原因与自然条件、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关。

煤矿井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。其中电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源之一，如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，就有15起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的，占44％以上。对电气设备进行多重防火防爆的防护很有必要，如果能有一种价廉物美的防护装置，对现有的电器进行保护，那就更加安全可靠了。

综上所述，我国的防火防爆事业仍然任重道远。为了提供一种工作质量可靠、成本尽量低廉的防爆防火装置，很多人都做出了不懈的努力。

专利CN201599048U连动式隔爆水棚架，由水棚架(1)与连动杆(2)通过托钩(3)连接形成一个连动单元(4)，最后由多个连动单元(4)与冲击波启动板(5)通过铁丝A(6)、挂环B(7)连接组成，当冲击波冲翻启动板(5)时，铁丝A(6)拉动连动杆(2)，使托钩(3)旋转，使水棚架(1)旋转落下，当前一水棚架(1)落下时，铁丝A(6)又拉动后一连动杆(2)旋转，使后一水棚架(1)落下，水袋翻落，如此连动下去，起到降尘降温隔绝煤尘爆炸的作用。但是对于设备尤其是带电的设备进行保护而言，浇水灭火防爆不是很好的选择。

专利CN102146804A一种具有双重保障功能的煤矿井下避难硐室，设置在进风巷道旁侧稳定的岩层中，坚固、抗爆、阻燃；入口设有带防爆门的防爆墙和隔离室，隔离室与里端的生活室之间设有带密封门的密闭墙；隔离室内设有防爆制冷空调……。专利CN102146804A提供的隔离室，能够和矿井完全隔离，完全能够达到本专利矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置的目的，但是，毕竟这种装置造价昂贵，只能用来保护井下人员的生命安全，用来对电气设备进行保护显然不现实。

专利CN202315056U室内火灾自动监控灭火联动系统，包括一套联动系统，其特征在于：火灾报警器是其触发装置，火警信号反馈到联动开关柜后即启动防火电动卷帘关闭窗户，阻断燃烧所需空气中氧气的来源途径，同时开启电动气阀让高压惰性气体储罐内的无毒不助燃惰性气体快速流入室内，在防火卷帘完全关闭时即又开启强力排风扇抽走室内的空气，以此多种措施将室内变为密闭的特殊环境可快速降低室内空气中氧气的浓度直至燃烧的火源熄灭为止。达到快速安全高效隔离火场自动灭火，尽可能减少人员伤亡和财产损失的目的。该系统用于矿井设备的保护，略显复杂，而且成本过高，不太合适。

另外，一般来说，矿山中的粉尘含量很高，对设备的长期运行有很多的不利影响，而且，设备噪音对井下作业人员的健康影响也比较大。本发明提供的是一种成本低，使用方便可靠的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音保护装置，不论是大中型矿山，还是小型矿山都能够使用，即使是单独分散布置的设备，也能使用。

发明内容

根据新修订的国家标准GB3836.1将爆炸性环境用电气设备分为I类、II类和III类：1、I类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境。

注：I类防爆型式考虑了甲烷和煤粉的点燃以及地下用设备增加的物理保护措施。

用于煤矿的电气设备，当其环境中除甲烷外还可能含有其它爆炸性气体时，应按照Ⅰ类和Ⅱ类相应可燃性气体的要求进行制造和试验。该类电气设备应有相应的标志(例如：“Ex d I/IIB T3”或“ExdI/II(NH3)”。

2、II类电气设备用于除煤矿甲烷气体之外的其它爆炸性气体环境。

II类电气设备按照其拟使用的爆炸性环境的种类可进一步再分类。

II类电气设备的再分类：IIA类：代表性气体是丙烷；IIB类：代表性气体是乙烯；IIC类：代表性气体是氢气。

3、III类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。

III类电气设备按照其拟使用的爆炸性粉尘环境的特性可进一步再分类。

III类电气设备的再分类：IIIA类：可燃性飞絮；IIIB类：非导电性粉尘；IIIC类：导电性粉尘。

针对不同等级的防爆要求环境，国家和有关部门制定了相应的规定。

一般来说，防爆防火不外乎以下四个途径：

一、消除火源：防火防爆的基本原则主要应建立在消除火源的基础之上，消除火源就是使燃烧三要素中不具备引起燃烧的火源。

二、控制可燃物：可燃物是燃烧过程中的物质基础，控制可燃物就是使燃烧三要素中不具备可燃物条件或缩小燃烧范围。

三、隔绝空气：隔绝空气就是使燃烧三要素中缺少助燃条件，也就是氧化剂。

四、阻止火势的蔓延：为阻止火势的蔓延，就要防止新的燃烧条件形成，也就是阻断燃烧三要素相互作用、相互结合的条件，从而防止火灾扩大，减少火灾损失。

对矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花的防治措施，除尽量消除引爆瓦斯的火源外，还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现——本发明的基本原理就在于：将矿山设备与井下环境隔离，并尽量排除矿山设备周围的易燃易爆气体(瓦斯或者氢气等)，破坏一定浓度的瓦斯和充足的氧气等燃烧爆炸的必要条件。

众所周知：瓦斯是无色、无味、无臭的气体，瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的分子量:16.049,分子直径:0.41nm,密度:0.716Kg/m3(气态)，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，瓦斯中甲烷与氧气的质量比为1:4(体积比1:2)时极易爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。

瓦斯爆炸界限为5％～16％。当瓦斯浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9.5％时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7％一8％时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12％以上，就可能发生爆炸。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。

本发明专利提供的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，主要由隔离装置组成，隔离装置是由不燃或者阻燃材料制成，或者是由不燃或者阻燃材料与其他材料共同制成的多层复合材料，将需要保护的矿山设备周围全部包围，使矿山设备与外界环境完全隔离或者不完全隔离。根据原理、结构以及使用环境的不同，至少包括三种类型：

第一种隔离装置是由没有透气性的材料制成，是一种最简易形式的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，主要用于无瓦斯或者轻瓦斯等比较安全的环境，在设备周围形成一个相对密封的设备空间，使设备和环境完全隔离，形成一个相对安全的小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

第二种隔离装置是由有一定透气性或者局部有一定透气性的材料制成，设备和外界环境不完全隔离，通过静置后，瓦斯和空气等不同密度的气体自动分离或者通过气体置换，使隔离装置内部的易燃助燃气体从上部的透气性材料中排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的，一般用于轻瓦斯或者中等瓦斯等危险程度不很大的环境

第三种隔离装置是由没有透气性的材料制成，但是在隔离装置顶部或者上部有一个或者数个排气口，排气口还可以用阻燃的网状透气材料制成阻燃隔离网，进行防火隔离，阻燃隔离网可以是铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等，这样既能排出易爆易燃的低密度气体，又能阻挡火势的蔓延。设备和外界环境不完全隔离，通过静置后，瓦斯和空气等不同密度的气体自动分离或者通过气体置换，使隔离装置内部的易燃助燃气体从上部的排气口排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

往隔离装置中加入氮气、二氧化碳等不燃或者阻燃的气体，由于这些气体的密度比瓦斯、氧气的密度大而下沉，使密度小的气体就从隔离装置顶部的排气口中排出，使隔离装置内的瓦斯、氧气等易燃助燃气体尽可能地排干净，保证隔离装置内的小环境因为缺少可燃气体和助燃气体而得到保护。为了尽量排除隔离装置内的可燃性气体和助燃气体，在第一次安装或者维修后，可以往隔离装置中加入氮气、二氧化碳等阻燃气体，即时设备万一产生火花，也不会发生爆炸火灾等恶性事故。在后期的维护中，可以每月或者每季度定期往隔离装置中补充加入一定量的阻燃气体。

在隔离装置中也可以不加入氮气、二氧化碳等不燃或者阻燃的气体进行其他置换，尤其是在某些相对安全一些的环境里，如非瓦斯环境、轻瓦斯矿井、通风状况好的巷道等环境，可以使用简化的装置进行保护。

加入氮气、二氧化碳等不燃或者阻燃的气体的方式，可以直接通入一定量的气体进行置换，也可以将气瓶放入隔离装置中间，阀门开启一点点，缓慢释放气体，还可以直接放入干冰等其他形态的阻燃气体。

本发明的有益效果：根据矿山设备的大小选择合适大小的防爆防火防尘装置，防爆防火防尘装置的材料可以是软质材料或者硬质材料，且隔离装置是由不燃或者阻燃材料做成的，再加上隔离装置内部缺少助燃易燃气体，即时产生火花也不会爆炸燃烧。万一隔离装置外面着火了，隔离装置可以阻断外部的火源从而保护设备；万一隔离装置里面出现火花甚至着火，也可以达到尽快隔离火源避免损失扩散的目的。由于本发明的隔离装置使矿山设备和外面隔离，达到了隔绝空气的目的，便于灭火，也能防止火灾面积扩散，保护其他区域免受火灾损失。本发明在防爆防火的同时，能够阻挡外面的灰尘污染设备，避免因为灰尘过多而导致的设备短路失灵误操作等安全隐患，也可以降低噪音值5-30dB，减少设备噪音对环境的影响.

本发明从矿山设备保护的角度以及简单实用的目的出发，一旦发生火灾，可以与现有的灭火装置相配合，避免造成重大损失。本实施方式通过实验室的实验验证，防爆防火效果非常明显。本实施方式通过现场实际使用验证，隔尘隔噪声的效果很好(暂时尚未进行井下环境的防爆防火实验)，深受用户好评。这种防火防爆防尘装置结构简单、使用方便，是适合于现有矿山设备推广使用的防爆防火隔尘隔噪音的保护设施。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是软质材料制造的软帘状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，图2是硬质材料制造的箱式矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，图3是硬质材料制造的房式矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置。

图中：1.防火隔离网，2.排气口，3.隔离装置，4.矿山设备

具体实施方式一：

图1所示，实施例为软质材料制造的软帘状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在地面上，柔性的防火隔离毯(3)，覆盖在矿山设备(4)顶上和周围，和地面共同构成了一个相对密封的设备空间，在防火隔离毯(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离，往防火隔离毯中加入二氧化碳或者氮气，将防火隔离毯内部的易燃助燃气体从上部的隔离网排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

具体实施方式二：

参考图1所示，实施例为软质材料制造的袋状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在柔性的防火隔离袋(3)中，包裹了矿山设备(4)，就构成了一个相对密封的设备空间，在防火隔离袋(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离，往防火隔离袋中加入二氧化碳或者氮气，将防火隔离袋内部的易燃助燃气体从上部的隔离网排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

具体实施方式三：

图2所示，实施例为硬质材料制造的箱式矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在硬质材料制造的箱子(3)中，包围了矿山设备(4)，就构成了一个相对密封的设备空间，在硬质材料制造的箱子(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离，往硬质材料制造的箱子中加入二氧化碳或者氮气，将硬质材料制造的箱子内部的易燃助燃气体从上部的隔离网排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

具体实施方式四：

图3所示，实施例为硬质材料制造的房式矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在地面上，硬质材料制造的房式防火隔离装置(3)，覆盖在矿山设备(4)顶上和周围，就构成了一个相对密封的设备空间，在房式防火隔离装置(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离，往防火隔离毯中加入二氧化碳或者氮气，将防火隔离毯内部的易燃助燃气体从上部的隔离网排出，形成一个不燃不爆的安全小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。

具体实施方式五：

参考图1所示，实施例为一种简易形式的软质材料制造的软帘状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在地面上，柔性的防火隔离毯(3)，覆盖在矿山设备(4)顶上和周围，和地面共同构成了一个相对密封的设备空间，在防火隔离毯(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离，形成一个相对安全的小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。和实施例一不同的是：防火隔离毯中不用加入二氧化碳或者氮气，经过一段时间，防火隔离毯内部的瓦斯等密度轻的易燃气体也会从上部的隔离网自然排出。

具体实施方式六：

参考图1所示，实施例为一种简易形式的软质材料制造的软帘状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在地面上，柔性的防火隔离毯(3)，覆盖在矿山设备(4)顶上和周围，和地面共同构成了一个相对密封的设备空间。和实施例一不同的是：防火隔离毯本身就是使用阻燃且有一定透气性或者局部有一定透气性的材料制成，相当于在防火隔离毯(3)上部有很多个排气口(2)，而且阻燃隔离网(1)的面积也大，经过一段时间后，防火隔离毯内部的瓦斯等密度轻的易燃气体也会从上部的透气材料中自然排出(周围的空气自然补充进来)，形成一个相对安全的小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。防火隔离毯中可以加入二氧化碳或者氮气，也可以不加入二氧化碳或者氮气。

具体实施方式七：

参考图1所示，实施例为软质材料制造的袋状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在柔性的防火隔离袋(3)中，包裹了矿山设备(4)，就构成了一个相对密封的设备空间，在防火隔离袋(3)上部有一个或者数个排气口(2)，排气口(2)用铜网、不锈钢网、铁丝网、石棉布、玻纤布等阻燃材料制成的阻燃隔离网(1)进行防火隔离。和实施例二不同的是：防火隔离毯中不用加入二氧化碳或者氮气，经过一段时间，防火隔离毯内部的瓦斯等密度轻的易燃气体也会从上部的隔离网自然排出。

具体实施方式八：

参考图1所示，实施例为一种最简易形式的软质材料制造的软帘状矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，矿山设备(4)安装在地面上，柔性的防火隔离毯(3)，覆盖在矿山设备(4)顶上和周围，和地面共同构成了一个相对密封的设备空间，使设备和环境完全隔离，形成一个相对安全的小环境，达到防爆防火隔尘隔噪音的目的。和实施例一不同的是：在防火隔离毯(3)上没有排气口(2)，也没有阻燃隔离网(1)。防火隔离毯中可以加入二氧化碳或者氮气，也可以不加入二氧化碳或者氮气。

Claims (9)

1.矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，用以覆盖于矿山设备顶部与周围，形成一个相对密封的设备空间，主要由隔离装置组成，其特征是：隔离装置是由不燃或者阻燃材料制成，或者是由不燃或者阻燃材料与其他材料共同制成的多层复合材料，隔离装置将需要保护的矿山设备全部包围，使设备和周围环境隔离，且隔离装置由没有透气性的材料制成，在隔离装置的上部有排气口。

2.根据权利要求l所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：排气口用由不燃或者阻燃材料制成的阻燃隔离网进行防火隔离。

3.根据权利要求l所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：隔离装置内部加有不燃或者阻燃的气体。

4.根据权利要求3所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：所述不燃或者阻燃的气体为二氧化碳或者氮气。

5.根据权利要求l所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：隔离装置为由软质材料制成的软帘状隔离袋或隔离毯。

6.矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，用以覆盖于矿山设备顶部与周围，形成一个相对密封的设备空间，主要由隔离装置组成，其特征是：隔离装置是由不燃或者阻燃材料制成，或者是由不燃或者阻燃材料与其他材料共同制成的多层复合材料，隔离装置将需要保护的矿山设备全部包围，使设备和周围环境隔离，且隔离装置是由有一定透气性或者局部有一定透气性的材料制成。

7.根据权利要求6所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：隔离装置内部加有不燃或者阻燃的气体。

8.根据权利要求7所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：所述不燃或者阻燃的气体为二氧化碳或者氮气。

9.根据权利要求6所述的矿山设备防爆防火隔尘隔噪音装置，其特征是：隔离装置为由软质材料制成的软帘状隔离袋或隔离毯。