CN103397882B - 一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法及矿井结构 - Google Patents

Abstract

一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法及矿井结构，涉及采煤方法及专用设备，在密封的矿井巷道进出口处设有下凹的弧形隧道，弧形隧道内充满水、水密封，巷道内充满瓦斯气、不含氧气或其他助燃剂；在矿井内建立一套与瓦斯气体隔绝、与矿井外大气相连通的空气输入、排出系统；作业人员穿戴气密式工作服作业，气密式工作服与空气输入、排出系统相连，为作业人员提供新鲜空气、将废气排出至矿井外的大气中；巷道出口处设将瓦斯排出巷道的系统，本发明可完全避免瓦斯爆炸，避免造成人员伤亡、财产损失；免去对火花产生的限制，可大大提高煤炭开采的综合经济效益和社会效益、大大降低对环境的污染和职业病的发生，实现煤炭开采的文明化。

Description

一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法及矿井结构

技术领域

本发明涉及采煤方法及专用设备，详细讲是一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法及专用设备。

背景技术

我们知道，地下采矿时，为了使工人到达采矿区，会在岩体或矿层中开凿的通向地面的水平或倾斜通道，该通道通常称为巷道，巷道内铺设直通作业面和矿井外部的轨道，供工作人员进出、生产物资、矿产的运输，巷道还是通风、排水、动力供应等的通道。目前，煤矿井下瓦斯爆炸及燃烧是煤矿事故中最严重的、最难预防的恶性事故。每次事故都给工人的人身、物质造成重大损失，少则死亡十数人，多则上百人；每次事故造成的损失少则数百万元，多则数千万甚至上亿元。

传统的预防井下瓦斯爆炸的方法主要是往井下注入新鲜空气，使巷道内空气中的瓦斯含量控制在燃烧、爆炸的临界浓度以下。事实表明这种方法的有效性差，不能根除燃烧和爆炸事故。瓦斯燃烧和爆炸产生的必要和充要条件有三：燃烧剂、氧气或助燃剂、火种。其中缺乏任何一个条件都不会产生燃烧和爆炸。再看看传统正常生产的煤矿巷道：①从地面向巷道内不断输入大量的空气，使巷道内的气体含有大量的氧气；②在生产过程中，巷道内不断涌出瓦斯气体（燃烧剂），并且涌出量具有较大的随机性，因此造成巷道中瓦斯的浓度会产生波动，形成在局部时间、局部位置出现瓦斯的含量超标（以至达到燃烧和爆炸的浓度）现象；③在采煤生产过程中，很难杜绝火花（火种）产生——导致出现火花的因素很多，如电路自身的问题、用电措施的不当、生产过程中的机械与煤层的碰撞、机械与机械的碰撞等等。这就天然的和人为的造成瓦斯燃烧和爆炸的充要条件，所以传统的防爆措施不能从根本上杜绝燃烧和爆炸的发生。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种能够预防井下瓦斯爆炸，避免造成人员伤亡、财产损失的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法及矿井结构。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法，其特征在于包括如下步骤：

1）、将矿井巷道进出口进行气密性封闭，在封闭处设有下凹的弧形隧道，弧形隧道内充满水，水将矿井巷道进出口密封，使整个矿井完全气密性封闭、与地表上的大气隔绝，

2）用不断涌出的瓦斯气体充满整个矿井巷道，使巷道内的瓦斯气体中不含氧气或其他助燃剂；

3）、在充满瓦斯气体的矿井内的建立一套与瓦斯气体隔绝、与矿井外大气相连通的空气输入、排出系统；

4）、作业人员穿戴气密式工作服作业，气密式工作服经管路与空气输入、排出系统相连，为作业人员提供新鲜空气、将废气排出至矿井外的大气中；

5）、在巷道出口处建立瓦斯排放系统，将巷道内不断涌出的瓦斯适量排放，保证巷道内瓦斯气体的压强与正常空气循环系统的压强之间保持相对平衡；

6）、作业人员穿戴与空气输入、排出系统相连接的气密性工作服在巷道内作业，借助于便携式呼吸系统或运输车在巷道内游走和进出巷道。

本发明第1）步中所述的将矿井巷道进出口进行气密性封闭是：将现有的矿井巷道进出口用密封门密封。此种结构适用于对现有矿井的改进。

实现上述防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法的一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，包括巷道，其特征在于巷道进出口气密式密封，封闭处的地下设有下凹的弧形隧道，弧形隧道内注充满水，水将矿井巷道进出口气密式密封，使整个矿井完全气密性密封、与地表上的大气隔绝，由巷道内不断涌出的瓦斯气体充满巷道；巷道的出口处设有瓦斯排出装置，矿井外设有空气泵，巷道内设有直通矿井内部的作业面处和矿井外部的空气输入、输出管路，矿井外部的空气输入管路与空气泵相连，作业面处空气输入、输出管路上设有多个可控通断的快速接头。整个系统自地面密闭伸入巷道内，到达并密闭进入作业面处的工作室内，与巷道内的瓦斯气体环境呈气密性隔绝；

本发明中所述的矿井外设有空气缓冲罐，空气输入管路经缓冲罐与空气泵相连。

本发明中所述的矿井内部的作业面处设有可移动的、与巷道内的瓦斯环境呈气密性密封的工作室，室内为空气环境，空气输入、输出管路接入工作室内，工作室内设有排气泵，空气输出管路与排气泵相连，空气输入管路经三通连接有工作室进气管和供气管，工作室进气管经压力调节阀与工作室相连通，供气管上设有供气压力调节阀，供气管前端穿过工作室墙壁延伸至工作室外，工作室内、外的供气管上分别设有多个可控通断快速接口；工作室外部设有与工作室内连通的排气管，排气管上设有可控开关的快速接头；工作室一侧的侧壁上设有进出口，进出口上设有用于隔绝空气流通、上端敞口的水槽，水槽内设有密封水，密封水高度高于进出口上边沿，对进出口水密封。

本发明中所述的矿井内部的作业面处设有可移动的密闭工作室，空气输入、输出管路接入工作室内，工作室内的空气输入、输出管路上设有与工作室内连通的进气管、排气管，工作室一侧的侧壁上（密封的）设有用于进出工作室的下凹的弧形通道，弧形通道内充满密封水。（水密封将弧形通道气密封，使其进口与出口间无气体流通）。

本发明中所述的瓦斯排出装置由瓦斯泵、瓦斯抽出管线、瓦斯存储罐及瓦斯泵自动控制装置组成，瓦斯抽出管线由地面密封伸入巷道内，瓦斯抽出管线经瓦斯泵与瓦斯存储罐串接；巷道内设有瓦斯压力传感器，瓦斯压力传感器与瓦斯泵自动控制装置相连，用于对瓦斯泵自动控制。

本发明中巷道内各种管路的端部均为密封的盲端。各种管路进出巷道及工作室时，管路与墙壁相接处均密封相连。

上班流程：作业人员自地面穿上气密式工作服和单人用便携式呼吸系统坐上运输车，运输车经弧形隧道进入巷道，到达作业面处的工作室处，下车、自进出口进入工作室内、卸下便携式呼吸系统，自进出口出工作室，进入巷道内将气密式工作服上的空气输入软管与空气输入管线上的可控通断快速接头连接，废气输出软管与空气输出管路上的可控通断的快速接头相连，进行作业工作。

由于空气输入管线的工作室墙壁以内位置也安装了可控通断快速接头，所以在出工作室之前，也可以先将工作服上的空气输入软管与管线上的可控通断快速接头连接，再出工作室。

下班流程与上班流程相反（略述）。

作业人员如果需要在巷道内游走时，就穿上工作服和带上便携式呼吸系统即可，中途若压力罐内的存气不够时，可在就近处的管线可控通断快速接头上灌气和废气排放。

本发明可大大提高煤炭开采的综合经济效益和社会效益、提高煤炭资源的利用率、大大降低对环境的污染和职业病的发生，实现煤炭开采的文明化。有如下优点：

（1）可完全避免瓦斯爆炸，避免造成人员伤亡、财产损失；免去对火花产生的限制，在巷道内可进行所有用电作业（如照明、电焊等）的常规化操作，使安全规章大大简化和提高安全性；

（2）涌出的瓦斯可以作为高纯度能源或化工原料被利用；

（3）大量的鼓风设备得以免除，取而代之的是少量的呼吸用空气的输入输出；

（4）建矿前无需预先钻孔抽取煤层的瓦斯工艺和投资；

（5）大大改善井下环境工矿条件，矽肺病不再成为职业病；

（6）可大大大大降低煤层气向大气的排放量，降低温室效应的影响和其他环境的污染；

（7）不存在技术方面的难题，便于推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤方法，包括如下步骤：

1）、将矿井巷道进出口进行气密性封闭，在封闭处设有下凹的弧形隧道，弧形隧道内充满水，水将矿井巷道进出口密封，使整个矿井完全气密性封闭、与地表上的大气隔绝，

2）用不断涌出的瓦斯气体充满整个矿井巷道，使巷道内的瓦斯气体中不含氧气或其他助燃剂；

3）、在充满瓦斯气体的矿井内的建立一套与瓦斯气体隔绝、与矿井外大气相连通的空气输入、排出系统；

4）、作业人员穿戴气密式工作服（即服装内外不透气，穿着后可以将身体密封在内的密闭式防护服）作业，气密式工作服经管路与空气输入、排出系统相连（通常进气管与头部区域相连，出气管与工作服身体部分连接），为作业人员提供新鲜空气、将废气排出至矿井外的大气中；

5）、在巷道出口处建立瓦斯排放系统，将巷道内不断涌出的瓦斯适量排放，保证巷道内瓦斯气体的压强与正常空气循环系统的压强之间保持相对平衡；

6）、作业人员穿戴与空气输入、排出系统相连接的气密性工作服在巷道内作业，借助于便携式呼吸系统或运输车在巷道内游走和进出巷道。

工作人员借助便携式呼吸系统和运输车在巷道内走动和进出。便携式呼吸系统包括空气存储罐和废气存储袋。作业人员穿气密式工作服，气密式工作服的头部设有空气输入软管，空气输入软管经压力调节阀与空气存储罐相连，气密式工作服上设有废气输入软管，废气输入软管与废气存储袋相连。

本发明第1）步中所述的将矿井巷道进出口进行气密性封闭是：将现有的矿井巷道进出口用密封门密封。此种结构适用于对现有矿井的改进。

如图1所示的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，包括巷道1，巷道1进出口气密式密封，封闭处的地下设有下凹的弧形隧道7，弧形隧道7内注充满水，水将矿井巷道进出口气密式密封，使整个矿井完全气密性密封、与地表上的大气隔绝，由巷道内不断涌出的瓦斯气体充满巷道；巷道的出口处设有瓦斯排出装置，矿井外设有空气泵16，巷道内设有直通矿井内部的作业面处和矿井外部的空气输入管路6、空气输出管路5，矿井外部的空气输入管路与空气泵16相连，从图中可以看出，矿井外设有空气缓冲罐15，空气输入管路经缓冲罐15与空气泵相连。作业面处空气输入、输出管路上设有多个可控通断的快速接头。输入管路和输出管路在巷道内除可控通断的快速接头处能够控制开导通或闭合外，其余处皆密封（可以是设有快速接头，快速接头上设有阀门，也可以连接压力调节阀）。整个系统自地面密闭伸入巷道内，到达并密闭进入作业面处的工作室内，与巷道内的瓦斯气体环境呈气密性隔绝.

本发明进一步改进，所述的矿井内部的作业面处设有可移动的、与巷道内的瓦斯环境呈气密性密封的工作室13，室内为空气环境，空气输入、输出管路接入工作室13内，工作室13内设有排气泵14，空气输出管路与排气泵14相连，空气输入管路经三通连接有工作室进气管4和供气管，工作室进气管4经压力调节阀与工作室相连通，供气管上设有供气压力调节阀15，供气管前端穿过工作室墙壁延伸至工作室外，工作室内、外的供气管上分别设有多个可控通断快速接口；工作室外部设有与工作室内连通的排气管，排气管上设有可控开关的快速接头；工作室一侧的侧壁上设有进出口，进出口上设有用于隔绝空气流通、上端敞口的水槽12，水槽内设有密封水，密封水高度高于进出口上边沿，对进出口水密封。或者矿井内部的作业面处设有可移动的密闭工作室，空气输入、输出管路接入工作室内，工作室内的空气输入、输出管路上设有与工作室内连通的进气管、排气管，工作室一侧的侧壁上（密封的）设有用于进出工作室的下凹的弧形通道，弧形通道内充满密封水。水密封将弧形通道气密封，使其进口与出口间无气体流通。作业人员可以经装满水的水槽或弧形通道进出工作室，在工作室内可以休息、进食及其他活动。工作室位于巷道的作业面处（也可置于侧面的猫耳洞内），并可随作业面的推进而移动。作业人员可以在工作室内将气密式工作服11的空气输入软管2与快速接头相连，废气输出软管3与工作室内连通即可；带着软管进出工作室。也可以在工作室外与工作室外部的空气输入管路上的快速接头相连，废气输出软管3与排气管上的可控开关的快速接头相连。

所述的瓦斯排出装置由瓦斯泵9、瓦斯抽出管线、瓦斯存储罐10及瓦斯泵自动控制装置组成，瓦斯抽出管线由地面密封伸入巷道内，瓦斯抽出管线经地面的瓦斯泵9与瓦斯存储罐10连接；巷道内设有瓦斯压力传感器8，瓦斯压力传感器8与瓦斯泵自动控制装置相连，用于对瓦斯泵自动控制。瓦斯泵自动控制装置包括巷道内接近工作室处的检测瓦斯气体压强（P2）的气压表及气体压强传感器、工作室内的空气压强（P1）减去巷道内瓦斯气体压强的差值适时监测仪。

巷道内的瓦斯气体压强值（P2）由人工设计,P2的优化范围在1.0-1.5大气压，一般情况推荐采取常压（即P2≈1.0大气压），允许波动范围的优化值在-0.01-+0.01大气压。工作室内的空气压强（P1）高于巷道内瓦斯气体压强的高差值（⊿P，⊿P=P1-P2）也由人工进行优化设计，（⊿P）范围在0.01-0.05大气压，一般情况下推荐高差值为0.02大气压，该压差值的波动范围推荐值为正负0.005大气压。即：

P2=1.0^+0.01 _-0.01（大气压）----------------（1）

⊿P=P1-P2=0.02^+0.005 _-0.005(大气压)----------（2）

对于特殊情况可根据优化原则适当调整、设计上述数据值。

瓦斯泵的启动与停止由巷道内的瓦斯气体压强传感器自动控制。随时将巷道内高于设计规定压强的瓦斯气体抽出，使巷道内的瓦斯压强保持在设定范围内。

瓦斯排出装置也可以是设有将巷道与大气相连的排气管，排气管上设有溢流阀。当巷道内的瓦斯压力大于设定值时溢流阀开启，将瓦斯气体排出。在溢流阀处设有瓦斯回收装置，可以回收瓦斯作为新能源，避免污染空气；瓦斯排出装置还可以是：设有将巷道与大气相连的排气管，排气管上设有瓦斯泵，瓦斯泵连接瓦斯存储罐。

上班流程：作业人员自地面穿上气密式工作服和单人用便携式呼吸系统坐上运输车，运输车经弧形隧道进入巷道，到达作业面处的工作室处，下车、自进出口进入工作室内、卸下便携式呼吸系统，自进出口出工作室，进入巷道内将气密式工作服上的空气输入软管与空气输入管线上的可控通断快速接头连接，废气输出软管与空气输出管路上的可控通断的快速接头相连，进行作业工作。

由于空气输入管线的工作室墙壁以内位置也安装了可控通断快速接头，所以在出工作室之前，也可以先将工作服上的空气输入软管与管线上的可控通断快速接头连接，再出工作室。

下班流程与上班流程相反（略述）。

作业人员如果需要在巷道内游走时，就穿上工作服和带上便携式呼吸系统即可，中途若压力罐内的存气不够时，可在就近处的管线可控通断快速接头上灌气和废气排放。

也可以采用下述的作业流程：下井作业人员穿气密式工作服，气密式工作服的头部设有空气输入软管，气密式工作服上设有废气输出软管（通常设置在肩部以下），设有随身携带的、可存储一定压力的新鲜空气存储罐和随身携带的废气存储袋，空气输入软管经压力调节阀与新鲜空气存储罐相连，废气输出软管与废气存储袋相连。作业人员乘坐运输车由水密封的弧形隧道进出矿井，如运输车为密闭不透气，进入前向密封的车厢内注入瓦斯、替换车厢内的空气，空气存储罐和废气存储袋可设置在车上。到达工作面后，作业人员将气密式工作服的空气输入软管和废气输出软管与空气循环系统的空气输入管路和废气输出管路经快速接头相连。

下面对本发明的内容进行进一步的说明：

空气输入、排出系统与相关的物品形成一套井下密闭的循环系统：包括地面空气泵、压力缓冲罐、空气输入/废气输出管线、工作室、压力调节阀、工作服、废气泵。空气输入管线的串接顺序为：

地面空气泵→压力缓冲罐→空气输入管线→压力调节阀A→工作服

该系统由地面空气泵将空气提压后由空气输入管线送入到巷道内作业面处的工作室，由压力调节阀降压后向工作室内扩散及向工作服供气。该系统从地面以密封形式穿过巷道口处的封闭门，沿巷道一直密闭伸入到作业面处的工作室内，进入工作室内后分岔成两个出口，其中一个出口串接压力调节阀A，将空气压强降到略高于设计值（P1）的压强后进入与之连接的供气管，供气管向前延伸、密闭穿过工作室的墙壁，供气管的外管口密闭封堵，在供气管的墙壁以内和以外处设置多个可控通断快速接口，以便于即可在室内、也可在室外与多个工作服上的空气输入软管对接。分岔后的另一个出口与压力调节阀B连接，将管线内的压缩空气降压到设计值（P1）后直接向工作室释放，供室内人员呼吸。在上述的伸出工作室外的供气管处并行设置一与工作室内部连通的排气管，排气管的室外部分设置多个可控通断快速接口，室内部分的管口成敞开形，排气管的作用在于与工作服上的废气输出软管连接，将工作服内的废气密闭回输到工作室内。废气输出管线的串接顺序为：

工作服→排气管→工作室→废气泵→输出管线→地面大气环境。

废气输出管线系统的作用在于将工作室内的废气输送到地面大气环境中。

空气输入管线与废气输出管线成为并行管线。在巷道内每隔一定距离，并行管线上设置一组可控快速接头，便于在巷道内游走的人员充气和排出废气。

工作室：工作室位于巷道尽头的作业面附近，作业人员可在工作室内休息、进食及其他活动。工作室与巷道内的瓦斯环境呈气密性的密闭状态，室内为压强为P1的空气。空气输入管线/废气输出管线均以密闭状态伸入工作室，工作室内除上述管线系统外，还有以下特点：

工作室的一侧面处设置与其侧面墙壁连接在一起的水槽式‘U’形门（以下简称‘U’形门）。水槽内充满水，以此来形成工作室内的空气环境与巷道内的瓦斯环境之间的气密性隔绝。水槽的顶面为敞开型，以水槽的垂直中心面为分界面分成内外两个半体，其中间垂直面与工作室的墙壁合为一体，其外侧的半体处于巷道，内侧的另一半体处于工作室内，水槽的中间垂直面的接近槽底处设置一足够大的通孔，其大小可满足作业人员能从通孔中进出。通孔的顶部到水槽的顶部之间的垂直距离要大于室内空气压强值减去巷道瓦斯气体的压强的压差值⊿P（均按水柱高为单位），并且有1-4倍的富余量，确保防止内外两侧水槽的气密性失效而导致两面气体的串通。水槽与工作室墙壁的接触部位均呈气密性连接，其中充满水，以此形成巷道内瓦斯气体与室内空气的气密性隔绝。作业人员均通过‘U’形门进出工作室。

考虑到随着巷道工作面不断向前推进，工作室也要间歇式向前移动，因此空气输入/废气输出管线也要同步向前延伸，这就要求管线要在密闭的前提下加长。解决的办法是原始管线采用普通管丝扣连接，最后一根通向工作室内的管子则采用外平式（即管的外径相同）管接入工作室。事先在管线进入工作室的壁上设置3个空洞，空洞处设置圆管非金属垫式静密封装置，装置的内径略大于管子的外径，空气输入/废气输出管分别各插入一个密封装置内，到位后将密封垫压紧，即可解决工作室的气密封问题。第3个空洞的密封装置用密封头密封，作为密封管进入工作室的备用进入口。工作室向前移动之前的准备工作为：停止地面泵工作以及工作室内的废气泵的工作，备接管的长度小于工作室的内长，在地面上将管的两头用密封塞封堵，运到工作室处，将备用密封装置的密封头卸松，备用管顶住密封头一起向工作室内推进，再用第二根管子推进前一根，进入工作室的管子横移放置，再进行下一根管子的推入，直到最后一根管推进的最后阶段，用密封头将管子推入工作室，恢复备用密封装置的密封。卸下管子两头的密封塞后将一根管子接在空气输入管线上，将另一根管子接在废气输出管线上，然后工作室就向前移动一根管子的距离，停止移动。重复上述程序……。直到最后一根连接结束，宁紧密封垫，恢复管路的端头配件连接，工作室的前移结束，回复供气和排出废气。

由于管子下井前两端是密封了的，管内仅含空气，向工作室推进时均为密封式推进，瓦斯气体不会窜入工作室。

工作服：是一种气密性防护服，其作用在于：①保证作业人员不受瓦斯气体对人体的伤害；②保证作业人员呼吸所需空气，并把呼出的废气输送出去，以免向巷道内的瓦斯体中扩散。工作服上带有短节式输出软管和废气输出软管。空气输入软管的一个端头密闭连接在工作服的头部靠近鼻孔的位置，另一个端头设置与空气输入管线端头盲管处的可控通断的快速接头相匹配的快速接头。废气输出软管的一个端头密闭连接于工作服的头部以下位置，连接方式与空气输入软管相同。

考虑到在作业面处作业时，工作服需要较长的软管以便与工作室内的管线连接，而作业人员在巷道内游走时仅需与随身携带的储气罐及废气存储袋连接，因此除工作服自身携带的较短的软管外，要另外准备一套较长的空气输入软管和废气输出软管，两端均带可控通断的快速接头，需要时串接在工作服软管与空气输入/废气输出管线之间。

单人用便携式呼吸系统：该系统的作用是单个人在巷道内游走时供呼吸用。包括压缩空气罐、压力调节阀、废气存储软袋。其实质在于不仅解决单人在巷道内游走时的呼吸所需，而且把呼出的废气集中存储在密闭的软袋内，防止混入巷道内的瓦斯气体中。其中压缩空气罐类似潜水员携带的空气罐，气罐的出口配装压力调节阀，调节阀出口与工作服的空气输入软管之间设可匹配的可控通断快速接头。呼出的废气通过工作服上的废气软管送入废气存储软袋。该系统整体上与潜水员携带的呼吸系统类似，不同之处是多一个密封的废气存储软袋，形成一个具有全密闭特性的系统。

由于巷道内的瓦斯气体压强(P2)为常压或接近常压，所以软袋的抗压强度无需太大。

进出巷道的特殊运输车：该运输车有以下特点：

①采用防水型电力驱动，或者采用防水型直流电力驱动另加防水型蓄电池，用于通过凹形隧道时由蓄电池提供驱动电力；

②轮轴采用水密封型轴承；

③车上载有供多人用空气存储罐和废气存储罐。该空气存储罐能储存一定压强的新鲜空气（设计压强最好与压力缓冲罐一致，便于由该罐直接充气），其上装有和工作室内空气输入管线端头的结构相似的装置。用于向驾驶员和乘车人员提供呼吸所需空气。废气罐为敞开型，罐内带有软式密闭储气袋，储气袋上设置多个可控通断的快速接头，便于司、乘人员的工作服上的软管与之对接。

为应对人员的上下班所需，可单独设计人员乘坐的客车车厢，上述空气/废气存储罐就置于车厢内。

④用于运煤的车厢为敞开式车厢，在车厢厢底设多个通孔，用途为当装有煤的车厢从巷道内向外运输、进入凹形隧道时，随着车厢逐步在水中下沉，水即通过底板的通孔进入车厢内，把煤中的瓦斯气置换出来，防止其被带出巷道外的大气中。当在隧道的后半截逐渐升出水面时，煤中的水又逐渐通过通孔流出。

⑤驾驶室采取敞开式，驾驶员穿戴工作服操作，这样可便于在行驶途中出现问题时驾驶员可在一定范围内活动，以便当出现事故时及时排除事故。

说明

1）、本文附图是针对水平形巷道的地面出口画出的，对于垂直型巷道进出口则采取另一种形式，该形式类似于工作室的‘U’型隧道门（叙述略、图略），基本原理等则完全相同。

2）、由于矿井地下的巷道呈树根形分布，所以凡是存在作业需要的巷道（短时间的作业除外）内的空气输入/废气输出管线系统要随巷道的分布而同形分布。

可以看出：①作业人员是处于和地面环境气压相同或相近的工况条件下工作的，所以不存在环境气压适应方面的问题；②由于工作服内的空气压强大于外部的瓦斯气体压强，即使出现工作服出现破损的临时事故，瓦斯气体也不会侵入到工作服内而影响人员的呼吸；③工作服内外的气压差很小（仅相当于20厘米水柱高），所以工作服的抗压强度很容易得到满足，一般不会轻易出现破损的情况；④即使一旦出现工作服破损，可在几秒钟内通过‘U’形门进入工作室，从而可保证作业人员的安全。本发明和潜水作业相比，其安全性和可操作性都大大高于后者。

作业人员如果需要在巷道内游走时，就穿上工作服和带上便携式呼吸系统即可，中途若压力罐内的存气不够时，可在就近处的管线可控通断快速接头上灌气和废气排放。

空气输入管线、废气输出管线即为空气输入管路6和空气输出管路5。

Claims (5)

1.一种防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，包括巷道，其特征在于巷道进出口气密式密封，封闭处的地下设有下凹的弧形隧道，弧形隧道内注充满水，水将矿井巷道进出口气密式密封，使整个矿井完全气密性密封、与地表上的大气隔绝，由巷道内不断涌出的瓦斯气体充满巷道；巷道的出口处设有瓦斯排出装置，矿井外设有空气泵，巷道内设有直通矿井内部的作业面处和矿井外部的空气输入、输出管路，矿井外部的空气输入管路与空气泵相连，作业面处空气输入、输出管路上设有多个可控通断的快速接头。

2.根据权利要求1所述的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，其特征在于所述的矿井外设有空气缓冲罐，空气输入管路经缓冲罐与空气泵相连。

3.根据权利要求1所述的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，其特征在于所述的矿井内部的作业面处设有可移动的密闭工作室，空气输入、输出管路接入工作室内，工作室内的空气输入、输出管路上设有与工作室内连通的进气管、排气管，工作室一侧的侧壁上设有用于进出工作室的下凹的弧形通道，弧形通道内充满密封水。

4.根据权利要求2所述的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，其特征在于所述的矿井内部的作业面处设有可移动的、与巷道内的瓦斯环境呈气密性密封的工作室，室内为空气环境，空气输入、输出管路接入工作室内，工作室内设有排气泵，空气输出管路与排气泵相连，空气输入管路经三通连接有工作室进气管和供气管，工作室进气管经压力调节阀与工作室相连通，供气管上设有供气压力调节阀，供气管前端穿过工作室墙壁延伸至工作室外，工作室内、外的供气管上分别设有多个可控通断快速接口；工作室外部设有与工作室内连通的排气管，排气管上设有可控开关的快速接头；工作室一侧的侧壁上设有进出口，进出口上设有用于隔绝空气流通、上端敞口的水槽，水槽内设有密封水，密封水高度高于进出口上边沿，对进出口水密封。

5.根据上述权利要求1-4任意一项所述的防止煤矿井下瓦斯爆炸和燃烧的采煤矿井结构，其特征在于所述的瓦斯排出装置由瓦斯泵、瓦斯抽出管线、瓦斯存储罐及瓦斯泵自动控制装置组成，瓦斯抽出管线由地面密封伸入巷道内、与地面的瓦斯泵、瓦斯存储罐串接；巷道内设有瓦斯压力传感器，瓦斯压力传感器与瓦斯泵自动控制装置相连，用于对瓦斯泵自动控制。