CN103790622A - 一种高压惰性气体主动隔爆抑爆方法 - Google Patents
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Abstract
一种高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，适用于无外部泄压空间的封闭管道内气体爆炸的阻隔爆，尤其适用于煤矿井下瓦斯爆炸的阻隔爆。首先在矿井巷道内施工壁槽，安装高压气源和信号接收处理系统；在巷道同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设多个喷射器，多个喷射器经高压胶管连通，在喷射器两侧的巷道内布设与信号处理系统相连的压力传感器；然后在巷道内安装传感器，接收冲击波信号，安装高压惰性气源喷射器及其连接管线；发生瓦斯爆炸时传感器检测到前去冲击波信号，启动电磁阀，高压惰性气源从喷射器中喷出，在巷道内形成高压惰性气幕，阻断爆炸冲击波的传播。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压惰性气体主动隔抑爆方法，尤其适用于煤矿井下瓦斯爆炸发生的巷道，也适用于其它输送具有爆炸危险性的可燃气体的工业管道的隔抑爆。
背景技术
瓦斯爆炸式煤矿安全生产的重大威胁，至今仍是造成矿井人员伤亡和财产损失的主要事故形式，为此，美国、俄罗斯、波兰、德国等主要产煤国都建立了不同规模的大型地下爆炸试验巷道，研制了各种动作灵敏、喷雾效果良好的自动隔爆装置和被动式隔爆棚。为了解决煤矿安全生产的实际问题，我国十分重视组织有关人员开展瓦斯爆炸的研究工作，在国家科技部、国家自然科学基金委员会等部门的大力支持下，我国在煤矿瓦斯爆炸防治领域的研究取得了显著进展，如在防爆隔爆技术方面，通过国家“六五”、“八五”、“九五”、“十五”等攻关项目研究，被动式水槽、水袋和自动式抑爆装置在煤矿中推广运用，为煤矿企业提供了阻止瓦斯煤尘爆炸传播的装备，解决了井下无阻隔爆装备的问题，对控制瓦斯煤尘爆炸传播范围，减少事故损失起到了重要的作用，从很大程度上保障了煤矿安全生产。
而实际上煤矿巷道系统的主要特点就是具有复杂的网络式结构，而且组成单元较多，如采煤工作面、掘进工作面以及各种硐室（机电硐室、炸药硐室、临时调度室等）等。矿井一旦发生爆炸，冲击波和火焰就会通过巷道从一个单元传到另一个单元，如果不能得到有效抑制，就会波及到整个矿井，破坏生产系统与设备，并造成大量的人员伤亡和财产损失。虽然煤矿企业都采用了上述阻隔爆措施，但从以往发生的瓦斯爆炸事故看，爆炸传播并没有因为阻爆隔爆装置的安设而被完全遏制住，装置失效的现象依然存在，特别是发生连续爆炸后，阻爆隔爆装置已被第一次的爆炸摧毁，不能再次起到作用。总的来讲，现在的煤矿瓦斯爆炸抑制至少还存在以下两方面的问题：
一是难以准确判断爆源点。由于瓦斯在受限巷道内会随风流扩散运移到通风网络内，一旦扩散碰到合适的点火源就会发生爆炸，而何时何地会碰到事故火源实际上是很难判断的（事故火源的出现往往带有偶然性和随机性），这就给也阻隔爆装置设置地点的选择带来了困难，因此，也就不能完全杜绝瓦斯爆炸事故的发生。
二是大多数国有重点煤矿巷道网络系统复杂，避灾路线长，即使感知到发生爆炸事故，井下人员也不能完全撤离。所以任何一个生产单位不仅要能抑爆，还要能隔爆，同时具备爆炸传播扩展的能力和阻断爆炸威胁本单元安全的能力。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、既能熄灭爆炸火焰，又能抑制爆炸惰性冲击波传播的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法。
技术方案：本发明的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，包括如下步骤：
a、在巷道同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设多个喷射器，多个喷射器经高压胶管连通，在喷射器两侧的巷道内布设与信号处理系统(8)相连的压力传感器；
b、在布设喷射器处的一侧巷帮壁槽内设有与高压惰性气源相连的储气罐，储气罐的出气管与连通喷射器的高压胶管相连接，储气罐与高压惰性气源之间设有减压阀，储气罐的出口管路上装有电磁阀，电磁阀上连有由信号处理系统控制的防爆电源；
c、当井下发生瓦斯爆炸时，所产生的冲击波被压力传感器采集到后，将压力信号传递到信号处理系统，信号处理系统驱动电磁阀开启，储气罐内的惰性气体通过喷射器喷出，在巷道内形成高压阻断气幕，隔断冲击波传传播，并熄灭爆炸火焰。
所述的高压惰性气源所采用的气体介质为氮气或二氧化碳，喷射压力﹥2MPa。
所述在在巷道同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设的多个喷射器的间距﹤20cm。
所述喷射器和压力传感器的直线距离为18-22m。
有益效果：本发明能够抑制并隔断煤矿瓦斯爆炸或者工业管道内可燃气体爆炸所产生的冲击波，既能熄灭爆炸火焰，又能抑制爆炸惰性冲击波的传播，更重要的是能实现重复动作、多次抑爆，能抑制连续爆炸的传播。由于瓦斯在受限巷道内会随风流扩散运移到通风网络内，一旦扩散碰到合适的点火源就会发生爆炸，而何时何地会碰到事故火源实际上是很难判断的（事故火源的出现往往带有偶然性和随机性），这就给也阻隔爆装置设置地点的选择带来了困难，因此，也就不能完全杜绝瓦斯爆炸事故的发生。二是大多数国有重点煤矿巷道网络系统复杂，避灾路线长，即使感知到发生爆炸事故，井下人员也不能完全撤离。所以任何一个生产单位不仅要能抑爆，还要能隔爆，同时具备爆炸传播扩展的能力和阻断爆炸威胁本单元安全的能力。但现有矿井采用的隔抑爆方法多为被动式，仅能熄灭火焰的传播和单次爆炸。其主要优点：
一是能够熄灭爆炸火焰，防止火焰加速造成爆轰带来更大的损害，二是降低冲击波强度，防止冲击后“爆风”卷扬煤尘引起二次爆炸，三是能够冲淡稀释爆炸后产生的窒息性有毒气体，避免其在巷网中扩散造成更大范围的人员伤亡，四是能够隔断外部爆炸的传播。具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的技术原理图。
图2是本发明喷射器在巷道内的施工位置示意图（A-A截面）。
图3是本发明在巷道的施工方法示意图。
图中：1－巷道；2－喷射器；3－压力传感器；4－单元内爆炸传播方向；5－单元外爆炸传播方向；6－前驱冲击波；7－火焰锋面；8－信号处理系统；9－防爆电源；10－电磁阀；11－储气罐；12－减压阀；13－高压惰性气源；14－-高压胶管；15－高压惰性气幕；16－壁槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：减压阀12的作用？
本发明的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，具体步骤如下：
a、在巷道1同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设多个喷射器2，多个喷射器2经高压胶管14连通，在喷射器2两侧的巷道内布设与信号处理系统8相连的压力传感器3；在巷道1同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设的多个喷射器2的间距﹤20cm；所述喷射器2和压力传感器3的直线距离为18-22m；
b、在布设喷射器2处的一侧巷帮内施工壁槽16，并在壁槽16内设置高压惰性气源13、与高压惰性气源13相连的储气罐11，储气罐11与高压惰性气源13之间设有减压阀12，通过减压阀12可将高压惰性气源13的压力降低至喷射压力，储气罐11的出气管与连通喷射器2的高压胶管14相连接，储气罐11的出口管路上装有电磁阀10，电磁阀10上连有由信号处理系统8控制的防爆电源9；所述的高压惰性气源13所采用的气体介质为氮气N2或二氧化碳CO2，喷射压力﹥2MPa，如图3所示；
c、当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸火焰和冲击波沿巷道1沿巷道单元内爆炸传播方向4或巷道单元外爆炸传播方向5传播，当前驱冲击波6、火焰锋面7临近压力传感器3时，所产生的冲击波被布置在巷道内的压力传感器3采集到后，将压力信号传递到信号处理系统8，信号处理系统8驱动电磁阀10开启，储气罐11内的高压惰性气体通过喷射器2喷出，在巷道内形成高压阻断气幕15，隔断冲击波传传播的同时，熄灭爆炸火焰的传播。
Claims (4)
1.一种高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在巷道(1)同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设多个喷射器（2），多个喷射器（2）经高压胶管（14）连通，在喷射器（2）两侧的巷道内布设与信号处理系统(8)相连的压力传感器（3）；
b、在布设喷射器（2）处的一侧巷帮壁槽（16）内设有与高压惰性气源(13)相连的储气罐(11)，储气罐(11)与高压惰性气源(13)之间设有减压阀（12），储气罐(11)的出气管与连通喷射器（2）的高压胶管（14）相连接，储气罐(11)的出口管路上装有电磁阀(10)，电磁阀(10)上连有由信号处理系统(8)控制的防爆电源(9)；
c、当井下发生瓦斯爆炸时，所产生的冲击波被压力传感器（3）采集到后，将压力信号传递到信号处理系统(8)，信号处理系统(8)驱动电磁阀(10)开启，储气罐(11)内的惰性气体通过喷射器（2）喷出，在巷道内形成高压阻断气幕，隔断冲击波传传播，并熄灭爆炸火焰。
2.根据权利要求1所述的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，其特征在于：所述的高压惰性气源所采用的气体介质为氮气（N2）或二氧化碳（CO2），喷射压力﹥2MPa。
3.根据权利要求1所述的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，其特征在于：所述在在巷道（1）同一截面的巷帮和顶板呈阵列间隔布设的多个喷射器(2)的间距﹤20cm。
4.根据权利要求1或2所述的高压惰性气体主动隔爆抑爆方法，其特征在于：所述喷射器（2）和压力传感器（3）的直线距离为18-22m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140514 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |