CN103912305B - 一种煤矿巷道安全应急防控系统 - Google Patents

Abstract

一种涉及煤矿巷道应用技术领域的煤矿巷道安全应急防控系统，所述的系统采用双层巷道结构，上层巷道为应急区域，下层巷道为作业区域；所述的上层巷道与下层巷道之间设有透明隔断，上层巷道与下层巷道之间有间隔的设有多个安全出口；所述的下层巷道内有间隔的设有多个应急防控门，且每分隔出的每个独立的作业区域内至少有一个安全出口；所述的系统能够实现对煤矿井下不特定作业区域发生的不特定类型的事故灾情实施应急防控，并确保井下人员能够快速脱离危险环境。

Description

一种煤矿巷道安全应急防控系统

技术领域

本发明涉及煤矿巷道应用技术领域,具体涉及一种能够实现对巷道内发生的事故实施应急防控的煤矿巷道安全应急防控系统。

背景技术

公知的，现有技术建造的煤矿井下巷道和井下矿区内的每一处采掘作业区域，都是呈相互贯通的、开放式的构造特征；这种构造虽然有利于对煤炭的采掘和向矿井外部的运输，但却同时存在着相当危险的负面作用，具体表现在：当井下任何一处的生产作业区域发生安全生产事故时，如透水、火灾或瓦斯气体突出、扩散、爆炸及其产生的高浓度有害气体扩散等，其灾情都会经由相互贯通的、开放式的巷道向井下其他作业区域快速扩散，这不但会直接威胁到井下人员的生命安全和井下矿区的整体安全，而且还会造成严重的后果，例如：山西王家岭煤矿透水事故,黑龙江新兴煤矿瓦斯爆炸事故，山东枣庄防备煤矿井下火灾事故等，参考资料如下：南方日报2010年4月13日[A08版]；中国青年报2011年7月9日[2版]；法制日报2009年11月26日[方圆传真版]；南方都市报2009年11月26日[A21版]；

此外，由于矿难事故具有破坏力大、原因复杂以及易引发连锁事故等特点，从而导致外部救援措施往往难以及时展开，据统计，超过90%的遇难矿工的死亡时间都发生在矿难发生后的1小时内，这一小时也被媒体称为救援业内的“焦点一小时”，因此，在事故发生时，如果矿井下的巷道结构能够有效的保护矿工的安全，从而使矿工们能够在安全的环境中等待外部救援或是直接撤出矿井，这将有效的避免矿工遭难及大幅度的降低矿难死亡率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤矿巷道安全应急防控系统，所述的系统能够实现对煤矿井下不特定作业区域发生的不特定类型的事故灾情实施应急防控，将事故灾情堵截，隔离在事故发生区域的局部范围内，封闭该事故向其它区域扩散和进入的通道，使其不能继续扩大范围；同时，所述系统还确保了井下人员能够快速脱离危险环境，能够就近、安全、方便的撤回地面；

本发明是通过对现有技术设计建造的井下巷道结构，事故类型、破坏力、扩散特征进行对比研究，并同时对相应类型的事故中井下人员被困、逃生和救援行动的方法、特征进行了对比研究后设计创造的；本发明所述的防控系统对现有技术设计建造的煤矿井下巷道与各个生产作业区域之间的相互贯通的、开放式的巷道结构及材料进行了改进，使改进后的巷道具有双层透明结构，以及应急防控功能；所述系统的具体方案如下：

一种煤矿巷道安全应急防控系统，所述的系统采用上层巷道和下层巷道叠加的双层巷道结构，上层巷道为应急区域，下层巷道为作业区域，且上层巷道的宽度尺寸大于下层巷道的宽度尺寸；所述的上层巷道与下层巷道之间设有透明的封闭隔断，上层巷道与下层巷道之间有间隔的设有多个用于相互通行的安全出口，且每两个安全出口之间的间距均设为不小于100米；所述的下层巷道内有间隔的设有多个应急防控门，这些应急防控门在关闭时能够将下层巷道分隔为多个独立的作业区域，且每分隔出的每个独立的作业区域内至少有一个安全出口。

进一步，所述的下层巷道对应每个巷道内的分叉口处均设置有一个应急防控门。

进一步，所述的上层巷道与下层巷道之间的安全出口通过台阶上下通行，且对应安全出口设有两道密封门，第一道密封门以嵌入式安装到下层巷道巷壁的安全出口接近开挖面的位置，第二道密封门安装在用于上下通行的台阶中段位置；所述的密封门由高强度的透明玻璃钢材质制成。

进一步，所述的下层巷道内对应开挖作业面和相应的分支巷道的结合部位置安装有应急防控门，且该应急防控门位于开挖作业面和最接近的安全出口之间；下层巷道内对应分支巷道和主巷道的结合部位置安装有应急防控门，该应急防控门位于结合部和分支作业巷道内最接近的安全出口之间；下层巷道内对应于探煤巷的应急防控门安装在与探煤作业点相距100米的位置；下层巷道内对应于主巷道的防控门安装在井口底部双层巷道的起始部位与最近的第一条分支作业巷道的结合部位置，且该应急防控门位于第一设置的和第二设置的两个安全出口之间。

进一步，当在采用井下输送带方式在巷道内进行长距离连续输送煤炭的巷道内安装应急防控门时，先在安装有输送带设备的一侧位置，横向设置一道玻璃隔墙，并在玻璃隔墙和输送带的同一高度位置设立一个双层结构窗口，在玻璃隔墙同一位置的另一侧安装应急防控门和相关的门框部分；所述的双层结构窗口的规格和输送带规格相匹配，从而能够使输送煤炭的输送带在载重时从该窗口顺利通过；所述的双层结构窗口内侧的左、右两侧设有凹槽，凹槽内置一道能够上、下活动和开、闭的门。

进一步，当在采用轨道作业的巷道内安装应急防控门时，先在相应轨道的中间和两侧部位的地面建出一平面与轨道上部面水平的基础平台，并确保轨道两侧的间隙宽度能够使矿车车轮顺利通行，然后再在基础平台上建造应急防控门，该应急防控门设置有两个倒置的，且能够上、下活动的凹形件；所述的倒置的凹形件的凹口与轨道对应吻合，在凹形件的内侧和防控门底部位置分别粘连有密封和防水材料，从而使应急防控门在关闭时能够形成密封状态。

进一步，所述的上层巷道由高强度复合材料预制构件拼成，包括上层巷顶A构件、对称的上层左右巷壁、A1构件、A2构件、中间结构B构件、对称的B1构件和B2构件、支撑中间结构B构件、对称的B1构件和B2构件、组合式钢管梁构件以及上层巷道安全出口位置的A3上和A3下；所述的A构件的两侧下沿巷壁分别设有一排凸起一，这两排凸起一分别与设在A1构件和A2构件上沿的两排凹槽一相对应；A1构件和A2构件的下部分别设有一排孔洞一，且这两排孔洞一相互对称；所述的A3上的一侧下沿设有一排凸起二，该排凸起二与设在A1构件或A2构件上沿的一排凹槽一相对应；A3上的另一侧设有弧形开口，该弧形开口与设在A3下的凹槽二相对应，A3上和A3下对应构成上层通道内安全出口的门洞；A3下的下部设有一排与A1构件或A2构件下部孔洞一相对应的一排孔洞二；

所述的组合式钢管梁构件由钢管、高强度玻璃钢内芯和高强度玻璃钢外套件组合构成，其中：高强度玻璃钢内芯置于钢管内，钢管设置在高强度玻璃钢外套件内，且多个高强度玻璃钢外套件并排排列，并通过紧固件连接组成组合式钢管梁构件；该组合式钢管梁构件的两端分别置于A1构件和A2构件下部的两排孔洞一内；所述的B1构件和B2构件的侧面分别对称设有一排水平外突的凸起三，这两排水平外突凸起三对应设置在组合式钢管梁构件的上部；所述的中间结构B构件置于组合式钢管梁构件上部的B1构件和B2构件之间；所述的各个构件和组合式钢管梁构件在安装组合时，其相互之间的结合部位、衔接点、嵌入点和缝隙处均要密封粘连，以确保上层通道透明且封闭。

进一步，所述的A构件、A1构件、A2构件和A3上与A3下均为高强度玻璃钢材料和高强度工程塑料交替复合构造，每两层间均用胶水粘连重叠；所述的B构件、B1构件和B2构件均为高强度透明防弹玻璃和高强度透明玻璃钢材料交替复合构造，每两层间均用胶水粘连重叠。

进一步，所述的对应位于下层巷道天花板位置的B构件、B1构件和B2构件朝向下方的部位以及组合式钢管梁构件均设有消防灭火喷淋系统。

进一步，所述的应急防控门、玻璃隔墙和密封门均设有消防灭火喷淋系统；所述的上层巷道内设有直接从地面独立专项供给的通风、照明和水源。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明所述的煤矿巷道安全应急防控系统采用了双层巷道的构造，双层构造巷道突出的有益效果是：和现有技术设计建造的煤矿井下巷道及各个生产作业区域之间的相互贯通的开放式构造的技术特征相对照，井下矿区内的多局部一对一应急防控门的增加使井下矿区内的每一处生产作业区域、每一条生产作业巷道、每一条探煤巷全部实现一对一的、相互对应的多局部的应急防控能力；

由于井下矿区内的巷道为上、下两层的双层构造设计，下层巷道在生产作业巷道及相应的生产作业区域增加、安装有多个应急防控门，上层作为井下人员应急逃生和救援行动的安全保障通道；上、下层之间设立有多个安全出口，位于下层的人员可经安全出口进入上层，地面救援人员下井后可从安全出口进入上层向事故现场方向运动，并可在相应的安全出口进入下层，实施救援；双层构造巷道中的B构件，可以使上、下两层始终都处于透明状态；上层的灯光穿过B构件，同时照亮上、下两层，位于上、下两层内的人员，随时都能够看到对方的位置和当时情况；地面救援人员下井救援时，经由上层可快速抵达事故现场实施救援；同时，救援人员在上层B1和B2构件之间通过时，能够观察到下层巷道内的情景并随机实施抢险救援，有效地提高了救援效率，缩短了救援时间，并使井下被困人员能够快速获救，同时也减少和节省了各方面的救援成本：人力、物力、财力、轻、重伤员的医疗救治和遇难矿工的赔偿等。

对火灾、高浓度有害气体的防控：当井下矿区内双层构造巷道分布范围内的不特定区域发生火灾时：现场人员立即撤至相应的防控门外并关闭防控门，将火灾和有害气体封闭，隔离在火灾区域的局部范围内，使其不能够继续向井下其他区域扩散，同时启动消防灭火喷淋系统实施灭火；在关闭了防控门后，现场人员可从就近的安全出口进入上层，返回地面。

对井下透水事故的防控：当井下不特定作业区域发生透水事故时，现场人员立即撤至相应的防控门外，并关闭防控门，将透水堵截、封闭在透水区域的局部范围内，使其不能继续扩大灾害范围；在关闭了防控门后，现场人员可从就近的安全出口进入上层，返回地面。

对瓦斯突出后扩散的防控：当井下矿区不特定作业区域发生瓦斯突出时，现场人员要立即撤至相应的防控门外，并关闭防控门，封闭气体向井下其它区域扩散的通道，将瓦斯气体隔离，封闭在事故区域的局部范围内，使其不能扩大范围，在源头上避免和阻止瓦斯气体扩散而导致遇火和爆炸的危险；现场人员撤出防控门后，同时也脱离了危险环境，在相对安全的环境中从就近的安全出口进入上层通道到达井口底部乘绞车升井返回地面；另一种情况下，如果瓦斯爆炸发生在防控门关闭之前，井下人员可在自救互救的同时，快速从就近的安全出口进入上层通道，撤回地面。

对巷道坍塌、冒顶和涌泥的防控：由于本发明为双层结构技术特征，其上层部分在作为应急通道的同时，也起到了对上层的巷顶、两侧岩壁和煤层的支撑作用，可有效阻挡巷道内因塌方、坍塌和涌泥堵塞巷道，从而保障了巷道的畅通。

在煤矿建设施工阶段，把多局部一对一应急防控门和透明的逃生通道作为一体化构造，同步建设；这些技术特征对于煤矿在漫长的数十年甚至上百年采掘生产过程中的井下矿区内任何不特定区域发生的不特定类型的生产事故的应急防控和井下人员的安全、成本和效益，都具有长远的积极效果。

附图说明

图1是本发明上层巷道布置空间位置截面图；

图2是本发明上层巷道构件结构示意图；

图3是本发明上层巷道组合式钢管梁构件的结构示意图。

图中：101—A构件；102—巷壁；103—组合式钢管梁构件；104—凸起一；105—A1构件；106—A2构件；107—凹槽一；108—孔洞一；109—A3上；110—凸起二；111—弧形开口；112—A3下；113—凸起；114—凹槽二；115—孔洞二；116—B1构件；117—B构件；118—B2构件；119—凸起三；120—内芯；121—钢管；122—外套件；123—螺栓。

具体实施方式

本发明所述的煤矿巷道安全应急防控系统，包括上层和下层双层巷道，在下层巷道各功能区域部位设置应急防控门，应急防控门关闭时将各个功能区域部位相互隔离；在下层巷道高度的基础上，向上方增高，向巷壁102两侧增宽架设全封闭、透明状态的上层巷道，增宽部位作为上层巷道构造的着力点；上层巷道每间隔150米左右安装一扇防控门，与下层巷道的防控门为相同材质设计，上层是井下人员应急逃生、地面救援行动的安全保障通道，是用玻璃钢材、工程塑料复合构件和组合式钢管梁构件103相互衔接拼成；在上层、下层巷道分别设有多个安全出口，下井人员经安全出口在下层巷道和上层巷道间通行；安全出口相互之间的间距及安全出口和相邻的功能区域部位的间距同为100米左右；位于下层巷道的人员逃生可经安全出口进入上层巷道，经由上层巷道返回地面，救援人员下井后经安全出口进入上层巷道，并经由上层巷道向事故现场位置运动，在相应的安全出口进入下层巷道实施救援；

其中，每个安全出口设置为台阶方式上、下通行，安全出口内设两道密封门，第一道安装为嵌入式，嵌入到下层巷道巷壁102的安全出口门洞位置；第二道安装在上下通道的台阶中段位置；二道密封门的用途是用于防御、阻挡瓦斯爆炸产生的冲击波，火灾及其产生的有害气体，和防止透水进入上层巷道内；密封门的制作材料为高强度的透明玻璃钢构造，增加了巷道和安全出口内外的可视透明度，这对于井下人员的应急逃生和救援人员的搜救行动都具有积极效果；透明玻璃钢密封门及相应的门框以常规技术的推拉形式的开启/关闭来安装；

结合附图和安装及实施方法，下层巷道布局为：

矿井下的通往井口方向的主巷道；

矿井下的每一条生产作业分支巷道；

矿井下的每一处作业区域；

矿井下的每一条探煤巷；

上述四个功能区域部位全都预防性地安装与其相互对应的应急防控门（以下简称防控门），使井下矿区内的每一个生产作业区域，全都具有局部的应急防控功能；正常情况下，防控门处于洞开状态，从而不影响生产作业，当井下某一处不特定作业区域发生生产事故时，现场作业人员可快速撤至相应的防控门外并立即关闭防控门，将事故灾情堵截、隔离在事故区域局部范围内，起到控制事故灾情，使其不能继续向井下其它区域扩散的功能；从而保护更大范围内的井下矿区和人员的安全；事故现场的人员快速撤离防控门外并立即关闭防控门后，同时也脱离了危险环境，在相对安全的环境里，从就近的安全出口进入上层巷道，并经由上层巷道返回地面；

其中，上述四个功能区域部位安装多局部一对一应急防控门具体设置为：

一、在煤矿井下的每一处生产作业区域和相互贯通、连成一体的分支巷道的结合部位置A安装防控门，该分支巷道的另一端与通往井口方向的主巷道相互连接贯通；防控门处在作业区和相邻的安全出口之间，作业区和防控门的间距在100米左右；伴随着采掘作业区的向前延伸，防控门和安全出口与双层构造巷道保持相应的向前延伸构造；

二、在煤矿井下的每一条分支作业巷道与通向井口方向的主巷道的结合部即分叉口位置B安装防控门，防控门处在结合部和分支作业巷道内第一个安全出口之间；

三、在煤矿井下每一条探煤巷内，相距作业点100米左右的位置C安装防控门，并随着探煤作业的向前延伸保持相应的向前延伸构造；

四、煤矿井口的底部，双层构造巷道的起始部位与相距最近的第一条作业巷道结合部即分叉口位置D安装防控门，防控门位于第一和第二个安全出口之间的位置；

各功能区域部位对应位置防控门的作用为，用于堵截、隔离或封闭相应作业区域内发生的透水、火灾及火灾时产生高浓度有害气体的扩散和瓦斯气体突出后的扩散；当发生生产事故时，现场人员可快速撤至相应的防控门外，并立即关闭防控门，将自己安全的隔离在事故区域范围之外；在相对安全的环境里，从就近的安全出口进入上层巷道，并经由上层巷道返回地面；其中，位置B处防控门还起堵截或阻挡来自以外区域危险源的扩散，防止危险源进入，以保护分支巷道区域内人员安全的作用；其中，位置D处防控门用于保障矿井口、底部和相邻的安全出口始终安全畅通；当井下不特定区域发生生产事故，可能会扩散并进入到巷道内时，现场人员应立即撤至防控门外并关闭防控门，将事故灾情阻止在防控门内的局部范围内，使其不能进入到井底部位，从而为井下人员的撤离、升井和救援人员下井实施救援，提供安全畅通的保障。

防控门安装时，由于每个煤矿井下矿区内的生产采掘作业区域、生产作业巷道和探煤巷的结构特征及局部功能并非完全一致，因此，相应部位的防控门的构造特征和安装方式也不完全相同：

对于井下机械化，如采用输送带方式在巷道内长距离连续输送煤炭作业的‘生产作业方式’，其相应的防控门构造安装特征如下：

先将巷道内的作业巷道区域内，预备安装防控门的部位的高度、宽度和相应的输送带设备的高度和宽度予以确认；在安装有输送带设备的一侧位置，横向设置一道玻璃隔墙，墙体用透明的B构件117材料构造，厚20公分左右；玻璃隔墙和输送带在同一高度的位置，设立一个窗口，窗口的规格和输送带规格相匹配，并能够使输送煤炭的输送带在载重时从该窗口顺利通过，保持正常情况下的生产作业；该窗口为双层结构，其内侧的左、右两侧有凹槽，内置一道可上下活动且开闭的门，门上设置门柄，向上提门柄为开门，向下拉门柄为关门；在玻璃隔墙同一位置的另一侧，安装防控门和相应的门框部分，该防控门平时处于洞开状态，不影响现场作业人员生产活动和通行；防控门关闭时和玻璃隔墙共同构成封闭该局部区域的状态，该状态为应急防控状态；当该巷道发生事故时，应先关闭输送带作业并快速清除窗口部位输送带上的煤炭和关闭窗口门；同时，现场人员快速撤至防控门外并关闭防控门，使防控门将事故灾情隔离在防控门以内的区域，现场人员可经由就近的安全出口进入上层巷道返回地面；

透明构造的玻璃隔墙和防控门的有益效果是：当发生事故并关闭防控门以后，现场抢险的救援人员通过透明的防控门和玻璃隔墙可观察并了解内部的事故情况，有助于救援人员科学决策、准确实施抢险救援；

巷道内以轨道作业方式的防控门的安装特征：将预备安装防控门的部位确定，然后将相应轨道的中间和两侧部位的地面建成一道50公分宽的平面，其高度与轨道呈水平状态，轨道两侧的间隙宽度，能够使矿车顺利通行，不影响正常生产作业；防控门用现有技术建造，在和轨道处于同一水平位置的50公分宽的基础平台上方；同时，与轨道相互对应位置门上面设置有二个可上、下活动的倒置凹形部件，其用途为：当防控门关闭后，按下手柄，该部件向下移动，嵌在轨道上，堵塞轨道两侧的间隙，使防控门以内构成密封状态，以阻止透水和有毒气体扩散；开门时，向上提手柄，凹形部件上移，脱离轨道，开启防控门；其中，凹形部件与轨道相吻合，在凹形部件的内侧和防控门底部位置，粘连有尼龙/橡胶等可密封和防水的材料，使防控门关闭时形成密封状态，有效阻止透水和有害气体的扩散；

由于各个煤矿井下矿区内采掘作业区、巷道、探煤巷的数目、分布位置各不相同，为了对不特定区域事故的应急防控做出快速反应，对于井下各功能区域部位和相应的防控门统一编号，便于在紧急情况下地面抢险救援指挥人员通过视频和对应的防控门编号，对井下事故灾情有直观的了解，以科学决策，优化调度指挥实施抢险救援行动；例如：

A代表井下作业区处防控门：

A1代表第一作业区处防控门，简称A1号门；

A2代表第二作业区处防控门，简称A2号门；

以此类推，将井下全部的作业区处防控门顺序编写；

B代表作业区的分支巷道处防控门；

B1代表第一作业区的分支巷道处防控门，简称B1号门；

B2代表第二作业区的分支巷道处防控门，简称B2号门；

以此类推，将井下全部的分支巷道处防控门顺序编写；

C代表井下的探煤巷处防控门；

C1代表井下第一处探煤巷处防控门，简称C1号门；

C2代表井下第二处探煤巷处防控门，简称C2号门；

以此类推，将井下全部的探煤巷处防控门顺序编写；

D代表井口底部处防控门；

以上四个功能区域部位处防控门按顺序排列的编号，标示在相应的防控门上和醒目的位置上。

本发明的双层构造巷道上层巷道部分具体设置为：

结合附图1，在现有技术设计建造下层巷道高度的基础上，向上方增高2.5米，向上方增高部分的巷壁102每侧增宽30公分，双侧共增宽60公分；增宽部位的基础位置是上层巷道构造的着力点，起到承重和支撑的作用；

上层巷道是由高强度复合材料预制构件拼成，每块预制构件按照安装部位编号如下：

1、A构件101安装在上层的巷顶位置；

2、左侧一块A1构件105、右侧一块A2构件106构成的上层巷壁；

3、上层巷道巷底中间结构B构件117；

4、上层巷道巷底两侧B1构件116和B2构件118；

5、上层巷道的安全出口位置，A3上109和A3下112；

6、支撑上层巷道巷底的组合式钢管梁构件103；

其中，A构件101、A1构件105、A2构件106和A3上109与A3下112构件用高强度玻璃钢材料和高强度工程塑料复合构造，其构造方式和顺序如下：

高强度玻璃钢材料3公分

高强度工程塑料10公分

高强度玻璃钢材料4公分

高强度工程塑料10公分

高强度玻璃钢材料3公分

以上二种材料相互交替共五层，每两层间分别用胶水粘连重叠，使其复合为一体，总厚度有30公分；

A构件101、A3上109与A3下112构件的规格与结构特征为：

长度　3米；厚度　30公分；高度　1.5米；跨度　3米。

结合附图2，A构件101的下沿具有凸起一104特征；

A3上109构件只有一侧下沿具有凸起二110特征；A3上109构件的另一侧呈弧形开口111，该弧形开口111为安全出口门洞的上方部位，与弧形开口111相对应的A3下112构件部位呈凹槽二114，二者对应共同构成上层巷道内安全出口的门洞；其中，A3下112构件还包括上沿的凸起113特征和下沿的孔洞二115特征；

A1构件105和A2构件106对称设置，具体规格和结构特征为：

长度　3米；厚度　30公分；高度　1米；如图中所示，A1构件105和A2构件106一样；

A1构件105和A2构件106的上沿有凹槽一107，该凹槽一107特征对应的是A构件101相应位置的凸起一104特征以及A3上109构件一侧下沿相应位置的凸起二110特征；在安装时，A构件101上的凸起一104部位嵌入A1构件105或A2构件106上的凹槽一107部位内并与之嵌合成一体，共同构成上层巷道的巷顶和两侧巷壁102部分；

A1构件105和A2构件106下方部位预留有孔洞一108，孔洞的规格为：

深度　30公分；宽度　50公分；高度　35公分；

A1构件105和A2构件106的下沿与孔洞一108底部位置相距10公分，孔洞相互的间距为50公分；

B构件117、B1构件116和B2构件118采用高强度透明防弹玻璃和高强度透明玻璃钢材料复合构造，其构造方式和顺序如下：

高强度透明玻璃钢材料3公分

高强度透明防弹玻璃5公分

高强度透明玻璃钢材料4公分

高强度透明防弹玻璃5公分

高强度透明玻璃钢材料3公分

以上二种材料交替重叠设置共五层，在五层透明材料四周10公分宽的位置涂抹有胶水，然后五层重叠复合为一体，总厚度达20公分；

B构件117为一平板，规格和结构特征为：

长度　2米；宽度　1米；厚度　20公分；

B1构件116和B2构件118对称设置，其侧面有凸起三119特征，该凸起三119特征规格为长度30公分、宽度25公分、厚度20公分，凸起三119特征相互的间距为50公分。

结合附图3，组合式钢管梁构件103规格和结构特征：

每一根钢管梁构件是由钢管121、高强度玻璃钢内芯120和高强度玻璃钢外套件122组合构成，具体规格为：

钢管长度　3.6米；钢管直径　10公分；钢管壁厚　0.3-0.5公分；

外套件长度3.6米；宽、高度分别为12公分；

构成时，将高强度玻璃钢材料的内芯120表面涂胶水植入钢管121内，二者规格需相互匹配，没有间隙；120内芯与钢管121的长度一致；外套件122的外形为长方形或长条形，内径为圆周形，内径规格和钢管相匹配，钢管121表面涂抹胶水后嵌入其内，二者之间没有间隙；钢管121、内芯120和外套件122，三者组合成为一个整体，可增强钢管自身的强度和韧性，长方形或长条形的规格可起到便于安装的作用，可安装为多种平面，水平、立体或特定的结构方式；

钢管、内芯和外套件的三者组合构造，实质上是对现有的钢管材料应用方向领域的一种延伸，在双层构造巷道中是作为四根并列组合成的组合式钢管梁构件103使用，其规格为：长度　3.6米；总宽度　4.8公分；高度　12公分；

一组组合式钢管梁构件103为一道钢管梁，由四根组合成的钢管构件呈横置并列摆放，四根之间的结合处用胶水涂抹，使其无缝紧密连接；在组合式钢管梁构件103侧面等间距位置，设置11个钻孔，钻孔内可安装高强度螺栓123，螺栓的长度为50-52公分，即每道钢管梁由11根螺栓穿过并紧固；每道钢管梁相互之间的距离为50公分，这样高密度排列的钢管梁的用途是对双层构造巷道的上层巷道构造担负着整体的安全保障和支撑作用；其有益效果是：当井下发生生产事故时，众多的井下人员进入上层巷道避险或者在上层巷道通过时，确保不会发生群体性踩踏或结构性垮塌事故，并能够有效抵御瓦斯爆炸产生的冲击波；为井下人员的应急撤离和地面救援行动提供坚实的安全保障通道。

预制构件和组合式钢管梁构件103在双层巷道上层巷道构建时的安装顺序及方法为：

第一步：将A1构件105和A2构件106分别安放在下层巷道增宽处的左、右两侧位置上，左侧为A1构件105，右侧为A2构件106，两块构件呈对称安放，两侧构件的孔洞一108位置相互对应；

第二步：将组合式钢管梁构件103横置，两端分别嵌入A1构件105和A2构件106的孔洞一108内，每侧嵌入深度30公分；

第三步：将B1构件116、B构件117和B2构件118竖排并列，水平安放在三道钢管梁上方，B1构件116、B构件117和B2构件118三个构件的中间部位，对应着中间一道钢管梁；三个构件的前、后两端分别放置在前、后两道相应的钢管梁上；前后两端相邻安装的两个B1构件116和两个B2构件118上相应的凸起三119特征，分别嵌入A1构件105和A2构件106上各自对应的孔洞一108内，并和已经嵌入的组合式钢管梁构件103部位重叠；

B1构件116和B2构件118安装完成后，将透明的B构件117安装在B1和B2构件中间的位置；组合式钢管梁构件103其两端分别嵌入A1和A2构件106上的孔洞内各30公分后，中间部位长度为3米，此3米的长度为B1、B和B2构件的总宽度；安装方法和顺序依次类推；

每道钢管梁和安装在其上方的B1、B和B2构件的结合部，全部用螺栓紧固，使B1、B和B2构件和钢管梁成为一个整体构造；

第四步：将A构件101安装在上层巷道的巷顶位置，A构件101两侧下沿的凸起一104嵌入A1和A2构件106上沿的凹槽一107部位内，使A、A1和A2三个构件组成了上层的巷顶和两侧巷壁102部分；

在安装上层巷道构件过程中，在安全出口处安装A3上109、下两部位的相应构件：具体是A3上109构件一侧下沿凸起二110特征与A1构件105或A2构件106上相应位置的凹槽一107配合，A3上109构件另一侧圆弧开口111与A3下112构件相应位置的凹槽二114配合；A1或A2构件106与A3下构件对应孔洞内相应设置组合式钢管梁构件103与B1、B和B2构件；

上述双层构造巷道内的各个构件和组合式钢管梁构件103在安装时，其相互之间的结合部位、衔接点、嵌入点和缝隙处用胶水粘连，使上层巷道透明且封闭；可预防和封闭透水、有害气体的渗透；不仅能杜绝有害气体进入上层巷道，同时也增强了双层构造巷道的整体强度；

在下层巷道的天花板位置B构件117、B1构件116和B2构件118朝着下方的部位及相应的组合式钢管梁构件103、防控门、玻璃隔墙和密封门位置都安装消防灭火喷淋系统；喷淋装置的喷水嘴对准B构件117、B1构件116和B2构件118及组合式钢管梁构件103表面位置；当下层巷道发生事故需要喷淋作用时，相关水源首先喷向B构件117、B1构件116和B2构件118、组合式钢管梁构件103、防控门、玻璃隔墙和密封门的表面，然后会自然下落在下层巷道内，起到灭火和降温的作用；确保双层构造巷道的安全；其中，消防灭火喷淋系统的安装方法，以国家消防部门的有关强制性实施的技术规范和标准为准；

上层巷道内的通风、照明、水源直接从地面独立专项供给，不和下层巷道联接，以防止因下层巷道的生产作业区域发生事故时造成停电、停风等不安全因素危及上层巷道；其中，地面专供的通风系统、照明系统和水源系统，按现有技术标准建造安装；三个系统均为24小时不间断保障；

双层构造巷道、安全出口和防控门的分布与延伸：双层构造巷道从井口底部起始，通达井下的每一处作业区域，并随着每一个作业区域采掘作业的向前延伸而保持同距延伸构造；上、下两层巷道之间的安全出口相互之间的间距为100米左右，在没有作业人员的部位，可以不考虑设安全出口；井下每一处作业区域和相应的防控门的间距为100米左右，并处于作业区域和相邻的安全出口之间的位置；井下各个生产作业区域、防控门和安全出口相互之间的近距离构造特征的有益效果是：可使井下人员在应急逃生时，只需用很短的时间就可经由安全出口进入上层巷道，并经由上层巷道快速到达井底，乘绞车升井返回地面；同时井下其它作业区域的人员能够分别从相距最近的安全出口快速、方便的进入上层巷道，并经由上层巷道返回地面；

对巷道坍塌、冒顶和涌泥的防控：由于本发明为双层结构技术特征，其上层部分在作为应急通道的同时，也起到了对上层的巷顶、两侧岩壁和煤层的支撑作用，可有效阻挡巷道内因塌方、坍塌、涌泥和落下物堵塞巷道或砸中井下人员，而造成的伤亡，从而保障了巷道的畅通；

当井下发生安全事故时，在井下其它作业区域的井下人员，可通过上层巷道，向事故区域实施增援和营救，这是利用井下人员在事故发生后第一时间抵达事故现场实施紧急救援的“第一群”救援力量，这对于井下被困人员或伤员的紧急援助，自救互救，都具有实质性的积极效果。

本发明创造在实施时，由于每一个煤矿井下矿区内巷道、作业区域的构造并非都是一致的，如有的煤矿是单层采掘，有的是分层采掘，有的是轨道矿车作业，有的是机械化输送带方式作业，或者二者兼有，有的大部分为人工采掘等；因此在双层构造巷道的实施过程中，应根据井下矿区内的巷道、作业区域、探煤巷的具体部位的构造特征，灵活掌握各种预制构件、组合式钢管梁构件103、防控门、玻璃隔墙、安全出口的密封门，以及某段巷道的增宽、增高和跨度等规格尺寸，以及相应的安装方法等，灵活运用，在多局部一对一应急防控系统的方法、原理和技术目的的基础上进行适应性改动；

如在新建设的煤矿中直接应用，新建设的煤矿从设计、基本建设施工阶段开始，直接以双层构造巷道方法设计施工；井下矿区内的生产作业区域，巷道和相互对应的多局部一对一应急防控门，相应的玻璃隔墙、安全出口、密封门等作为一体化的施工建设；双层构造巷道的透明、封闭的上层应急逃生通道、复合材料预制构件、钢管构件、消防灭火喷淋系统、安全出口构造全部都在基础建设施工中同步安装；当煤矿基本建设完成，正式开始进行采掘生产作业时多局部一对一应急防控门和上层部分的应急逃生通道，也同时开始发挥保障作用；例如山西王家岭煤矿发生的特别重大井下透水事故，和内蒙古骆驼山煤矿发生的井下透水事故，二者都是发生在煤矿基本建设已经基本完工，准备正式投产时发生的，显而易见：如果在煤矿建设施工阶段，把多局部一对一应急防控门和透明的逃生通道作为一体化构造，同步建设；既可实现对井下矿区内不特定区域发生的不特定类型的生产事故实施应急防控，将事故灾情及时堵截；井下人员在关闭了相应的防控门以后，可从就近的安全出口进入上层通道返回地面，同时进一步减少了井下人员的伤亡，并对救援行动提供帮助；由于在煤矿井下矿区内增加、安装了多局部一对一的应急防控门和透明、可延伸的应急逃生通道，这些技术特征对于煤矿在漫长的数十年甚至上百年的采掘生产过程中，井下矿区内任何不特定区域发生的不特定类型的生产事故的应急防控和井下人员的安全与成本和效益，都具有长远的积极效果；

对于煤矿井下矿区不易发生瓦斯爆炸事故的低瓦斯矿井，可根据各个采掘作业区域，生产作业巷道，探煤巷的分布、构造特征，把双层构造巷道在井下矿区内建设成纵横的干线方式实施，方式如下：

双层构造巷道从井口起始至井下矿区内最深处的生产采掘作业区域之间，建造纵横的双层构造巷道和相应的安全出口的干线，井下矿区内全部的生产作业区、巷道与相应的干线联通，是井下人员应急逃生和地面救援人员的安全保障通道；双层构造巷道干线在井下矿区内纵横交叉互通，但不向作业区域、作业巷道内延伸，井下各个作业区域和巷道内的人员进入干线内部时，需要徒步到达就近的安全出口，并经安全出口进入上层巷道，撤回地面；地面救援人员下井后，经由安全出口进入上层巷道，在事故现场相应的安全出口进入下层巷道，实施救援；井下矿区内的生产作业区域，生产作业巷道，仍然用现有技术设计构造的方式生产作业；井下矿区内的多局部应急防控门依然按照井下矿区内的A、B、C、D位置安装实施，参照附图和安装及实施方法；井下矿区内各个作业区域和相应的作业巷道内的井下人员，在紧急情况下应立即撤至相应的防控门外并关闭防控门，将事故灾情堵截；井下矿区内只建造纵横干线式的双层构造巷道，井下矿区内各个生产作业区、作业巷道仍然使用现有技术构造方式，不对其实施增高、增宽和复合材料构件组合的双层构造方式；在没有实施双层构造巷道的作业区域和作业巷道内，及各个防控门部位，玻璃隔墙部位全都安装消防灭火喷淋系统，对相应巷道和防控门、玻璃隔墙等，重点部位实施灭火消防保障；该实施方式的基础是：

1不易发生瓦斯爆炸事故的低瓦斯矿井；

2多局部一对一应急防控门分布范围安装消防灭火喷淋系统；

双层构造巷道的拆迁和重复使用：当井下矿区内生产采掘区域的煤炭资源枯竭，需要转移至新的采掘区域时，其双层构造的预制构件、钢管梁构件、防控门和安全出口、密封门、玻璃隔墙以及相应的消防喷淋系统等设施可拆解，转移到新的采掘区域，重复安装使用。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (9)

1.一种煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的系统采用上层巷道和下层巷道叠加的双层巷道结构，上层巷道为应急区域，下层巷道为作业区域，且上层巷道的宽度尺寸大于下层巷道的宽度尺寸；所述的上层巷道与下层巷道之间设有透明的封闭隔断，上层巷道与下层巷道之间有间隔的设有多个用于相互通行的安全出口，且每两个安全出口之间的间距均设为不小于100米；所述的下层巷道内有间隔的设有多个应急防控门，这些应急防控门在关闭时能够将下层巷道分隔为多个独立的作业区域，且每分隔出的每个独立的作业区域内至少有一个安全出口；所述的上层巷道与下层巷道之间的安全出口通过台阶上下通行，且对应安全出口设有两道密封门，第一道密封门以嵌入式安装到下层巷道巷壁的安全出口接近开挖面的位置，第二道密封门安装在用于上下通行的台阶中段位置；所述的密封门由高强度的透明玻璃钢材质制成。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的下层巷道对应每个巷道内的分叉口处均设置有一个应急防控门。

3.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的下层巷道内对应开挖作业面和相应的分支巷道的结合部位置安装有应急防控门，且该应急防控门位于开挖作业面和最接近的安全出口之间；下层巷道内对应分支巷道和主巷道的结合部位置安装有应急防控门，该应急防控门位于结合部和分支作业巷道内最接近的安全出口之间；下层巷道内对应于探煤巷的应急防控门安装在与探煤作业点相距100米的位置；下层巷道内对应于主巷道的防控门安装在井口底部双层巷道的起始部位与最近的第一条分支作业巷道的结合部位置，且该应急防控门位于第一设置的和第二设置的两个安全出口之间。

4.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：当在采用井下输送带方式在巷道内进行长距离连续输送煤炭的巷道内安装应急防控门时，先在安装有输送带设备的一侧位置，横向设置一道玻璃隔墙，并在玻璃隔墙和输送带的同一高度位置设立一个双层结构窗口，在玻璃隔墙同一位置的另一侧安装应急防控门和相关的门框部分；所述的双层结构窗口的规格和输送带规格相匹配，从而能够使输送煤炭的输送带在载重时从该窗口顺利通过；所述的双层结构窗口内侧的左、右两侧设有凹槽，凹槽内置一道能够上、下活动和开、闭的门。

5.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：当在采用轨道作业的巷道内安装应急防控门时，先在相应轨道的中间和两侧部位的地面建出一平面与轨道上部面水平的基础平台，并确保轨道两侧的间隙宽度能够使矿车车轮顺利通行，然后再在基础平台上建造应急防控门，该应急防控门设置有两个倒置的，且能够上、下活动的凹形件；所述的倒置的凹形件的凹口与轨道对应吻合，在凹形件的内侧和防控门底部位置分别粘连有密封和防水材料，从而使应急防控门在关闭时能够形成密封状态。

6.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的上层巷道由高强度复合材料预制构件拼成，其包括A构件(101)、A1构件(105)、A2构件(106)、B构件(117)、对称的B1构件(116)和B2构件(118)、组合式钢管梁构件(103)、用于支撑B构件(117)、B1构件(116)、B2构件(118)、组合式钢管梁构件(103)以及上层巷道安全出口的A3上(109)和A3下(112)；所述的A构件(101)两侧下沿延伸有对称的巷壁(102)，且这两侧巷壁(102)分别设有一排凸起一(104)，这两排凸起一(104)分别与设在A1构件(105)和A2构件(106)上沿的两排凹槽一(107)相对应；A1构件(105)和A2构件(106)的下部分别设有一排孔洞一(108)，且这两排孔洞一(108)相互对称；所述的A3上(109)的一侧下沿设有一排凸起二(110)，该排凸起二(110)与设在A1构件(105)或A2构件(106)上沿的一排凹槽一(107)相对应；A3上(109)的另一侧设有弧形开口(111)，该弧形开口(111)与设在A3下(112)的凹槽二(114)相对应，A3上(109)和A3下(112)对应构成上层通道内安全出口的门洞；A3下(112)的下部设有一排与A1构件(105)或A2构件(106)下部孔洞一(108)相对应的一排孔洞二(115)；

所述的组合式钢管梁构件(103)由钢管(121)、高强度玻璃钢内芯(120)和高强度玻璃钢外套件(122)组合构成，其中：高强度玻璃钢内芯(120)置于钢管(121)内，钢管(121)设置在高强度玻璃钢外套件(122)内，且多个高强度玻璃钢外套件(122)并排排列，并通过紧固件螺栓(123)连接组合；该组合式钢管梁构件(103)的两端分别置于A1构件(105)和A2构件(106)下部的两排孔洞一(108)内；所述的B1构件(116)和B2构件(118)的侧面分别对称设有一排水平外突的凸起三(119)，这两排凸起三(119)对应设置在组合式钢管梁构件(103)的上部；所述的B构件(117)置于组合式钢管梁构件(103)上部，且位于B1构件(116)和B2构件(118)之间；所述的各个构件和组合式钢管梁构件(103)在安装组合时，其相互之间的结合部位、衔接点、嵌入点和缝隙处均要密封粘连，以确保上层通道透明且封闭。

7.根据权利要求6所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的A构件(101)、A1构件(105)、A2构件(106)和A3上(109)与A3下(112)均为高强度玻璃钢材料和高强度工程塑料交替复合构造，每两层间均用胶水粘连重叠；所述的B构件(117)、B1构件(116)和B2构件(118)均为高强度透明防弹玻璃和高强度透明玻璃钢材料交替复合构造，每两层间均用胶水粘连重叠。

8.根据权利要求6所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的B构件(117)、B1构件(116)和B2构件(118)朝向下方的部位以及组合式钢管梁构件(103)均设有消防灭火喷淋系统。

9.根据权利要求1所述的煤矿巷道安全应急防控系统，其特征是：所述的应急防控门、玻璃隔墙和密封门均设有消防灭火喷淋系统；所述的上层巷道内设有直接从地面独立专项供给的通风、照明和水源。