CN106869975B - 煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，该预防煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统包括控制器、应力传感器、覆盖整个巷道截面的至少两道安全网和至少一道可开闭的安全幕，安全网间隔设置在掘进巷道中，且所有安全网共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，安全幕设置在安全网的远离掘进巷道的掘进面的一侧；应力传感器设置在安全网上，控制器与应力传感器电连接，控制器用于当应力传感器检测到安全网受到落煤的冲击时，关闭安全幕，以封闭掘进巷道。当煤与瓦斯突出灾害发生时，本发明可自动根据巷道煤岩应力的变化控制安全幕关闭，形成安全幕和安全网配合的多重煤岩瓦斯阻挡系统，保证井下工作人员安全。

Description

煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统

技术领域

本发明涉及煤矿井下灾害预防技术，尤其涉及一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防技术。

背景技术

煤与瓦斯突出是指瓦斯压力和地应力的作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是一种类型的瓦斯特殊涌出的现象，具有极大的破坏性。煤与瓦斯突出灾害广泛的存在于我国的井工煤矿中，随着煤矿开采深度的增加，煤与瓦斯突出灾害日益严重。煤与瓦斯突出灾害发生时，容易造成严重的人员伤亡事故。主要是因为煤与瓦斯突出发生时，不仅喷出大量瓦斯(如甲烷等)气体充满巷道，造成氧气浓度降低，导致人员窒息。同时还因为抛出大量煤岩块，释放强大冲击波，对人员造成物理伤害，致井下作业人员伤亡。

目前的井下应急救援设施如避难硐室、移动救生舱等，主要是在掘进工作面等工作人员密集处的附近设置临时的避难空间，为矿工提供空气、饮水、食物等物资，当井下瓦斯突出发生时井下工作人员可以临时在避难硐室、移动救生舱内避难。

然而避难硐室、移动救生舱并不能阻止煤与瓦斯突出时，灾害在井下巷道的蔓延，因此，亟需发明一种装置，减少煤与瓦斯突出灾害发生时煤岩向巷道大量倾泻所造成的威胁，同时有效阻止突出灾害影响区域的扩大及次生灾害的发生。

发明内容

本发明提供一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，该系统可以形成安全幕和安全网配合的多重煤岩瓦斯阻挡系统，当煤与瓦斯灾害发生时阻挡煤岩下落和瓦斯在巷道的传播，保证井下工作人员安全。

本发明提供一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，包括控制器、应力传感器、覆盖整个巷道截面的至少两道安全网和至少一道可开闭的安全幕，安全网间隔设置在掘进巷道中，且所有安全网共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，安全幕设置在安全网的远离掘进巷道的掘进面的一侧；应力传感器设置在安全网上，控制器与应力传感器电连接，控制器用于当应力传感器检测到安全网受到落煤的冲击时，关闭安全幕，以封闭掘进巷道。

可选的，至少两道安全网包括第一安全网和第二安全网，第一安全网和第二安全网分别覆盖掘进巷道的横截面的左半侧与右半侧。

可选的，该煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统还包括固定装置和能够锁止的锁定装置，固定装置包括锚杆，锚杆的锚固端设置在掘进巷道的巷壁上，安全网通过锁定装置与锚杆的自由端相连。

可选的，锁定装置包括卷收器，卷收器的仓体外壳与锚杆的自由端相连，卷收器的可收放的卷轴与安全网的边缘连接，卷收器的卷轴能够在拉伸力大于预定阈值时锁止。

可选的，安全网包括绳体，绳体包括钢制内芯和包裹在内芯外侧的涤纶面料。

可选的，安全幕包括有密封槽和幕布，密封槽设置在掘进巷道的巷壁上，且密封槽的形状与掘进巷道的边缘形状匹配，幕布设置在密封槽内，且幕布可收起或放下，幕布放下时，幕布覆盖密封槽内的区域。

可选的，幕布包括有金属网状骨架和覆盖在金属网状骨架外侧的封闭涂层。

可选的，安全幕上还包括有瓦斯传感器，瓦斯传感器和控制器电连接；

控制器还用于在瓦斯传感器检测到的瓦斯超出限定值时，关闭安全幕。

可选的，应力传感器设置在安全网的顶部。

可选的，该煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统还包括：手动装置，手动装置和安全幕连接，以在用户手动操作下关闭安全幕。

本发明提供的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统包括：控制器、应力传感器、覆盖整个巷道截面的至少两道安全网和至少一道可开闭的安全幕，安全网间隔设置在掘进巷道中，且所有安全网共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，安全幕设置在安全网的远离掘进巷道的掘进面的一侧；应力传感器设置在安全网上，控制器与应力传感器电连接，控制器用于当应力传感器检测到安全网受到落煤的冲击时，关闭安全幕，以封闭掘进巷道。当煤与瓦斯突出灾害发生时，煤层应力发生变化，本发明中的应力传感器自动根据巷道煤岩应力的变化控制安全幕关闭，形成安全幕和安全网配合的多重煤岩瓦斯阻挡系统，其中安全网阻挡煤与瓦斯突出带来的煤岩突出，安全幕阻挡瓦斯突出，阻挡灾害在巷道内传播，保证井下工作人员安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统的机构示意图；

图2为本发明实施例一中安全幕的结构示意图；

图3为本发明实施例一中安全网的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统的结构示意图，图2为本发明实施例一中安全幕的结构示意图，如图1、2所示，本发明提供一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，包括控制器1、应力传感器2、覆盖整个巷道截面的第一安全网3和第二安全网4和一道可开闭的安全幕5，第一安全网3和第二安全网4间隔设置在掘进巷道中，且第一安全网3和第二安全网4共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，安全幕5设置在第一安全网3和第二安全网4的远离掘进巷道的掘进面的一侧；应力传感器2设置在第一安全网3和第二安全网4上，控制器1与应力传感器2电连接，控制器1用于当应力传感器2检测到第一安全网3和第二安全网4受到落煤的冲击时，关闭安全幕5，以封闭掘进巷道。

当煤与瓦斯突出灾害发生时，会有大量煤岩撞击在安全网上，此时安全网上的应力传感器2检测到煤岩对安全网的冲击，并将应力变化信号传递给控制器1，控制器1根据应力变化情况判定发生了煤与瓦斯突出灾害并关闭安全幕5，安全幕和安全网在掘进巷道截面上形成多重煤岩瓦斯阻挡系统，其中第一安全网3和第二安全网4共同组成可覆盖整个掘进巷道截面的防护面，避免煤与瓦斯灾害中抛出的大量煤岩块对工作人员造成的物理伤害，安全幕5关闭后可以封闭掘进巷道，阻止瓦斯气体通过掘进巷道向运输大巷蔓延，造成大量的人员伤亡。

可选的，安全网还可以由大于两个安全网组成，多个安全网共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，其中多个安全网在巷道截面上也可以存在重叠部分，每个安全网覆盖面积越大，安全网个数越多，安全网阻挡抛出煤岩的概率越大。同时安全幕也可以设置多个，多个安全幕可以提高对瓦斯的阻隔效果。

考虑到巷道整体设计和人员正常出入，优选的，第一安全网3和第二安全网4分别覆盖掘进巷道的横截面的左半侧与右半侧，第一安全网3和第二安全网分别覆盖在掘进巷道截面的左半侧和右半侧既可以保证井下工作人员在掘进巷道内的正常出入，还可以共同组成覆盖整个巷道截面的安全网。

图3为本发明实施例一提供的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统中安全网的结构示意图，如图3所示，该煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统还包括固定装置6和能够锁止的锁定装置7，固定装置包括锚杆61，锚杆61的锚固端设置在掘进巷道的巷壁上，安全网通过锁定装置7与锚杆61的自由端相连。

具体的，锁定装置7包括卷收器，卷收器的仓体外壳与锚杆61的自由端相连，卷收器的可收放的卷轴与安全网的边缘连接，卷收器的卷轴能够在拉伸力大于预定阈值时锁止。锁止装置的核心可以为离心式离合器，离心式离合器通过摩擦力来传递扭矩，当传递力大于额定扭矩的负荷时，离合器便开始打滑，也就是说当煤岩撞击安全网的力大于离心离合器的额定扭矩时，卷收器可以在存在收缩力的状态下伸展，以缓冲煤岩对安全网的冲击。

具体的，安全网包括绳体10，绳体10包括钢制内芯和包裹在内芯外侧的涤纶面料。钢制內芯不但有一定的拉伸强度，本身材质也有一定的抗腐蚀能力，同时内芯外侧的涤纶面料对內芯也起到了保护作用。

具体的，安全幕5包括有密封槽51和幕布52，密封槽51设置在掘进巷道的巷壁上，且密封槽51的形状与掘进巷道的边缘形状匹配，幕布52设置在密封槽51内，且幕布可收起或放下，幕布放下时，幕布覆盖密封槽内的区域。

具体的，幕布52包括有金属网状骨架和覆盖在金属网状骨架外侧的封闭涂层。金属网状骨架保证了幕布的抗压强度，避免幕布52在高压瓦斯冲击下幕布损坏，金属网状骨架外侧的封闭涂层能够有效保证幕布的密封性。

具体的，安全幕5上还包括有瓦斯传感器53，瓦斯传感器53和控制器1电连接；控制器1还用于在瓦斯传感器53检测到的瓦斯超出限定值时，关闭安全幕。在煤与瓦斯突出前期可能会出现瓦斯浓度升高，还未出现煤岩突出，但瓦斯浓度升高仍然威胁工作人员，因此在安全幕靠近安全网一侧的巷道壁上安装瓦斯传感器53，当瓦斯传感器53检测到的瓦斯浓度超出限定值时，控制器1自动关闭安全幕阻挡瓦斯在巷道蔓延，保护工作人员安全。

具体的，应力传感器2设置在安全网的顶部。

具体的，该煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统还包括：手动装置9，手动装置9和安全幕5连接，以在用户手动操作下关闭安全幕。手动装置9可以安装在安全幕靠近安全网一侧巷道的侧壁上，当安全幕自动关闭后，工作面未撤离的工作人员可以通过手动装置9打开安全幕逃离危险区域，同时矿井结构复杂，当有瓦斯突出前照时，瓦斯传感器不一定能检测到瓦斯浓度升高，此时工作人员可以手动关闭安全幕并逃离工作面。

本实施例提供的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统包括：控制器、应力传感器、覆盖整个巷道截面的至少两道安全网和至少一道可开闭的安全幕，安全网间隔设置在掘进巷道中，且所有安全网共同组成可覆盖整个掘进巷道的横截面的防护面，安全幕设置在安全网的远离掘进巷道的掘进面的一侧；应力传感器设置在安全网上，控制器与应力传感器电连接，控制器用于当应力传感器检测到安全网受到落煤的冲击时，关闭安全幕，以封闭掘进巷道。当煤与瓦斯突出灾害发生时，煤层应力发生变化，本发明中的应力传感器自动根据巷道煤岩应力的变化控制安全幕关闭，形成安全幕和安全网配合的多重煤岩瓦斯阻挡系统，其中安全网阻挡煤与瓦斯突出带来的煤岩突出，安全幕阻挡瓦斯突出，阻挡灾害在巷道内传播，保证井下工作人员安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，包括控制器、应力传感器、覆盖整个巷道截面的至少两道安全网和至少一道可开闭的安全幕，所述安全网间隔设置在掘进巷道中，且所有所述安全网共同组成可覆盖整个所述掘进巷道的横截面的防护面，所述安全幕设置在所述安全网的远离所述掘进巷道的掘进面的一侧；所述应力传感器设置在所述安全网上，所述控制器与所述应力传感器电连接，所述控制器用于当所述应力传感器检测到所述安全网受到煤岩的冲击时，关闭所述安全幕，以封闭所述掘进巷道；

所述安全幕包括有密封槽和幕布，所述密封槽设置在所述掘进巷道的巷壁上，且所述密封槽的形状与所述掘进巷道的边缘形状匹配，所述幕布设置在所述密封槽内，且所述幕布可收起或放下，所述幕布放下时，所述幕布覆盖所述密封槽内的区域。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述至少两道安全网包括第一安全网和第二安全网，所述第一安全网和所述第二安全网分别覆盖所述掘进巷道的横截面的左半侧与右半侧。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，还包括固定装置和能够锁止的锁定装置，所述固定装置包括锚杆，所述锚杆的锚固端设置在所述掘进巷道的巷壁上，所述安全网通过所述锁定装置与所述锚杆的自由端相连。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述锁定装置包括卷收器，所述卷收器的仓体外壳与所述锚杆的自由端相连，所述卷收器的可收放的卷轴与所述安全网的边缘连接，所述卷收器的卷轴能够在拉伸力大于预定阈值时锁止。

5.根据权利要求1或2所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述安全网包括绳体，所述绳体包括钢制内芯和包裹在所述内芯外侧的涤纶面料。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述幕布包括有金属网状骨架和覆盖在所述金属网状骨架外侧的封闭涂层。

7.根据权利要求1或2所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述安全幕上还包括有瓦斯传感器，所述瓦斯传感器和所述控制器电连接；

所述控制器还用于在所述瓦斯传感器检测到的瓦斯超出限定值时，关闭所述安全幕。

8.根据权利要求1或2所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，所述应力传感器设置在所述安全网的顶部。

9.根据权利要求1或2所述的煤矿井下掘进工作面突出灾害预防系统，其特征在于，还包括：手动装置，所述手动装置和所述安全幕连接，以在用户手动操作下关闭所述安全幕。