CN107208481B - 地下通风装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种通风装置(10)，其包括多个管状导管部段(20)，每个导管部段包括第一半管状部段(30a)和第二半管状部段(30b)，在沿着纵向轴线(XX)观察时，每个半管状部段的横截面轮廓大体呈开放半圆环形元件的形状。每个管状导管(20)包括位于管状导管(20)的一端处的第一接合构造(40)和位于管状导管(20)的相对端处的第二接合构造(42)。

Description

地下通风装置及方法

技术领域

本公开涉及一种地下通风装置和方法。具体地，本发明涉及一种用于采矿应用、特别是煤矿开采应用中的通风装置和方法。

背景技术

通常采用开放式切割或地下开采的方法进行煤矿开采。在地下进行煤矿开采时，必须在矿内为工人提供足够的通风。这需要从外部提供新鲜空气，还要除去矿内可能产生的有害废气。

在地下矿山内的偏远位置的通风可能特别难以实现。需要安装和维持通往最内部的待通风位置的包括进气口和单独返回气道的通风回路。通常随着连续采矿机切割矿物，在道路已被挖掘并且顶部被支撑之后，且在连续采矿机进一步前进之前，安装通风管通。

随着道路和切割面在地下前进，连续采矿机的前方道路的最后部段限定了气流死路(airflow impasse)，这产生了气流和通风受到限制的停滞区域。这是因为矿场的该区域内封闭了气流回路。这使得难以在切割面处或切割面附近进行通风，而连续采矿机以及操作连续采矿机的任何工人都位于此处。

切割面通常由辅助风扇来通风，该辅助风扇具有连接在其上的通风管。通风管从风扇(位于返回气道中)处延伸，通风管从矿的顶部悬吊，且一直延伸到切割面。风扇用于将空气从切割面抽出，这进而在切割面处产生低气压。这使得来自新鲜空气供应管线的新鲜空气被抽向切割面且从该区域移除空气中的灰尘和气体。

随着连续采矿机开采煤矿，切割面向前行进，道路的顶部由螺栓或其它支撑技术支撑。连续采矿机包括柔性干线(trunk，通风筒)，柔性干线连接到通风管的位于最靠近切割面处的端部。柔性干线长约8米-10米。因此，在采矿8米-10米后，要进行悬挂另外两个通风管的过程。

该过程需要连续采矿机关闭且被隔离。然后需要引入车辆，诸如在前面具有载人篮架和位于载人篮架中的两个附加通风管的柴油车辆。

通常，该过程需要柴油车辆在连续采矿机的后方驱动，两名工人进入载人篮架中且被提升到柔性干线的高度。然后，工人将现有的通风管中剩余的柔性干线拉出，并继续悬挂已经由篮架供应的新的通风管。在此过程完成后，工人将柔性干线重新安装到新通风管的端部，以使通风恢复到切割面。

上述过程存在若干固有的缺陷。首先，从最后的通风管中移除柔性干线会引起切割面的通风损失。该问题由以下事实组成：柴油车辆通常将CO₂气体排放到有限的通风切割面区域。如果CO₂或CO或其它危险气体的排放达到较高的预定水平，则会引起连续采矿机上的气体传感器截断电力，因此不允许采矿机继续开采，直到法定官员检查该区域，排出该区域的气体，且通知当值矿长。一旦气体水平恢复到安全采矿水平之内，则重新为连续采矿机建立电力。

现有的通风管通常在使用前和使用后储存在矿内，通常在切割通道(直通道，cutthrough)地层中，这些通风管在这里并排叠放在彼此顶部。所需的大量空间阻止切割通道(或矿内的其它储存位置)用于储存其它采矿设备。

现有的通风管很沉重，当管被安装、解除或移动时，现有的通风管产生各种手动处理风险。

上述的现有通风系统涉及的另一个问题是安装通风管所需的时间引起的生产停工，安装通风管需要25-35分钟来完成，且每次轮换(shift)平均需要安装三回。

现有的地下通风系统的另一缺点是通风管的回收。该过程通常需要六位人员和两台柴油车辆来回收通风管，以使单个切割面前进(正在被切割的煤矿的区块)。该过程平均通常占用一次轮换的一半时间，且每个月会需要一次。每台具有载人篮架的柴油车辆载有三位人员，载人篮架用于从顶部移除管，并将其放下到地面上，在该处另一位工人将已经放下的管装载到用于将管运送到储存区域的第二台柴油车辆上。然后，将管运送到储存区域的柴油车辆的操作员遇到正在等待堆放管以便储存的另一位工人。不利的是，该过程是劳动密集型的，需要大量的手动处理和提升沉重的通风管。

通常，从悬挂在顶部上到放置在储存区域中，每个通风管必须被手动处理六次。考虑到通常需要移动大约100个通风管以使单个切割面前进，人员的手动处理量很大。

发明目的

本发明的一个目的是大体上克服或至少改善一个或多个上述缺点，或提供有用的替代方案。

发明内容

在第一方案中，本发明提供了一种通风装置，其包括：

多个管状导管部段，每个导管部段包括：

第一半管状部段和第二半管状部段，当沿着纵向轴线观察时，每个半管状部段的横截面轮廓大体呈开放的半圆环形元件的形状；

其中，每个管状导管包括位于管状导管的近端处的第一接合构造和位于管状导管的相对的远端处的第二接合构造；

其中，第一接合结构优选由扩口的阴性端部限定；

且其中，扩口端部优选适于接纳由阳性突起所限定的第二接合部分；

且其中，第一半管状部段和第二半管状部段均包括一个或多个周向延伸增强带。

第一半管状部段和第二半管状部段均优选包括第三接合构造和相应的第四接合构造。

第三接合构造优选包括纵向延伸肋，第四接合构造包括相应的纵向延伸凹槽。

凹槽优选包括至少一个向外渐缩的唇部，唇部提供侧向引导表面，侧向引导表面在两个半管状部段形成抵靠时进行协助。

纵向延伸肋优选包括切口，纵向延伸凹槽包括相应的齿，齿和切口适于相互作用以便纵向对准第一半管状部段和第二半管状部段。

第一半管状部段和第二半管状部段优选由一根或多根条带保持彼此抵靠。

导管部段优选由耐火防静电的聚乙烯或聚碳酸酯、或其它耐火防静电材料制成。

第一半管状部段和第二半管状部段均优选包括用于将管状导管部段固定到顶部或壁结构的一个或多个钩。

通风装置还优选包括一个或多个连接件，其适于固定两个相邻管状导管部段以使管状导管部段的纵向轴线呈非线性。

连接件优选使得管状导管部段以90度或45度的角度偏移进行连接。

第一半管状部段和第二半管状部段均优选包括一根或多根第一径向延伸增强带。

每个增强带优选包括两个缺口，每个缺口适于接纳相应的半管状部段的相对的纵向边缘以便堆叠。

在第二方案中，本发明提供了一种安装通风装置的方法，该方法包括以下步骤：

将第一半管状部段固定到支撑结构，

将第二半管状部段固定到第一半管状部段，以限定管状导管部段，管状导管部段具有位于第一端处的第一接合构造和位于相对的第二端处的第二接合构造，其中第一接合构造由扩口阴性端部限定，该扩口阴性端部适于接纳由第二阳性突起限定的第二接合部；以及

安装一个或多个附加的管状导管部段，使得每个管状导管部段的第一接合构造与相邻管状导管部段的第二接合构造接合。

优选地，将第二半管状部段固定到第一半管状部段的步骤包括：用一根或多根条带包围第一半管状部段和第二半管状部段，且张紧该一根或多根条带直至第一半管状部段和第二半管状部段被拉而形成抵靠。

第一半管状部段和第二半管状部段均优选具有两个纵向延伸的大致平行的边缘，一个边缘中具有由纵向延伸肋限定的第三接合构造，另一个边缘具有由纵向延伸凹槽限定的第四接合构造，其中将第二半管状部段固定到第一半管状部段的步骤包括：将每个半管状部段的相应的第三接合构造与另一个半管状部段的第四接合构造接合。

附图说明

现在将参照附图通过具体示例来描述本发明的优选实施例，附图中：

图1是描绘本发明的地下通风装置的多个相互连接的导管部段的立体图；

图2是描绘图1的地下通风装置的一部分的详细视图；

图3是图1的地下通风装置的一部分的另一详细视图；

图4示出图1的地下通风装置的阴性密封轮廓；

图5示出图1的地下通风装置的阳性密封轮廓；

图6是描绘呈堆叠构造的地下通风装置的两个单元的立体图；

图7是描绘图6的堆叠单元的端视图；

空段

空段

图8是描绘图6的堆叠单元的侧视图。

具体实施方式

本文描述了地下通风装置10和通风方法。通风装置10包括由耐火防静电聚乙烯、聚碳酸酯或其它合适的工程聚合物或材料制成的多个管状管或导管部段20。

在本文所述的优选实施例中，每个导管部段20由两个半管状部段30a、30b形成。每个半管状部段30a、30b的横截面轮廓大致呈径向延伸约180°的开放的半圆环形元件形状(沿着纵向轴线XX观察时)。然而，本领域技术人员应理解，导管部段20可由多于两个部段限定。例如，各自径向延伸约120°的三个部段。

在一个实施例中，每个半管状部段30a、30b例如在注射成型过程中分别制造。在替代实施例中，如下文将要详细描述的，通过采用现有的通风导管、将导管部段切成一半、并随后改装密封来获得半管状部段30a、30b。这样允许根据装置10来改装现有的通风系统。

当单独制造时，每个管部段30a、30b提供显著的运输优点，因为运输给定数量的管部段30a、30b时需要的空间更少。这提供了例如在船运和货车运输过程中节约成本的优点，因为嵌入的管部段30a、30b比完整的管占据的空间明显更少。一旦管到达其最终位置(通常是矿场)，其可被永久地组装成导管部段20，且保持该构造。替代性地，矿场可在不使用时拆卸管部段30a、30b。

每个导管部段20具有由导管部段20的扩口端部限定的第一阴性接合构造40，其具有增加的直径。图3中描绘阴性接合构造40的一部分。

每个导管部段20具有由导管部段20的端部42限定的相对的第二阳性接合构造42。第一接合构造40和第二接合构造42位于导管部段20的相对两端。如图1所描绘的，存在三个相互连接的导管部段20。然而，不限制可以有多少个导管部段20相互连接。

因此，每个导管部段20适于选择性地与相邻的类似导管部段20接合。

限定每个导管部段20的两个半管状部段30a、30b沿着两个纵向延伸的平行边缘彼此接合，该接合借助于由纵向延伸肋52限定的第三接合构造50和由纵向延伸缝或凹槽54限定的第四接合构造60。

在制造期间，肋52和凹槽54可与每个半管状部段30a、30b一体形成。替代性地，肋52和凹槽54可由包含凹槽54的单独形成的第一密封轮廓56(在图4中最佳可见)和包含肋52的单独形成的第二密封轮廓58限定(在图5中最佳可见)。

参照图4，密封轮廓56包括纵向延伸的通道57。该通道57意在被置于每个半管状部段30a、30b的纵向延伸边缘的其中之一上。密封轮廓56可由合适的粘合剂(诸如尿烷)固定到半管状部段30a、30b。也可使用诸如不锈钢螺栓的附加紧固件。

再次参照图4，凹槽54呈扩口或向外渐缩，使得延伸唇部59沿着半管状部段30a、30b的径向外表面定位。这例如在图7的右侧示出。延伸唇部提供了引导表面，在使两个半管状部段30a、30b形成对接时，该引导表面协助引导两个半管状部段30a、30b对接。有利的是，这降低了所需的侧向对准水平，因为延伸唇部59可以容纳一定程度的侧向偏移。

凹槽54的基部处形成的圆形空间53在限定凹槽54的两个臂之间提供增加的材料柔性。

参照图5，第二密封轮廓58包括通道63，通道63被置于每个半管状部段30a、30b的纵向延伸边缘的其中之一上。密封轮廓58可由适当的粘合剂(例如尿烷)固定到半管状部段30a、30b。也可使用诸如不锈钢螺栓的附加紧固件。

每个半管状部段30a、30b均包括一个第一密封轮廓56和一个第二密封轮廓58。

再次参照图5，肋52由渐缩突起限定。肋52的横截面积朝向顶端减小也有助于将肋52引导到凹槽54中。

图2是示出两个相邻导管部段20之间的重叠区域的局部立体图。在该详细视图中，可以清楚地看到第三接合构造50与第四接合构造60之间的相互作用。第三接合构造50与第四接合构造60之间的相互作用用于改善半管状部段30a、30b之间的密封。此外，其有助于将半管状部段30a、30b定位在相对于彼此的正确定向上。

如图2和图6所示，每个导管部段20包括多个径向延伸的增强带70。在一个实施例中，还可包括多个纵向延伸的增强肋。增强带70提供改进的强度和刚性，同时将每个导管部段20的重量保持在最小值。同样，单个工人在没有协助的情况下通常可以提升和处理一个半管状部段30a、30b。

在制造期间，增强带70可与半管状部段30a、30b一体形成。替代性地，半管状部段30a、30b可在制造之后被固定到半管状部段30a、30b。该固定可以通过粘合剂、塑料焊接或使用适当紧固件来实现。在将本发明改装到现有的通风管时，制造后安装的增强带70特别有用。

参照图6，每个肋52优选地包括切口71。在附图中所描绘的实施例中，切口大体呈三角形，但是应理解，切口71可设置成其它形状。切口71与同样呈三角形且形成在凹槽54内的对应的齿73相互作用。切口71与齿73之间的相互作用限定了使两个半管状部段30a、30b相对于彼此正确地纵向定位的装置。齿73的渐缩性质用于拉动半管状部段30a、30b以形成轴向对准(如果它们足够紧密地对准)。

参照图2，每个增强带70包括限定凸耳77的缺口或切口72。当半管状部段30a、30b嵌入呈竖直堆叠时，凸耳77提供堆叠支撑。该堆叠布置在图6到图8中描绘，且应用于储存或运输条件期间。

每对半管状部段30a、30b被多根缆线或条带90固定到彼此，如图2中最佳示出。条带90可为固定长度的条带，其长度刚好足以与形成在半管状部段30a、30b的外壁上的紧固件92接合。替代性地，条带90可以是可伸缩棘轮带，其能够施加变化量的力和张力。在所描绘的实施例中，条带90具有与销95接合的孔眼93，每个销具有扩口头部。销95安装在分散条带负载的垫圈上。

每个半管状部段30a、30b优选地包括多个钩94，这些钩特别地会被矿场的肋或顶部支撑，例如通过将其从安装在地层支撑螺栓上的钢网上悬挂来支撑。图7中示出钩。

每个导管部段20可固定有孔眼或手柄100，以便从顶部支撑导管部段20，且供人员进行处理。

每个导管部段20的直径和长度可以是定制的，以实现给定采矿应用的必要的通风水平。然而，可以想到典型的长度约为2米，直径约为600毫米。

通风装置10包括角形连接件(图中未示出)，该角形连接件用于使得非线性导管部段20能够相互连接。例如，这使得通风管线能够根据矿中道路的布局和梯度以不同的角度和构造延伸。连接件可包括但不限于90度弯头、45度弯头、T形件和排气管。每个连接件可被制造成单个环形配件。替代性地，可以以与每个半管状部段30a、30b相似的方式将连接件制造为两个半部。以与每个导管部段20相似的方式，每个连接件通常包括阳性端和阴性端。连接件可以例如通过柔性波纹管型部段而被有角度地调节。

导管部段20可以在不使用时被嵌入和堆叠。这为现有的通风管提供了显著的改进，相比之下现有的通风管需要相当大的空间来储存，且需要仔细地储存和支撑以防止它们滚动。

现在将描述通风装置10的安装。通常可以由单个工人来安装每个半管状部段30a、30b。这消除了将柴油车辆特意部署到切割面区域来供应通风管的需要。随着采矿机进行采矿且向前推进切割面，工人可以取出半管状部段30a、30b中的一个，将其运送到采矿机的平台上，且将其从顶部悬挂，以便形成导管部段20的上半部。随着采矿机向前推进，柔性干线将被拉出到已经从顶部悬挂的半管状部段30a的下面。然后，可以从下方附接下半管状部段30b，使用条带以便产生完全封闭的导管部段20，而没有停工期或具有最小的停工期，且不会在任何时候损失对采煤工作面的通风。由于由辅助通风扇产生的抽吸力，柔性干线会被固定到导管部段20。

有利地，在回收通风管期间通常仅需要两个工人。即，一位驾驶柴油车辆的工人和位于载人篮架中的第二位工人。载人篮架里的工人首先移除下半管状部段30b，将其直立堆叠，然后移除上半管状部段30a。半管状部段30a、30b可以嵌入彼此，使得半管状部段30a、30b在载人篮架中的占据的储存面积的量最小化。可将大约二十个导管部段20移除且宽裕地储存在一个载人篮架中。已经回收的导管部段20可以被回收它们的相同机器和载人篮架运送到储存区域。上述过程明显更快，且仅需要两位工人。管将被处理两次而非六次，使手动操作的伤害最小化。

有利地，在通风导管的组装期间，通过无需在载人篮架中具有两位工人，通风装置10减少了工人与机械之间的相互作用的量。

有利地，当堆叠和嵌入时，半管状部段30a、30b占据的储存空间是相似长度的现有通风管所需的储存空间的约20％。这提供了在地面上储存、矿内储存和运输期间的优势。

尽管已经参考具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明可以以许多其它形式实施。

Claims (10)

1.一种通风装置，包括：

多个管状导管部段，每个导管部段包括：

第一半管状部段和第二半管状部段，当沿着纵向轴线观察时，每个半管状部段的横截面轮廓大体呈开放的半圆环形元件的形状，其中，所述第一半管状部段和所述第二半管状部段均包括一个或多个第一径向延伸增强带，其中，所述第一半管状部段和所述第二半管状部段均包括第三接合构造和相应的第四接合构造，其中，所述第三接合构造包括纵向延伸肋，所述第四接合构造包括相应的纵向延伸凹槽；

其中，每个管状导管包括位于所述管状导管的纵向端的第一接合构造和位于所述管状导管的相对纵向端处的第二接合构造；

其中，所述第一接合构造由扩口阴性端部限定；

且其中，所述扩口阴性端部适于接纳由相邻的管状导管部段的阳性突起部限定的第二接合构造；

其中，所述通风装置的特征在于，所述纵向延伸肋包括切口，所述纵向延伸凹槽包括相应的齿，所述齿和切口适于相互作用以便纵向对准所述第一半管状部段和所述第二半管状部段。

2.根据权利要求1所述的通风装置，其中，所述凹槽包括至少一个向外渐缩的唇部，所述唇部提供侧向引导表面，所述侧向引导表面在两个所述半管状部段形成抵靠时进行协助。

3.根据前述权利要求中任一项所述的通风装置，其中，所述第一半管状部段和所述第二半管状部段由一根或多根条带保持彼此抵靠。

4.根据权利要求1或2所述的通风装置，其中，所述导管部段由耐火防静电的聚乙烯或聚碳酸酯制成。

5.根据权利要求1或2所述的通风装置，其中，所述第一半管状部段和所述第二半管状部段各自包括用于将所述管状导管部段固定到顶部或壁结构的一个或多个钩。

6.根据权利要求1或2所述的通风装置，还包括一个或多个连接件，其适于固定两个相邻管状导管部段以使所述管状导管部段的纵向轴线呈非线性。

7.根据权利要求6所述的通风装置，其中，所述连接件使得所述管状导管部段以90度或45度的角度偏移来连接。

8.根据权利要求1所述的通风装置，其中，每个增强带包括两个凹口，每个凹口适于接纳相应的半管状部段的相对的纵向边缘以便堆叠。

9.一种安装根据权利要求1-8中任一项所述的通风装置的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一半管状部段固定到支撑结构，

将第二半管状部段固定到所述第一半管状部段，以限定管状导管部段，所述管状导管部段具有位于第一端处的第一接合构造和位于相对的第二端处的第二接合构造，其中所述第一接合构造由扩口阴性端部限定，所述扩口阴性端部适于接纳由相邻的管状导管部段的阳性突起限定的所述第二接合构造；以及

安装一个或多个附加的管状导管部段，使得每个管状导管部段的所述第一接合构造与相邻管状导管部段的所述第二接合构造接合，其中

所述方法的特征在于，将第二半管状部段固定到所述第一半管状部段的步骤包括：用一根或多根条带包围所述第一半管状部段和所述第二半管状部段，且张紧所述一根或多根条带直至所述第一半管状部段和所述第二半管状部段被拉而形成抵靠。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一半管状部段和所述第二半管状部段均具有两个纵向延伸的大致平行的边缘，一个所述边缘具有由纵向延伸肋限定的第三接合构造，另一个所述边缘具有由纵向延伸凹槽限定的第四接合构造，其中将第二半管状部段固定到所述第一半管状部段的步骤包括：将所述第一半管状部段的相应的第三接合构造与所述第二半管状部段的所述第四接合构造接合。

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