CN108729949B - 一种井下联络巷道快速密闭装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种井下联络巷道快速密闭装置,包括主体气囊,主体气囊的首尾两端连接形成封闭结构,在封闭结构的内侧设置有风堵布,主体气囊的内部设置有多根碳纤维骨架,主体气囊连接有井下压风充气装置,井下压风充气装置包括储气罐,储气罐通过胶皮管连通主体气囊,在胶皮管上安装有抽气泵及阀门。操作简单,施工速度快,即可完成临时封堵密闭,适用范围广,可在不同断面形状、不同支护方式的巷道中使用,具有通用性,可大可小,分体式便携式设计,可在有管道的复杂井下巷道环境中使用,封堵效果好,漏风率低,气囊气密性好,可保持24h以上不泄露,气囊密闭具有骨架支撑及封堵作用,气可以反复使用,可节省大量材料成本。
Description
技术领域:
本发明涉及井下快速密闭作业技术领域,具体涉及一种井下联络巷道快速密闭装置及其使用方法。
背景技术:
随着我国煤矿绿色开采理念的不断深化、开采技术及装备的不断进步,现代化矿井生产能力不断提升,掘进及回采工艺推陈出新;但时对矿井防灭火工作提出了新的挑战和压力,主要表现为:一是大多数现代化矿井采煤工作面顺槽采用连续采煤机双巷掘进,两条巷道之间平均每隔100m设置一个联络巷,生产过程中需要及时对联络巷进行临时密闭,且工人劳动强度高、工作量大;二是为了保证联络巷临时密闭的质量,防止风流紊乱或短路,大多数矿井工作面双巷掘进的联络巷临时密闭均施工0.37m厚的砖墙(或其它密闭材料)2道,造成井下施工材料运输量大,劳动强度高,施工周期长;三是随着工作面的推进,临时密闭需要拆除,增加了工作面劳动量,且材料不能重复利用。
现有密闭方式虽然能够简便地隔绝危险区域,但由于设备笨重,工序复杂,原料不稳定,或巷道边缘的不规则性造成施工困难。因此,它们的推广应用在很大程度上受到了限制。目前在现代化矿井工作面顺槽的联络巷临时密闭设置过程中,还没有一种行之有效的更为合适的方法和技术来建立快速密闭墙,因此急需研发一种快拆装的临时密闭装置,便于综采工作双巷掘进的通风管理工作。
发明内容:
本发明的目的是提供一种井下联络巷道快速密闭装置及其使用方法,能够实现联络巷快速密闭,且结构简单、携带操作方便、漏风量小、安全性高、可靠性好的可拆卸重复利用的气囊临时快速密闭装置。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供的一种井下联络巷道快速密闭装置,包括主体气囊,所述主体气囊的首尾两端连接形成封闭结构,在所述封闭结构的内侧设置有风堵布,且在所述主体气囊的内部设置有多根碳纤维骨架,所述主体气囊连接有井下压风充气装置,所述井下压风充气装置包括储气罐,所述储气罐通过胶皮管连通所述主体气囊,在胶皮管上安装有抽气泵及阀门。
在所述胶皮管上还设置有压力补偿装置,所述压力补偿装置包括隔爆外箱,所述隔爆外箱内部设置有连接管道,所述连接管道的两端分别连接于所述胶皮管,所述连接管道中部设置有气动调节阀,在所述气动调节阀两侧的连接管道上分别安装有第一气压计和第二气压计。
所述气动调节阀两侧的连接管道上分别设置有三通管,所述三通管的第一接口和第二接口分别通过丝扣接口与连接管道连通,所述第一气压计和第二气压计分别安装于所述三通管的第三接口。
所述主体气囊由橡胶制成,所述风堵布由玻璃纤维制成。
所述封闭结构的外侧对称分布两个充气嘴,通过所述充气嘴对所述主体气囊同时充气。
所述充气嘴采用全铜材质,其内部设置有进气芯。
所述风堵布通过拉链与主体气囊连接。
所述碳纤维骨架为六根,绑扎成米形结构。
所述碳纤维骨架上均套设有塑料保护套。
上述一种井下联络巷道快速密闭装置的使用方法,具体步骤如下:
步骤一:在需要调节风量的巷道,确定安装地点,将安装地点设置在顶底板良好处;
步骤二:在安装地点前后5-10米范围支护良好;
步骤三:将胶皮管置于巷道中,开启抽气泵及阀门,将巷道中空气抽入储气罐中,待装满所述储气罐,关闭抽气泵及阀门;
步骤四:将所述主体气囊沿着巷道断面对称放置好,将所述井下压风充气装置与主体气囊连接,打开阀门,对主体气囊快速充气,并检查是否漏气,且在充气过程中,边充气边调整主体气囊,同时,推开碳纤维骨架,以支撑主体气囊,使得主体气囊与巷道墙壁紧密贴合;
步骤五:在主体气囊充气完毕之前,拉上拉链,使主体气囊与碳纤维骨架紧密闭合,形成封闭的墙体结构;
步骤六:在不需要调节风量时,拉开拉链,将碳纤维骨架与主体气囊分离,收起碳纤维骨架,并将装置各部分拆卸,移送至需要调节风量的巷道。
本发明一种井下联络巷道快速密闭装置及其使用方法的有益效果:防止井下风流紊乱及在发生火灾时能够快速密闭,重量轻,便于携带运输,解决了传统密闭材料运输工作繁重,耗时耗工问题,构筑材料不能重复利用。本装置安装操作简单,施工速度快,一般只需5-10分钟,截面积大的巷道需30分钟左右,即可完成临时封堵密闭,适用范围广,可在不同断面形状、不同支护方式的巷道中使用,具有通用性,可大可小,分体式便携式设计,可在有管道的复杂井下巷道环境中使用,封堵效果好,漏风率低,气囊气密性好,可保持24h以上不泄露,气囊密闭具有骨架支撑及封堵作用,不需要临时支护,气囊密闭还可当作临时风门使用,进行临时调风,气囊密闭可以反复使用,可节省大量材料成本。
附图说明:
图1为本发明井下联络巷道快速密闭装置的正面示意图;
图2为本发明井下联络巷道快速密闭装置的侧面示意图;
图3为主体气囊的结构示意图;
图4为井下压风充气装置的结构示意图;
图5为压力补偿装置的结构示意图;
图中:1-联络巷,2-主体气囊,3-拉链,4-碳纤维骨架,5-风堵布,6-充气嘴,7-储气罐,8-胶皮管,9-阀门,10-隔爆外箱,11-连接管道,12-气动调节阀,13-第一气压计,14-第二气压计,15-三通管,16-第一接口,17-第二接口,18-第三接口,19-丝扣接口。
具体实施方式:
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,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供的一种井下联络巷道快速密闭装置,包括主体气囊2,所述主体气囊2的首尾两端连接形成封闭结构,在所述封闭结构的内侧设置有风堵布5,所述主体气囊2由橡胶制成,所述风堵布5由玻璃纤维制成,且在本实施例中,所述风堵布5通过拉链3与主体气囊2连接,拉链3为高强度拉链,在所述主体气囊2的内部设置有多根碳纤维骨架4,且所述碳纤维骨架4为六根,绑扎成米形结构,所述碳纤维骨架4上均套设有塑料保护套,所述主体气囊2连接有井下压风充气装置,用于给主体气囊2充气,所述井下压风充气装置包括储气罐7,所述储气罐7通过胶皮管8连通所述主体气囊2,组成一个完整的供气系统,可以确保主体气囊2内压力恒定在一个值不变,在胶皮管8上安装有抽气泵及阀门9。
进一步地,在所述胶皮管8上还设置有压力补偿装置,所述压力补偿装置包括隔爆外箱10,所述隔爆外箱10内部设置有连接管道11,所述连接管道11的两端分别连接于所述胶皮管8,所述连接管道11中部设置有气动调节阀12,保证主体气囊2内部气压始终维持在额定工作气压下,用于联络巷1无人值守时的压力自动补偿,极大地提高了密闭气囊的稳定性、安全性和可靠性,在所述气动调节阀12两侧的连接管道11上分别安装有第一气压计13和第二气压计14。
进一步地,所述气动调节阀12两侧的连接管道11上分别设置有三通管15,所述三通管15的第一接口16和第二接口17分别通过丝扣接口19与连接管道11连通,所述第一气压计13和第二气压计14分别安装于所述三通管15的第三接口18。
进一步地,所述封闭结构的外侧对称分布两个充气嘴6,通过所述充气嘴6对所述主体气囊2同时充气,从而大大缩短了充气时间并且能在较短时间内将巷道封堵严密,所述充气嘴6采用全铜材质,其内部设置有进气芯,充气时可以保持不漏气,提高充气效率,减少充气时间。
上述一种井下联络巷道快速密闭装置的使用方法,具体步骤如下:
步骤一:在需要调节风量的巷道,确定安装地点,将安装地点设置在顶底板良好处,与煤岩体接实;
步骤二:在安装地点前后5-10米范围支护良好,无片帮、冒顶,无杂物、积水、淤泥;
步骤三:将胶皮管8置于巷道中,开启抽气泵及阀门9,将巷道中空气抽入储气罐7中,待装满所述储气罐7,关闭抽气泵及阀门9;
步骤四:将所述主体气囊2沿着巷道断面对称放置好,将所述井下压风充气装置与主体气囊2连接,打开阀门9,对主体气囊2快速充气,并检查是否漏气,将膨胀的主体气囊2作为外部支撑结构,且在充气过程中,边充气边调整主体气囊2,借助橡胶材料的柔韧性使主体气囊2与巷道墙壁紧密闭合,同时,推开碳纤维骨架4,作为本装置的内部支撑结构,以支撑主体气囊2,使得主体气囊2与巷道墙壁紧密贴合;
步骤五:在主体气囊2充气完毕之前,拉上拉链3,使主体气囊2与碳纤维骨架4紧密闭合,形成封闭的墙体结构,直至主体气囊2充气完毕,保证平均漏风率低于5%,达到密闭效果;
步骤六:在不需要调节风量时,拉开拉链3,将碳纤维骨架4与主体气囊2分离,收起碳纤维骨架4,并将装置各部分拆卸,移送至需要调节风量的巷道。
在具体实施时,制备的主体气囊2设计直径为0.5m,高度5.5m,宽度4.2m,作为外部支撑,内部有6根碳纤维骨架4用作内部支撑,风堵布5两端长度4.5m,宽3.2m,主体气囊2由耐高温,耐磨,抗静电的橡胶制作而成。这种橡胶具有一定的弹性和韧性,重量轻,携带和使用都很方便。通过拉伸试验,橡胶在用20mm/min的速度拉伸时,其扯断伸长率为200%,扯断拉力平均值在200KN,扯断应力强度为5.5MPa。在打磨机上,经过13000转的打磨后,橡胶才开始磨损,达到25000转后,才收到比较严重的破坏,表明其耐磨性能良好,完全可以达到井下的耐磨条件。橡胶在180℃高温下可以保持其拉伸性能老化程度不超过20%。以上参数都可以满足快速临时密闭的制造要求,主体气囊2的设计额定压力7KPa,破坏压力10KPa,可适用于断面周长小于20m的巷道。
碳纤维支撑骨架与风堵布5通过高强度拉链3连接在一起,利用折叠伞架原理,使用时碳纤维支撑骨架可折叠打开并与主体气囊2连接。碳纤维骨架4重量轻,比重为0.14-0.15g/m,仅为钢材的四分之一,强度高,可达3600MPa,比钢材还高出数倍之多,并且耐腐蚀,抗老化,价格低廉,在潮湿、腐蚀等环境下可保持15年以上使用寿命。每根骨架都配备了塑料保护套,使风堵布5和碳纤维骨架4完美结合,大大减少了风堵布5面的摩擦损耗,连接处均使用优质铆钉铆合加固,结构更加牢固,作为本装置的支撑结构,能承受2000Pa的通风压力并可以控制风量。风堵布5厚度设计为2±1mm,长度为4.5m,宽度3.2m,可以和主体气囊2紧密连接,风堵布5采用玻璃纤维制作,耐高温,耐腐蚀,具有高绝缘性能,强度高,可适用于井下复杂环境。
最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:包括主体气囊,所述主体气囊的首尾两端连接形成封闭结构,在所述封闭结构的内侧设置有风堵布,且在所述主体气囊的内部设置有多根碳纤维骨架,所述主体气囊连接有井下压风充气装置,所述井下压风充气装置包括储气罐,所述储气罐通过胶皮管连通所述主体气囊,在胶皮管上安装有抽气泵及阀门;
所述风堵布通过拉链与主体气囊连接;
所述碳纤维骨架为六根,绑扎成米形结构;
将所述主体气囊沿着巷道断面对称放置好,将所述井下压风充气装置与主体气囊连接,打开阀门,对主体气囊快速充气,并检查是否漏气,且在充气过程中,边充气边调整主体气囊,同时,推开碳纤维骨架,以支撑主体气囊,使得主体气囊与巷道墙壁紧密贴合;
所述碳纤维骨架上均套设有塑料保护套,使风堵布和碳纤维骨架结合。
2.根据权利要求1所述的一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:在所述胶皮管上还设置有压力补偿装置,所述压力补偿装置包括隔爆外箱,所述隔爆外箱内部设置有连接管道,所述连接管道的两端分别连接于所述胶皮管,所述连接管道中部设置有气动调节阀,在所述气动调节阀两侧的连接管道上分别安装有第一气压计和第二气压计。
3.根据权利要求2所述的一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:所述气动调节阀两侧的连接管道上分别设置有三通管,所述三通管的第一接口和第二接口分别通过丝扣接口与连接管道连通,所述第一气压计和第二气压计分别安装于所述三通管的第三接口。
4.根据权利要求1所述的一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:所述主体气囊由橡胶制成,所述风堵布由玻璃纤维制成。
5.根据权利要求1所述的一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:所述封闭结构的外侧对称分布两个充气嘴,通过所述充气嘴对所述主体气囊同时充气。
6.根据权利要求5所述的一种井下联络巷道快速密闭装置,其特征在于:所述充气嘴采用全铜材质,其内部设置有进气芯。
7.根据权利要求1所述的一种井下联络巷道快速密闭装置的使用方法,具体步骤如下,其特征在于: 步骤一:在需要调节风量的巷道,确定安装地点,将安装地点设置在顶底板良好处; 步骤二:在安装地点前后5-10米范围支护良好; 步骤三:将胶皮管置于巷道中,开启抽气泵及阀门,将巷道中空气抽入储气罐中,待装满所述储气罐,关闭抽气泵及阀门; 步骤四:将所述主体气囊沿着巷道断面对称放置好,将所述井下压风充气装置与主体气囊连接,打开阀门,对主体气囊快速充气,并检查是否漏气,且在充气过程中,边充气边调整主体气囊,同时,推开碳纤维骨架,以支撑主体气囊,使得主体气囊与巷道墙壁紧密贴合; 步骤五:在主体气囊充气完毕之前,拉上拉链,使主体气囊与碳纤维骨架紧密闭合,形成封闭的墙体结构; 步骤六:在不需要调节风量时,拉开拉链,将碳纤维骨架与主体气囊分离,收起碳纤维骨架,并将装置各部分拆卸,移送至需要调节风量的巷道。
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