CN109973137B - 一种用于井下的瓦斯防爆隔板 - Google Patents

Abstract

一种用于井下的瓦斯防爆隔板，包括防爆隔板和若干组单元体，每组单元体均包括底座以及与底座配设的基本微元结构；基本微元结构装入U型底座中构成U型单元体，基本微元结构装入H型结构的相应凹形结构中构成H型单元体；在长度方向上，H型单元体与U型单元体交替分布，且U型单元体位于中部并采用上下两个U型单元体间隔对称布设，U型单元体两侧通过第一缓冲棒与H型单元体抵接，且U型单元体中的基本微元结构与相应防爆腔的上下内壁接触。该用于井下的瓦斯防爆隔板，对爆炸爆轰波进行缓冲吸收，首先经护板阻挡缓冲，随后能量传递至防爆隔板内部的发泡混凝土、第二橡胶棒和陶瓷基体结构，对能量消耗，达到缓冲吸能效果。

Description

一种用于井下的瓦斯防爆隔板

技术领域

本发明属于瓦斯防爆防护技术领域，特别涉及一种用于井下的瓦斯防爆隔板。

背景技术

瓦斯是在煤矿生产过程中从煤和岩石中释放出来的一种混合气体，主要成分是甲烷，具有易燃易爆炸的性质。我国是煤矿资源大国，虽然我国的煤矿资源丰富，但是现有的高瓦斯矿井的数量也很庞大，这类煤矿的爆炸危险性系数高，一旦发生瓦斯爆炸事故，将对矿井下的财产设备和井下工作人员的安全造成很大的危害。

矿井用防爆门主要是为了抵挡矿井下巷道内部发生瓦斯或者煤层爆炸时产生的冲击波，防止通风机受到冲击而损坏，但是目前的矿井用防爆门主要是钢制防爆门，在井下发生较大威力的瓦斯爆炸时，这种防爆门由于受爆炸能量冲击会发生严重的变形，抗爆防冲击效果并不是很好，而且现有的防爆门较为笨重，操作起来很不方便，为了减少瓦斯爆炸带来的损失，在矿井下设置可操作轻便且具有高吸能效果的防爆隔板很有必要。

中国实用新型专利“一种防爆板”(专利号：CN208441271U)公开了一种防爆板，用于将防爆板更紧密的连接，包括防火板和设于防火板两侧的镀锌钢板，所述防爆板一侧的镀锌钢板四周垂直设置有连接板；所述防火板内设置有相互垂直且互不相交的第一直线通孔和第二直线通孔，所述第一直线通孔的轴线平行于所述防爆板的长边，所述第二直线通孔的轴线平行于所述防爆板的短边；该实用新型设计的防爆板，虽然提高了由多块防爆板组成的防爆系统的整体防爆性能，但其结构简单，对于降低冲击能，对爆炸冲击能量分散消耗的能力较差。

中国发明专利“一种新型防爆板及其制作方法”(专利号：CN109403539A)公开了一种新型防爆板及其制作方法，包括长方体型的防爆板主体，防爆板主体包括左板、右板、正面板、背板、以及支撑隔板，正面板和背板分别构成了防爆板主体的正面和背面，左板和右板分别位于防爆板主体两侧端部，且左板和右板均与正面板和背板焊接或者粘接相连，左板、右板、正面板和背板合围形成了一个空腔，支撑隔板位于空腔的中心，且分别与正面板和背板固定相连，支撑隔板将空腔分隔为左空腔和右空腔，左空腔和右空腔分别填充轻质膨胀蛭石A和轻质膨胀蛭石B，支撑隔板开设有多个用于连通轻质膨胀蛭石A和轻质膨胀蛭石B的通孔；该发明增加了防爆板的抗冲击能力和防火能力，提升了防爆板的防爆性能，然而其采用的仅仅是在左右空腔中填制不同的轻质膨胀蛭石，结构简单，防爆抗冲击性一般。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用于井下的瓦斯防爆隔板，减少矿井中发生瓦斯爆炸事故爆炸的爆轰阵面横波对井下生产人员和设备造成冲击破坏及损失，提高隔爆吸能性能。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

该用于井下的瓦斯防爆隔板，包括防爆隔板和若干组单元体，且防爆隔板内部设有用于放置单元体的防爆腔，且每组单元体均包括底座以及与底座配设的基本微元结构；

所述底座包括U型底座和H型底座，所述单元体包括H型单元体和U型单元体；

U型底座设为U型结构，且U型结构的凹形结构两侧的内壁上均设有定位凹槽；H型底座设为H型结构，且H型结构的上下部均为凹形结构，且凹形结构两侧的内壁上也均设有定位凹槽；

基本微元结构装入U型底座中构成U型单元体，基本微元结构装入H型结构的相应凹形结构中构成H型单元体；

在长度方向上，H型单元体与U型单元体交替分布，且U型单元体位于中部并采用上下两个U型单元体间隔对称布设，U型单元体两侧通过第一缓冲棒与H型单元体抵接，且U型单元体中的基本微元结构与相应防爆腔的上下内壁接触，而H型单元体的另一侧与防爆腔的内壁通过上下对称设置的两根第二缓冲棒缓冲接触，以此构成基本防爆单元；当长度延伸时，在第二缓冲棒右侧继续排列布设基本防爆单元即可；

单元体与第一缓冲棒及第二缓冲棒所形成结构的空隙中均填充粘结剂，随后通过防爆隔板将所形成的结构限制起来构成瓦斯防爆隔板。

在高度方向上，采用重复增设若干层基本防爆单元，且相邻基本防爆单元均采用防护板隔开，而凸出U型底座的基本微元结构直接与相应防爆腔的上下内壁接触；

在宽度方向上，采用重复增设若干列基本防爆单元，且相邻基本防爆单元紧邻接触布设，而相邻的相应缓冲棒在宽度方向上不接触。

所述基本微元结构为设有若干口型通孔的陶瓷基体结构，且口型通孔内配设有加强芯，加强芯的外周包裹有第一橡胶层；陶瓷基体结构的两侧还设有与定位凹槽配设的定位凸块，基本微元结构通过定位凸块装入相应底座中，且陶瓷基体结构的外缘均凸出底座设置。

所述定位凸块到陶瓷基体结构底面的距离小于定位凹槽到相应凹形结构底面的距离，相差距离构成的间隙用于填充第二橡胶层。

所述底座的U形底部两侧均设有用于支撑缓冲棒的倒角棱部；所述基本微元结构顶端两侧也设有用于支撑缓冲棒的倒角棱部。

所述第一缓冲棒及第二缓冲棒的长度小于单元体沿定位凹槽方向的长度。

所述第一缓冲棒的直径大于第二缓冲棒的直径，使得各单元体在长度方向上不接触。

所述粘结剂采用发泡混凝土。

所述加强芯为方形铝板。

所述防爆隔板采用六块护板围设组成，并采用卯榫结构组合。

本发明的有益效果是：

1）该用于井下的瓦斯防爆隔板，通过防爆隔板以及若干组单元体和橡胶棒的布设，能够在很大程度上对爆炸冲击能量分散消耗；在受到撞击时，主要对爆炸产生的爆轰波进行缓冲吸收，首先通过芳纶纤维护板进行阻挡缓冲，随后能量传递至防爆隔板内部的发泡混凝土、第二橡胶棒和U型单元体的陶瓷基体结构，三者同时对冲击能量进行消耗，对能量有很大的消耗，然后能量继续传递至与发泡混凝土相互接触的第一橡胶棒和H型单元体，使得能量进一步分散消耗，达到很好的缓冲吸能效果。

2）根据本发明结构的可重复性，可以达到改变整体长度、宽度和高度的效果；在长度方向上可通过增加或减少单元体和橡胶棒的个数来改变整体的长度，在宽度方向上通过直接接触并列排布一组或者多组单元体，来改变整体的宽度；在高度方向上可以增加层数改变整体的高度，并相应的增加芳纶纤维护板，尺寸变化灵活，能够适用于不同场合的矿井中。

3）结构紧凑，安装简单方便，所形成的防爆隔板内部结构是由若干单元体和橡胶棒组合而成，当结构中的任何一个或者多个单元体遭到撞击破坏后都可以进行更换，大大的提高了互换性和维修效率，同时降低了成本。

4）本发明结构布设合理，且排列组合的几种材料对高速入射弹体的冲击能量有良好的吸收缓冲作用；芳纶纤维抗冲击耐疲劳，且韧性好、不易断裂，作为护板材料使用能够对撞击起到一定的缓冲作用；陶瓷材料具有很大的抗压强度和硬度，需要吸收很大的能量才能产生变形，但是陶瓷材料的塑性和韧，在陶瓷基体结构中加入方形芯板并不会影响陶瓷的强度，相反地会提高整体的韧性，使得陶瓷结构的吸能效果更好；橡胶是高弹性材料，对冲击具有很好的缓冲作用；发泡混凝土密度小，相对质量较轻，受力后发泡混凝土中间的孔会被压缩，起到缓冲吸能的作用，且具有保温隔热、耐火、减振等特性，对于爆炸冲击具有较好的缓冲、隔爆作用。

附图说明

图1是基本微元结构的结构示意图；

图2是U型底座的结构示意图；

图3是H型底座的结构示意图；

图4是U型单元体的剖视图；

图5是H型单元体的剖视图；

图6是本发明的主视图；

图7是本发明的部分立体结构示意图；

图8是上护板的结构示意图；

图9是下护板的结构示意图；

图10是前、后护板的结构示意图；

图11是左、右护板的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明提供了一种用于井下的瓦斯防爆隔板，如图1至图11所示。该用于井下的瓦斯防爆隔板，包括防爆隔板9和若干组单元体，且防爆隔板9内部设有用于放置单元体的防爆腔，且每组单元体均包括底座以及与底座配设的基本微元结构1，本实施例中，防爆隔板9以及防护板都采用抗冲击耐疲劳的芳纶纤维护板，且防爆隔板9采用六块护板围设组成，分别为对应配设的上护板901、下护板902、前后护板903和左右护板904，并采用卯榫结构组合。

所述底座包括U型底座2和H型底座3，所述单元体包括H型单元体和U型单元体。

U型底座2设为U型结构201，且U型结构201的凹形结构两侧的内壁上均设有定位凹槽21；H型底座3设为H型结构301，且H型结构301的上下部均为凹形结构，且凹形结构两侧的内壁上均设有定位凹槽21。

所述基本微元结构1为设有若干口型通孔的陶瓷基体结构，且口型通孔内配设有加强芯103，加强芯103的外周设有第一橡胶层102，本实施例中，陶瓷基体结构设有双口型通孔，双口型通孔中均装有加强芯103，优选的，采用包裹有第一橡胶层102的方形铝板作为加强芯。陶瓷基体结构的两侧还设有与定位凹槽21配设的定位凸块104，基本微元结构1通过定位凸块104装入相应底座中，且陶瓷基体结构的外缘均凸出底座设置。

所述定位凸块104到陶瓷基体结构底面的距离小于定位凹槽21到凹形结构底面的距离，相差距离构成的间隙用于填充第二橡胶层6。

基本微元结构1装入U型底座2中构成U型单元体，基本微元结构1装入H型结构301的相应凹形结构中构成H型单元体。

在长度方向上，H型单元体与U型单元体交替分布，且U型单元体位于中部并采用上下两个U型单元体间隔对称布设，U型单元体两侧通过第一缓冲棒8与H型单元体抵接，且U型单元体中的基本微元结构1与相应防爆腔的上下内壁接触，而H型单元体的另一侧与防爆腔的内壁通过上下对称设置的两根第二缓冲棒7缓冲接触，且第二缓冲棒7上下对称，并分别与相应H型单元体中的基本微元结构1抵接，以此构成基本防爆单元；当长度延伸时，在第二缓冲棒右侧继续排列布设基本防爆单元即可。优选的，所述第一缓冲棒8的直径大于第二缓冲棒7的直径，使得各单元体在长度方向上不接触。

在高度方向上，采用重复增设若干层基本防爆单元，且相邻基本防爆单元均采用防护板隔开，而凸出U型底座的基本微元结构1直接与相应防爆腔的上下内壁接触。

在宽度方向上，采用重复增设若干列基本防爆单元，且相邻基本防爆单元紧邻接触布设，而相邻的相应缓冲棒在宽度方向上不接触。

单元体与第一缓冲棒8及第二缓冲棒7所形成结构的空隙中均填充粘结剂10，优选的，粘结剂10采用发泡混凝土，随后通过防爆隔板9将所形成的结构限制起来构成瓦斯防爆隔板。

本实施例中，基本微元结构1的定位凸块104设为燕尾形凸出结构，定位凹槽21相应的设为燕尾形槽，二者对应配合设置。U型底座2的U型结构底部，以及基本微元结构1的顶部均设有倒角棱部，为橡胶棒提高支撑面，方便支撑橡胶棒。

在实际装配中，依据工作场所，防爆隔板9的尺寸根据实际结构尺寸进行调整。如图7所示，在长度方向上，将H型单元体和U型单元体相邻间隔重复排列布设，并采用第一缓冲棒8将二者隔离开，且第一缓冲棒8的一侧与H型底座3的侧壁中部抵接，第一缓冲棒8的另一侧分别与上下对称布设的U型底座2的倒角棱部相应抵接。当长度延伸时，如图7所示，在图示中第二缓冲棒8右侧继续排列布设H型单元体、第一缓冲棒、上下U型单元体、第一缓冲棒、H型单元体、第二缓冲棒，并以此重复，最终在右两侧的端部用第二橡胶棒7将H型单元体与防爆隔板隔开。

另外，在设置时，橡胶棒的直径要适当，使支撑的单元体之间在防爆隔板的长度方向上不接触；同时，第一缓冲棒8及第二缓冲棒7的长度均小于单元体沿定位凹槽21方向的长度，保证橡胶棒沿宽度方向不外延；在宽度方向上，与前方重复排列即可，且相邻单元体在宽度上紧邻接触布设；在高度方向上，增设一层防护板，将下方的布设重复排列，且保证凸出底座的基本微元结构直接与上下两端的防爆隔板9接触。

瓦斯防爆隔板的组合方式具体如下：

以图7所示的多层瓦斯防爆隔板的部分立体结构示意图为例，大直径的第一橡胶棒8支撑在U型单元体的U型底座2的倒角棱部和H型单元体H型底座3的外侧壁中间位置，小直径的第二橡胶棒7支撑在H型单元体基本微元结构1顶部的倒角棱部处，以及芳纶纤维护板上，并且各个单元体在长度方向上并不接触，图7中只给出了部分结构的示意图，根据本发明结构的可重复性，可以在长度方向上向右重复排列单元体和橡胶棒来改变整体的长度，满足要求后用芳纶纤维护板将其右端限制；在宽度方向上，与前方重复排列即可，且相邻单元体直接接触排列，由于橡胶棒的长度小于单元体沿底座燕尾形槽方向的长度，因此相接触的单元体受到冲击时在长度方向上也不会发生干涉，宽度方向确定后同样在前后设芳纶纤维护板来保证宽度方向不活动；高度方向上通过叠加单层防爆隔板来改变防爆隔板的厚度，调整好整个防爆隔板的尺寸满足要求时，在防爆隔板内部的空隙中填充发泡混凝土，即构成整个瓦斯防爆隔板。

受到撞击时，防爆隔板的具体工作过程如下：

如图6所示，将本发明的瓦斯防爆隔板的上表面作为受力面来承受爆炸产生的爆轰波，当受到瓦斯爆炸冲击时，冲击能量沿着图6中箭头的方向作用到防爆隔板9上；冲击能量首先作用到芳纶纤维护板上，由于芳纶纤维抗冲击和韧性大的特点，冲击能量将会被抵挡一部分；随后，经过芳纶纤维护板的传递，冲击能量将作用到填充在防爆隔板9内部的发泡混凝土10、第二橡胶棒7和U型单元体的陶瓷基体结构上，三者同时对冲击能量进行消耗，发泡混凝土10被压缩对能量进行缓冲消耗，第二橡胶棒7发生弹性变形对能量进一步消耗，U型单元体中的陶瓷基体结构的超高的硬度和抗压强度，其破坏需要消耗大量的能量，因此对冲击能量有很大的消耗；随后能量继续传递，由于发泡混凝土10和第一橡胶棒8以及H型单元体之间相互接触，能量冲击在传递的同时会向周围的第一橡胶棒8和H型单元体扩散，使得能量继续分散，实现利用结构和材料的性质对能量进行最大程度的消耗，最终达到持续良好的防爆隔爆效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (9)

1.一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：包括防爆隔板和若干组单元体，且防爆隔板内部设有用于放置单元体的防爆腔，且每组单元体均包括底座以及与底座配设的基本微元结构；

所述基本微元结构为设有若干口型通孔的陶瓷基体结构，且口型通孔内配设有加强芯，加强芯的外周包裹有第一橡胶层；

所述底座包括U型底座和H型底座，所述单元体包括H型单元体和U型单元体；

U型底座设为U型结构，且U型结构的凹形结构两侧的内壁上均设有定位凹槽；H型底座设为H型结构，且H型结构的上下部均为凹形结构，且凹形结构两侧的内壁上也均设有定位凹槽；

基本微元结构装入U型底座中构成U型单元体，基本微元结构装入H型结构的相应凹形结构中构成H型单元体；

在长度方向上，H型单元体与U型单元体交替分布，且U型单元体位于中部并采用上下两个U型单元体间隔对称布设，U型单元体两侧通过第一缓冲棒与H型单元体抵接，且U型单元体中的基本微元结构与相应防爆腔的上下内壁接触，而H型单元体的另一侧与防爆腔的内壁通过上下对称设置的两根第二缓冲棒缓冲接触，以此构成基本防爆单元；当长度延伸时，在第二缓冲棒右侧继续排列布设基本防爆单元即可；

单元体与第一缓冲棒及第二缓冲棒所形成结构的空隙中均填充粘结剂，随后通过防爆隔板将所形成的结构限制起来构成瓦斯防爆隔板；

所述粘结剂采用发泡混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：在高度方向上，采用重复增设若干层基本防爆单元，且相邻基本防爆单元均采用防护板隔开，而凸出U型底座的基本微元结构直接与相应防爆腔的上下内壁接触；

在宽度方向上，采用重复增设若干列基本防爆单元，且相邻基本防爆单元紧邻接触布设，而相邻的相应缓冲棒在宽度方向上不接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述陶瓷基体结构的两侧还设有与定位凹槽配设的定位凸块，基本微元结构通过定位凸块装入相应底座中，且陶瓷基体结构的外缘均凸出底座设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述定位凸块到陶瓷基体结构底面的距离小于定位凹槽到相应凹形结构底面的距离，相差距离构成的间隙用于填充第二橡胶层。

5.根据权利要求4所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述底座的U形底部两侧均设有用于支撑缓冲棒的倒角棱部；所述基本微元结构顶端两侧也设有用于支撑缓冲棒的倒角棱部。

6.根据权利要求4所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述第一缓冲棒及第二缓冲棒的长度小于单元体沿定位凹槽方向的长度。

7.根据权利要求4所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述第一缓冲棒的直径大于第二缓冲棒的直径，使得各单元体在长度方向上不接触。

8.根据权利要求4所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述加强芯为方形铝板。

9.根据权利要求4所述的一种用于井下的瓦斯防爆隔板，其特征在于：所述防爆隔板采用六块护板围设组成，并采用卯榫结构组合。

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