CN110195611A - 车载式隔爆装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车载式隔爆装置和系统，车载式隔爆装置包括：移动式车体、在移动式车体上面设置的支撑骨架和设置在支撑骨架上方的隔爆水棚；支撑骨架包括多个空心的刚性支腿，至少一个刚性支腿的一端与外部的供水管相连，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿进通讯线，通讯线的一端与外部的分站连接，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿入压风管，压风管的一端通过压风管阀与外部的送风总管连接，另一端与隔爆水棚连接；隔爆水棚上设置有多组隔爆水槽。本发明提供的车载式隔爆装置在压风管高压引射的作用下，连续喷洒水雾，形成一定区段的抑爆带，达到抑爆的目的。

Description

车载式隔爆装置和系统

技术领域

本发明涉及煤矿领域，尤其涉及一种车载式隔爆装置和系统。

背景技术

煤矿井下爆炸一般分三大类：瓦斯爆炸、其他气体爆炸及煤尘爆炸。通常具有爆源物质分布范围广、能量释放时间长等特点，一旦发生爆炸，往往由于现场生产设备(如煤机、支架、泵站、移变等)、硐室(机窝、水窝等)或管壁面等障碍物群作用而发生火焰加速的现象，火焰和压力波耦合作用，导致灾害程度和作用范围增大。特别地，在可燃气体爆炸传播管道具有较大长径比的情况下，甚至可能发生爆燃向爆轰的转变。

目前我国煤矿主要以井下开采为主，现行的采煤工艺往往造成巷道和设备表面沉积大量的煤尘，因此发生的瓦斯、煤尘等爆炸往往会沿着井下巷道、硐室或采掘工作面传播，引发多次连续爆炸，从而使爆炸事故迅速威胁邻近工作面、整个采区，甚至是全矿井。

煤矿中长期以来使用的抑爆隔爆技术存在种种不足，已不能满足当前行业形势发展的需要。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种车载式隔爆装置和系统，车载式隔爆装置在压风管高压引射的作用下，连续喷洒水雾，形成一定区段的抑爆带，扑灭随后到达的传播火焰，同时耗散高压冲击波能量，防止形成过高压力，达到抑爆的目的。

本发明提出一种车载式隔爆装置，包括：

移动式车体、在移动式车体上面设置的支撑骨架和设置在支撑骨架上方的隔爆水棚；

支撑骨架包括多个空心的刚性支腿，至少一个刚性支腿的一端与外部的供水管相连，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿进通讯线，通讯线的一端与外部的分站连接，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿入压风管，压风管的一端通过压风管阀与外部的送风总管连接，另一端与隔爆水棚连接；

隔爆水棚上设置有多组隔爆水槽，每组隔爆水槽均通过自控注水闸阀与同外部的供水管相连接的刚性支腿连接。

此外，移动式车体的车厢部位设置有移动防爆马槽，支撑骨架固定在移动防爆马槽上，移动防爆马槽后面安设有压风管快速接口、供水管快速接口和通讯线穿口。

此外，移动防爆马槽上还安设有压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯缆线收放滚轮的一端均固定在移动防爆马槽上，另一端分别连接压风管、供水管和通讯线；

当移动式车体移动时，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮将压风管、供水管和通讯线进行收或放。

此外，支撑骨架包括四个空心的刚性支腿，其中有两个刚性支腿的一端均与外部的供水管相连，另一端均与隔爆水棚连接。

此外，刚性支腿上均安设有水平调平器。

此外，每个隔爆水槽至少包括：注水入口、高压输风口和喷射孔，注水入口与自控注水闸阀连接，高压输风口与压风管连接，喷射孔均匀间隔设置，隔爆水在风压的高压引射作用下使喷射孔达到承压极限后，水从喷射孔喷出。

此外，隔爆水槽的顶部设有封闭膜以使隔爆水槽处于封闭的状态。

此外，隔爆水槽中的隔爆水包括水，还包括有机酸盐、碳酸盐和/或碳酸氢盐。

此外，隔爆水槽中设置有水位传感器，水位传感器与通信线连接。

本发明还提出一种车载式隔爆系统，包括如上述任一项所述的车载式隔爆装置，还包括：

分站、第一组传感器、第二组传感器、供水管和送风总管，第一组传感器设置在距离机头第一预设距离处，第二组传感器设置在距离机头第二预设距离处，第二预设距离大于第一预设距离；

当分站接到第一组传感器的爆炸报警信号，并接到第二组传感器的爆炸报警信号后，才将爆炸信息传输到地面调度，并同时启动车载式隔爆装置。

此外，第一组传感器包括：一氧化碳传感器、温度传感器和压力传感器,第二组传感器包括：风速传感器和压力传感器。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的车载式隔爆装置在压风管高压引射的作用下，连续喷洒水雾，形成一定区段的抑爆带，扑灭随后到达的传播火焰，同时耗散高压冲击波能量，防止形成过高压力，达到抑爆的目的。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的车载式隔爆装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的车载式隔爆装置的俯视图；

图3是本发明一个实施例提供的车载式隔爆装置的支撑骨架立体图；

图4是本发明一个实施例提供的车载式隔爆装置的隔爆水棚的剖面图；

图5是本发明一个实施例提供的车载式隔爆系统的运行效果图；

图6是本发明一个实施例提供的车载式隔爆系统的工作原理图；

图7是本发明一个实施例提供的车载式隔爆系统的传感器示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1和图2，本发明提出一种车载式隔爆装置，包括：

移动式车体1、在移动式车体1上面设置的支撑骨架2和设置在支撑骨架2上方的隔爆水棚3；

支撑骨架2包括多个空心的刚性支腿21，至少一个刚性支腿21的一端与外部的供水管相连，另一端与隔爆水棚3连接，至少一个刚性支腿21的内部穿进通讯线，通讯线的一端与外部的分站连接，另一端与隔爆水棚3连接，至少一个刚性支腿21的内部穿入压风管，压风管的一端通过压风管阀与外部的送风总管6连接，另一端与隔爆水棚3连接；

隔爆水棚3上设置有多组隔爆水槽31，每组隔爆水槽31均通过自控注水闸阀与同外部的供水管相连接的刚性支腿21连接。

现有技术中隔爆设施主要存在以下缺点：

煤矿井下所用的隔爆水槽、水袋和岩粉棚等，都属于被动隔爆装置，大量事故分析表明它们在使用中不能有效地发挥作用。

隔爆设施大多用水棚，水棚的水分易蒸发、缺失，需要经常冲水、换水，增加工人的工作量和劳动强度，尤其是在风量大、气温高的采区，水中易混入矿尘，造成灭火水量不足而不能有效隔断爆炸火焰的传播。

井下巷道中的隔爆水棚按设计规定应该采用易脱钩吊挂的方式，但实际应用中的水袋棚却多用铁丝拴吊于棚梁上，使得这一被动形式的隔爆设施在动作时雾化愈加不充分，大大降低隔爆效果。

一些隔爆装置的动作压力过低，即灵敏度过高，则火焰前面较远处前驱压力波的较低冲击压力会使阻隔爆装置开始动作，在火焰到达前就释放出了隔爆水或者抑制剂，在火焰到达阻隔爆装置位置时，由于隔爆水或者抑制剂已被提前释放出来，且因重力作用大部分已沉落到巷道的底板上，由于爆炸火焰具有较高的内聚力和较好的整体性，火焰仍可能在巨大的爆炸产物压力的推动下，穿过该区域并引爆前面的瓦斯气体而继续向前传播，隔爆装置起不到应起的作用。

一些隔爆装置的动作压力高于前驱压力波的压力，或隔爆装置的动作延迟时间超过了火焰到达装置所需的时间，其释放的隔爆水或者抑制剂就会降落在火焰区后部，甚至落在火焰区之后，则未受到隔爆水或者抑制剂影响的火焰前部就会继续向前传播，阻隔爆装置同样起不到阻隔爆的作用。

行业标准对隔爆水棚的规定是：超过500米的巷道隔爆水棚不得少于2组；隔爆水棚距离采掘工作面不超过200米。但随着工作面的推进，为了满足行业标准，人员须不断对同一组隔爆设施进行拆除并重新安装，或者同一条巷道至少每隔200米安设一组隔爆水棚，工作量非常巨大。

所用隔爆水棚(或其他隔爆设施)基本均由人工安设，安设时先于巷道顶板将棚架固定好，接着依次逐个吊挂水袋，然后逐个水袋加水，因为是顶板作业，所以即使作业人员穿着雨衣也是导致全身衣服被高空滴水浸透，长期作业会导致严重的职业病。

传统的隔爆水袋、岩粉棚等设施的隔爆材料在数量上非常有限，有效性太差，隔爆性能是瞬时性的，无专门针对爆炸可以产生连续隔爆作用的隔爆设施。

当前国内煤矿行业，尤其现代综合机械化矿井巷道高度偏高，工人须长时间的登高作业安设隔爆设施，存在重大安全隐患。

因此，如何及时、有效、可靠地将爆炸传播灾害控制在局部范围内，减弱或降低爆炸灾害带来的损失，探索新型隔爆装置和结构，已成为煤矿安全生产中迫切需要解决的问题。

所以，本实施例中提出了一种新型的车载式隔爆装置，当发生爆炸等需要抑制爆炸等情况发生时，移动式车体1能够快速移动到事故地点，隔爆水棚3上设置的多组隔爆水槽31向外喷水形成水雾,进而形成水墙。

参照图3，一个刚性支腿21的一端与外部的供水管相连，另一端与隔爆水棚3连接，使水能够通过外部的供水管供给给隔爆水棚3。

一个刚性支腿21的内部穿进通讯线，通讯线的一端与外部的分站连接，使当隔爆水棚3内部的水减少时或者水位出现变化等情况能够及时通知给分站，以进行补水或其它处理。

一个刚性支腿21的内部穿入压风管22，压风管22的一端通过压风管阀与外部的送风总管6连接，另一端与隔爆水棚3连接，通过送风总管6使风压进入到隔爆水棚3的多组隔爆水槽31中，从而使隔爆水槽31中的水在压力作用下向外喷射，从而形成水墙。

压风管阀控制压风管22与送风总管6之间是否连通，自控注水闸阀控制外部的供水管对隔爆水槽31供水。

本实施例中提供的支撑骨架2巧妙地既起到了支撑隔爆水棚3的作用，也起到了输送水、输送信号和输送风压的作用。

使用车载式隔爆装置时，通过外部的供水管供给一个刚性支腿21水，一个刚性支腿21将水输送给隔爆水棚3，外部的送风总管6对压风管22送风，风压使隔爆水棚3内的水向外喷射。

本实施例提供的车载式隔爆装置在压风管高压引射的作用下，连续喷洒水雾，形成一定区段的抑爆带，扑灭随后到达的传播火焰，同时耗散高压冲击波能量，防止形成过高压力，达到抑爆的目的。

当车载式隔爆装置需要安装时，人员在地面将车载式隔爆装置组装好可直接开到井下预定安设隔爆设施地点即可；当采掘工作面推进隔爆系统需要前移时，直接将车载式隔爆装置开到预定地点即可；车载式隔爆装置需要拆除时，在井下将隔爆水槽31中的隔爆水疏放，然后直接将车载式隔爆装置开到地面即可，操作简单、移动便捷、省时省力。

本实施例提供的车载式隔爆装置，安装便捷、维护简单，并且无需人工日常加水，实现自动掌握动作压力，在一次性安装好投入正常使用后，无需人工日常登高维护。

在其中的一个实施例中，移动式车体1的车厢部位设置有移动防爆马槽11，支撑骨架2固定在移动防爆马槽11上，移动防爆马槽11后面安设有压风管快速接口、供水管快速接口和通讯线穿口。

通过设置移动防爆马槽11，使支撑骨架2能够更加稳固，并且使压风管快速接口、供水管快速接口和通讯线穿口有地方设置。

在其中的一个实施例中，移动防爆马槽11上还安设有压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯缆线收放滚轮的一端均固定在移动防爆马槽11上，另一端分别连接压风管、供水管和通讯线；

当移动式车体1移动时，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮将压风管、供水管和通讯线进行收或放。

通过设置压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮，使压风管、供水管和通讯线在不使用时能够妥善存储，增长寿命。

在其中的一个实施例中，支撑骨架2包括四个空心的刚性支腿21，其中有两个刚性支腿21的一端均与外部的供水管相连，另一端均与隔爆水棚连接。

为了更加快速的供水，所以使两个刚性支腿21为隔爆水棚3供水。

在其中的一个实施例中，刚性支腿21上均安设有水平调平器23。

考虑到井下部分巷道凹凸不平，为了确保隔爆水棚3在日常应用中处于水平状态，支撑隔爆水棚3的四个刚性支腿21均安设有水平调平器23，工作人员可根据井下现场环境对隔爆水棚3进行灵活调整。

与外部的供水管相连的为支腿注水管24，内部安装通讯线的刚性支腿为25。

参照图4，在其中的一个实施例中，每个隔爆水槽31至少包括：注水入口311、高压输风口312和喷射孔313，注水入口311与自控注水闸阀316连接，高压输风口312与压风管连接，喷射孔均匀间隔设置，隔爆水在风压的高压引射作用下使喷射孔313达到承压极限后，水从喷射孔313喷出。

注水入口311与自控注水闸阀316连接用于向隔爆水槽31中注水，高压输风口312与压风管连接用于向隔爆水槽31中输入风压，隔爆水槽31在压力作用下，将水从喷射孔313喷出。

可选地，隔爆水槽31的槽体采用耐磨材料制作而成。

可选地，喷射孔与槽体采用同种材料制作，二者厚度不同，故所承受的极限压力不同，当封闭的隔爆水槽承压时，喷射孔材料最先达到承压极限力，故隔爆水槽内的储水从喷射孔中喷射而出。

其中隔爆水槽31包括多个子水槽314，隔爆水槽31的边缘为封闭膜315。

在其中的一个实施例中，隔爆水槽31的顶部设有封闭膜315以使隔爆水槽处于封闭的状态。隔爆水槽31的顶部可以单独设封闭膜，也可以使隔爆水槽31整体一体成型。

隔爆水槽内部采用封闭式设计，确保整个水槽日常处于“全封闭”式状态，同时又避免了隔爆用水蒸发，避免了隔爆用水中混入煤尘、煤渣等杂物。

在其中的一个实施例中，隔爆水槽31中的隔爆水包括水，还包括有机酸盐、碳酸盐和/或碳酸氢盐。

考虑到水的比热比岩粉高5倍，水汽化时吸热能降低氧的浓度，在爆炸的作用下比岩粉飞散快，隔爆效果更好，所以该隔爆水选取的隔爆材料主要为水。

隔爆水中加入粉状的有机酸盐、碳酸盐和碳酸氢盐等一类的化学物质(如单铵磷酸盐)，它们能够利用火焰的能量发生反应，产生二氧化碳，而二氧化碳是一种耐用又有效的抑爆物质，能够更好地灭火。

在其中的一个实施例中，隔爆水槽31中设置有水位传感器，水位传感器与通信线连接。

在隔爆水槽31中设置有水位传感器，当水位低于预设的设定值时，水位传感器将信息传输至分站，可选地，分站通过远程断电仪打开与外部的供水管相连的刚性支腿21内设置的自控注水闸阀，使其自动加水，以实现隔爆水槽31内的水量始终保持固定水量。

参照图5-图7，本发明还提出一种车载式隔爆系统，包括上述任一项所述的车载式隔爆装置，还包括：

分站、第一组传感器、第二组传感器、供水管和送风总管6，第一组传感器设置在距离机头第一预设距离处，第二组传感器设置在距离机头第二预设距离处，第二预设距离大于第一预设距离；

当分站接到第一组传感器的爆炸报警信号，并接到第二组传感器的爆炸报警信号后，才将爆炸信息传输到地面调度，并同时启动车载式隔爆装置。

隔爆技术的主要目的是把已经发生的爆炸控制在一定范围内。参照图1，发生爆炸的初期，爆炸火焰锋面4超前于爆炸压力波5向前传播，随着爆炸反应的继续和加强，爆炸压力波5逐渐赶上并超前于爆炸火焰锋面传播，两者之间有一时间差。基于这一规律，当煤矿井下采煤工作面发生爆炸时，工作面上的第一组传感器先给分站一个爆炸报警信号，假如第一组传感器距离机头的第一预设距离为100米，当爆炸冲击波传播到距工作面第二预设距离处时如200米处时，第二组传感器也给分站一个爆炸报警信号，此时分站在接收到两个爆炸报警信号后，一方面向地面调度上传井下爆炸信息，并发出声光报警；另一方面立即通过远程断电仪自动启动车载式隔爆装置。

在其中的一个实施例中，第一组传感器包括：一氧化碳传感器、温度传感器和压力传感器,第二组传感器包括：风速传感器和压力传感器。

通过第一组传感器包括：一氧化碳传感器、温度传感器和压力传感器,使这组传感器能够检测到一氧化碳的浓度，空气温度和风压等数据。

通过第二组传感器包括风速传感器和压力传感器，使这组传感器能够检测到风速和风压等数据。

参照图6，监测分站接收一氧化碳传感器、温度传感器和压力传感器发送的信号，可选地，采用声光报警的方式进行报警。同时监测分站也接收第二组传感器：压力传感器和风速传感器的信号。当确认爆炸，监测分站通过地面调度在供液显示屏上显示：爆炸时间、地点等信息。同时监测分站通过远程断电仪控制防爆水棚开启。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种车载式隔爆装置，其特征在于，包括：

移动式车体、在移动式车体上面设置的支撑骨架和设置在支撑骨架上方的隔爆水棚；

支撑骨架包括多个空心的刚性支腿，至少一个刚性支腿的一端与外部的供水管相连，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿进通讯线，通讯线的一端与外部的分站连接，另一端与隔爆水棚连接，至少一个刚性支腿的内部穿入压风管，压风管的一端通过压风管阀与外部的送风总管连接，另一端与隔爆水棚连接；

隔爆水棚上设置有多组隔爆水槽，每组隔爆水槽均通过自控注水闸阀与同外部的供水管相连接的刚性支腿连接。

2.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

移动式车体的车厢部位设置有移动防爆马槽，支撑骨架固定在移动防爆马槽上，移动防爆马槽后面安设有压风管快速接口、供水管快速接口和通讯线穿口。

3.根据权利要求2所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

移动防爆马槽上还安设有压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯缆线收放滚轮的一端均固定在移动防爆马槽上，另一端分别连接压风管、供水管和通讯线；

当移动式车体移动时，压风管收放滚轮、供水管收放滚轮和通讯线收放滚轮将压风管、供水管和通讯线进行收或放。

4.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

支撑骨架包括四个空心的刚性支腿，其中有两个刚性支腿的一端均与外部的供水管相连，另一端均与隔爆水棚连接。

5.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

刚性支腿上均安设有水平调平器。

6.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

每个隔爆水槽至少包括：注水入口、高压输风口和喷射孔，注水入口与自控注水闸阀连接，高压输风口与压风管连接，喷射孔均匀间隔设置，隔爆水在风压的高压引射作用下使喷射孔达到承压极限后，水从喷射孔喷出。

7.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

隔爆水槽的顶部设有封闭膜以使隔爆水槽处于封闭的状态。

8.根据权利要求1所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

隔爆水槽中的隔爆水包括水，还包括有机酸盐、碳酸盐和/或碳酸氢盐。

9.根据权利要求1-8任一项所述的车载式隔爆装置，其特征在于，

隔爆水槽中设置有水位传感器，水位传感器与通信线连接。

10.一种车载式隔爆系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的车载式隔爆装置，还包括：

分站、第一组传感器、第二组传感器、供水管和送风总管，第一组传感器设置在距离机头第一预设距离处，第二组传感器设置在距离机头第二预设距离处，第二预设距离大于第一预设距离；

当分站接到第一组传感器的爆炸报警信号，并接到第二组传感器的爆炸报警信号后，才将爆炸信息传输到地面调度，并同时启动车载式隔爆装置。

11.根据权利要求10所述的车载式隔爆系统，其特征在于，

第一组传感器包括：一氧化碳传感器、温度传感器和压力传感器,第二组传感器包括：风速传感器和压力传感器。