CN110410147B - 一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统 - Google Patents
一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于矿山安全管理技术领域，具体的说是一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，包括控制器、瓦斯检测仪和瓦斯防护模块；所述瓦斯防护模块用于对矿道内的瓦斯进行实时处理；所述瓦斯防护模块包括电动气缸、封堵门、传动单元和排气扇；所述矿道下方设置有的凹槽内均安装有电动气缸；所述电动气缸端部固连着封堵门；相邻封堵门之间的矿道上方均设置有与外部连通的排气通道；所述排气通道内安装有排气扇；本发明通过控制器控制封堵门对瓦斯浓度较高的矿道段进行封堵后，配合传动单元迅速打开排气通道，使得排气扇正常工作，将瓦斯向外部排出，同时将相邻段内的瓦斯同步进行排出，减小瓦斯浓度骤然升高造成的瓦斯爆炸事故发生的可能性。
Description
技术领域
本发明属于矿山安全管理技术领域，具体的说是一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统。
背景技术
在众多煤矿事故中，瓦斯爆炸造成的危害最大，从每年的事故统计来看，绝大多数特大事故都是由于瓦斯爆炸引起的。而在我国目前国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44％。预防、控制瓦斯爆炸事故，是实现煤矿安全生产的关键。瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重，在提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是对瓦斯危害性的认识的同时，必须采取有利措施，有效防治煤矿重特大瓦斯事故的发生，以确保煤矿的安全生产。
瓦斯爆炸是瓦斯在一定浓度范围内受激发而发生的剧烈化学反应，反应时产生人量的热和气体，主要是以CH4为主的瓦斯与空气的混合体点燃后发生剧烈化学反应的结果。瓦斯爆炸是自由基链反应过程,它包括链引发、链传递、链分支和链终止等过程。如果混合气体各成分达到爆炸浓度范围，并且存在火源点，链反应过程就会被引发，链传递和连分支反应随之很快发生，反应速度急剧增加，反应放出的热量使(体温度迅速升高，体积剧烈膨胀，从而引起爆炸。
本发明据此提出了一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其结构简单，操作方便并通过控制器控制封堵门对瓦斯浓度较高的矿道段进行封堵后，配合传动单元迅速打开排气通道，使得排气扇正常工作，将瓦斯向外部排出，同时将相邻段内的瓦斯同步进行排出，减小瓦斯浓度骤然升高造成的瓦斯爆炸事故发生的可能性。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其结构简单，操作方便并通过控制器控制封堵门对瓦斯浓度较高的矿道段进行封堵后，配合传动单元迅速打开排气通道，使得排气扇正常工作，将瓦斯向外部排出，同时将相邻段内的瓦斯同步进行排出，减小瓦斯浓度骤然升高造成的瓦斯爆炸事故发生的可能性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，包括控制器、瓦斯检测仪和瓦斯防护模块；所述控制器用于控制瓦斯防护模块和瓦斯检测仪自动运行；所述瓦斯检测仪用于测量矿道内瓦斯的浓度；所述瓦斯防护模块用于对矿道内的瓦斯进行实时处理；所述瓦斯防护模块包括电动缸、封堵门、传动单元和排气扇；所述矿道下方设置有一组均匀间隔分布的凹槽；所述凹槽内均安装有电动缸；所述电动缸端部固连着封堵门；相邻封堵门之间的矿道上方均设置有与外部连通的排气通道；所述排气通道内安装有排气扇；所述封堵门在电动缸的推动下会推动传动单元工作，传动单元会打开排气通道，使得内部的瓦斯经过排气通道排出。工作时，由于我国的煤矿大多属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44％，使得地下的矿道中常常会发生瓦斯爆炸事故，导致大量的人员伤亡，因此针对该种情况，基于现有的地理信息探测技术，首先确定需要开采的矿井属于什么类型，随后根据矿井类型来开展矿山安全的管理工作，本发明通过将矿道均匀分隔成若干段，每一段的两端都设置有电动缸控制的封堵门，且每段内都布置有瓦斯检测仪，瓦斯检测仪会时刻检测本段矿道内的瓦斯浓度，若瓦斯浓度超过瓦斯检测仪设定的标准值，会将信息反馈给控制器，控制器会控制该段矿道内的两电动缸工作，从而推动封堵门进行封堵，同时相邻段内的矿道也同时进行封堵，当封堵门移动到一定位置时，会触发传动单元工作，从而打开排气通道，此时内部的瓦斯气体会从排气通道漏出的缝隙排出，从而冲击排气扇转动，加速排出瓦斯，降低该段矿道内的瓦斯浓度，避免瓦斯浓度突然过高，造成瓦斯爆炸事故的发生，提高矿道内的安全性。
优选的，所述传动单元包括转动叶轮、拉绳、密封气囊和滑块；所述密封气囊固连在排气通道内，密封气囊设置为“凹”字型；所述滑块位于排气通道的密封气囊上，所述拉绳一端与滑块固连、另一端与转动叶轮上的套环固连；所述转动叶轮通过固定轴安装在矿道上方对应封堵门的位置处；封堵门上移会推动转动叶轮。工作时，当封堵门移动到上极限位置时，对该段的矿道实现分隔的同时，封堵门的上端会逐渐触碰到转动叶轮，推动转动叶轮上的套环转动，套环会缠绕拉绳，拉绳受拉力会拉动相连的滑块向一侧移动，滑块移动会挤压接触的密封气囊，使得密封气囊在滑块移动的过程中变形，从而打开排气通道，此时矿道内部的瓦斯气体会从排气通道漏出的缝隙加速排出，实现了在瓦斯浓度骤然升高时的紧急处理，实现了矿道的安全管理，进一步提高矿道内的安全性。
优选的，所述转动叶轮的扇叶外部包裹有一层橡胶层；所述封堵门靠近转动叶轮的一侧设置有对应扇叶端部的卡槽。工作时，瓦斯爆炸的条件有两个，一个是瓦斯浓度达到5％～16％，另一个是有一定的引火温度，因此为减小封堵门关闭过程中与扇叶接触产生的摩擦，从而在扇叶外部包裹有一层橡胶层，同时堵门靠近转动叶轮的一侧设置有对应扇叶端部的卡槽，这样扇叶的端部能够恰好落在卡槽内，添加的橡胶层能够实现扇叶与封堵门之间绝缘，避免摩擦产生火花，同时对转动叶轮进行了限位，使得引火温度难以产生，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
优选的，所述封堵门两侧各设置一个空腔；所述空腔内均注入有液氮，空腔上方设置有密封膜，空腔与封堵门之间均设置有挤压气囊；所述挤压气囊与封堵门接触，挤压气囊与空腔内部连通；所述密封膜中部设置有镂孔；所述镂孔下方设置有弹性膜；所述镂孔上方均对应设置有凸块；所述凸块固定连接在空腔上壁上；所述矿道底部设置有与空腔连通的出气孔。工作时，当封堵门上移的过程中会间隙挤压两侧的挤压气囊，挤压气囊内的气体涌入到空腔内，会使得空腔内的气体体积变大，从而推动密封上中部凸起变形，从而使得上方的凸起正好插入到镂孔内，并推动镂孔下方的弹性膜向下凹陷，实现空腔内部的气体迅速从出气孔喷出，氮气喷出能够对封堵门附近形成隔绝层，避免封堵门移动产生的摩擦产生火花，与瓦斯反应，同时氮气能够对封堵门进行降温，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
优选的，所述出气孔的上端的孔径小于出气孔的下端，且出气孔的下端与密封膜的中心偏心设置。工作时，出气孔的上端的孔径小于出气孔的下端能够使得空腔内的氮气排出时的冲击力较大，具有更好的防护效果，同时出气孔的下端与密封膜的中心偏心设置，能够使得镂孔打开时密封膜不会堵塞出气孔，影响氮气的及时排出，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
优选的，所述封堵门两侧均设置有阻燃层；所述阻燃层下方均设置有开口；所述出气孔的小端对应开口倾斜设置。工作时，由于封堵门两侧均设置有阻燃层，且阻燃层下方均设置有开口，在封堵门上移的过程中，由于出气孔的小端对应开口倾斜设置，会将氮气从开口处灌入阻燃层内，实现对封堵门更好降温的同时，对封堵门更好的隔离，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过控制器控制封堵门对瓦斯浓度较高的矿道段进行封堵后，配合传动单元迅速打开排气通道，使得排气扇正常工作，将瓦斯向外部排出，同时将相邻段内的瓦斯同步进行排出，减小瓦斯浓度骤然升高造成的瓦斯爆炸事故发生的可能性。
2.本发明利用凸块推动镂孔下方的弹性膜向下凹陷，实现空腔内部的气体迅速从出气孔喷出，氮气喷出能够对封堵门附近形成隔绝层，避免封堵门移动产生的摩擦产生火花，与瓦斯反应，同时氮气能够对封堵门进行降温，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是本发明中封堵门的结构示意图；
图中：瓦斯检测仪1、瓦斯防护模块2、电动缸21、封堵门22、传动单元23、转动叶轮231、拉绳232、密封气囊233、滑块234、橡胶层235、排气扇24、排气通道25、卡槽3、空腔4、密封膜5、挤压气囊6、镂孔7、弹性膜8、凸块9、出气孔10、阻燃层11。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，包括控制器、瓦斯检测仪1和瓦斯防护模块2；所述控制器用于控制瓦斯防护模块2和瓦斯检测仪1自动运行；所述瓦斯检测仪1用于测量矿道内瓦斯的浓度；所述瓦斯防护模块2用于对矿道内的瓦斯进行实时处理；所述瓦斯防护模块2包括电动缸21、封堵门22、传动单元23和排气扇24；所述矿道下方设置有一组均匀间隔分布的凹槽；所述凹槽内均安装有电动缸21；所述电动缸21端部固连着封堵门22；相邻封堵门22之间的矿道上方均设置有与外部连通的排气通道25；所述排气通道25内安装有排气扇24；所述封堵门22在电动缸21的推动下会推动传动单元23工作，传动单元23会打开排气通道25，使得内部的瓦斯经过排气通道25排出。工作时，由于我国的煤矿大多属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44％，使得地下的矿道中常常会发生瓦斯爆炸事故，导致大量的人员伤亡，因此针对该种情况，基于现有的地理信息探测技术，首先确定需要开采的矿井属于什么类型，随后根据矿井类型来开展矿山安全的管理工作，本发明通过将矿道均匀分隔成若干段，每一段的两端都设置有电动缸21控制的封堵门22，且每段内都布置有瓦斯检测仪1，瓦斯检测仪1会时刻检测本段矿道内的瓦斯浓度，若瓦斯浓度超过瓦斯检测仪1设定的标准值，会将信息反馈给控制器，控制器会控制该段矿道内的两电动缸21工作，从而推动封堵门22进行封堵，同时相邻段内的矿道也同时进行封堵，当封堵门22移动到一定位置时，会触发传动单元23工作，从而打开排气通道25，此时内部的瓦斯气体会从排气通道25漏出的缝隙排出，从而冲击排气扇24转动，加速排出瓦斯，降低该段矿道内的瓦斯浓度，避免瓦斯浓度突然过高，造成瓦斯爆炸事故的发生，提高矿道内的安全性。
作为其中的一种实施方式，所述传动单元23包括转动叶轮231、拉绳232、密封气囊233和滑块234；所述密封气囊233固连在排气通道25内，密封气囊233设置为“凹”字型；所述滑块234位于排气通道25的密封气囊233上，所述拉绳232一端与滑块234固连、另一端与转动叶轮231上的套环固连；所述转动叶轮231通过固定轴安装在矿道上方对应封堵门22的位置处；封堵门22上移会推动转动叶轮231。工作时，当封堵门22移动到上极限位置时，对该段的矿道实现分隔的同时，封堵门22的上端会逐渐触碰到转动叶轮231，推动转动叶轮231上的套环转动，套环会缠绕拉绳232，拉绳232受拉力会拉动相连的滑块234向一侧移动，滑块234移动会挤压接触的密封气囊233，使得密封气囊233在滑块234移动的过程中变形，从而打开排气通道25，此时矿道内部的瓦斯气体会从排气通道25漏出的缝隙加速排出，实现了在瓦斯浓度骤然升高时的紧急处理，实现了矿道的安全管理，进一步提高矿道内的安全性。
作为其中的一种实施方式，所述转动叶轮231的扇叶外部包裹有一层橡胶层235；所述封堵门22靠近转动叶轮231的一侧设置有对应扇叶端部的卡槽3。工作时，瓦斯爆炸的条件有两个，一个是瓦斯浓度达到5％～16％，另一个是有一定的引火温度，因此为减小封堵门22关闭过程中与扇叶接触产生的摩擦，从而在扇叶外部包裹有一层橡胶层235，同时堵门靠近转动叶轮231的一侧设置有对应扇叶端部的卡槽3，这样扇叶的端部能够恰好落在卡槽3内，添加的橡胶层235能够实现扇叶与封堵门22之间绝缘，避免摩擦产生火花，同时对转动叶轮231进行了限位，使得引火温度难以产生，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
作为其中的一种实施方式，所述封堵门22两侧各设置一个空腔4；所述空腔4内均注入有液氮，空腔4上方设置有密封膜5，空腔4与封堵门22之间均设置有挤压气囊6；所述挤压气囊6与封堵门22接触，挤压气囊6与空腔4内部连通；所述密封膜5中部设置有镂孔7；所述镂孔7下方设置有弹性膜8；所述镂孔7上方均对应设置有凸块9；所述凸块9固定连接在空腔4上壁上；所述矿道底部设置有与空腔4连通的出气孔10。工作时，当封堵门22上移的过程中会间隙挤压两侧的挤压气囊6，挤压气囊6内的气体涌入到空腔4内，会使得空腔4内的气体体积变大，从而推动密封上中部凸起变形，从而使得上方的凸起正好插入到镂孔7内，并推动镂孔7下方的弹性膜8向下凹陷，实现空腔4内部的气体迅速从出气孔10喷出，氮气喷出能够对封堵门22附近形成隔绝层，避免封堵门22移动产生的摩擦产生火花，与瓦斯反应，同时氮气能够对封堵门22进行降温，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
作为其中的一种实施方式，所述出气孔10的上端的孔径小于出气孔10的下端，且出气孔10的下端与密封膜5的中心偏心设置。工作时，出气孔10的上端的孔径小于出气孔10的下端能够使得空腔4内的氮气排出时的冲击力较大，具有更好的防护效果，同时出气孔10的下端与密封膜5的中心偏心设置，能够使得镂孔7打开时密封膜5不会堵塞出气孔10，影响氮气的及时排出，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
作为其中的一种实施方式，所述封堵门22两侧均设置有阻燃层11；所述阻燃层11下方均设置有开口；所述出气孔10的小端对应开口倾斜设置。工作时，由于封堵门22两侧均设置有阻燃层11，且阻燃层11下方均设置有开口，在封堵门22上移的过程中，由于出气孔10的小端对应开口倾斜设置，会将氮气从开口处灌入阻燃层11内，实现对封堵门22更好降温的同时，对封堵门22更好的隔离，从而减小瓦斯爆炸的可能性，实现了矿道的安全管理，更进一步提高矿道内的安全性。
工作时，由于我国的煤矿大多属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44％，使得地下的矿道中常常会发生瓦斯爆炸事故，导致大量的人员伤亡，因此针对该种情况，基于现有的地理信息探测技术，首先确定需要开采的矿井属于什么类型，随后根据矿井类型来开展矿山安全的管理工作，本发明通过将矿道均匀分隔成若干段，每一段的两端都设置有电动缸21控制的封堵门22，且每段内都布置有瓦斯检测仪1，瓦斯检测仪1会时刻检测本段矿道内的瓦斯浓度，若瓦斯浓度超过瓦斯检测仪1设定的标准值，会将信息反馈给控制器，控制器会控制该段矿道内的两电动缸21工作，从而推动封堵门22进行封堵，同时相邻段内的矿道也同时进行封堵，当封堵门22移动到一定位置时，会触发传动单元23工作，从而打开排气通道25，此时内部的瓦斯气体会从排气通道25漏出的缝隙排出，从而冲击排气扇24转动，加速排出瓦斯，降低该段矿道内的瓦斯浓度，避免瓦斯浓度突然过高，造成瓦斯爆炸事故的发生，提高矿道内的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其特征在于：包括控制器、瓦斯检测仪(1)和瓦斯防护模块(2)；所述控制器用于控制瓦斯防护模块(2)和瓦斯检测仪(1)自动运行；所述瓦斯检测仪(1)用于测量矿道内瓦斯的浓度；所述瓦斯防护模块(2)用于对矿道内的瓦斯进行实时处理；所述瓦斯防护模块(2)包括电动缸(21)、封堵门(22)、传动单元(23)和排气扇(24)；所述矿道下方设置有一组均匀间隔分布的凹槽；所述凹槽内均安装有电动缸(21)；所述电动缸(21)端部固连着封堵门(22)；相邻封堵门(22)之间的矿道上方均设置有与外部连通的排气通道(25)；所述排气通道(25)内安装有排气扇(24)；所述封堵门(22)在电动缸(21)的推动下会推动传动单元(23)工作，传动单元(23)会打开排气通道(25)，使得内部的瓦斯经过排气通道(25)排出；
所述传动单元(23)包括转动叶轮(231)、拉绳(232)、密封气囊(233)和滑块(234)；所述密封气囊(233)固连在排气通道(25)内，密封气囊(233)设置为“凹”字型；所述滑块(234)位于排气通道(25)的密封气囊(233)上，所述拉绳(232)一端与滑块(234)固连、另一端与转动叶轮(231)上的套环固连；所述转动叶轮(231)通过固定轴安装在矿道上方对应封堵门(22)的位置处；封堵门(22)上移会推动转动叶轮(231)。
2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其特征在于：所述转动叶轮(231)的扇叶外部包裹有一层橡胶层(235)；所述封堵门(22)靠近转动叶轮(231)的一侧设置有对应扇叶端部的卡槽(3)。
3.根据权利要求1所述的一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其特征在于：所述封堵门(22)两侧各设置一个空腔(4)；所述空腔(4)内均注入有液氮，空腔(4)上方设置有密封膜(5)，空腔(4)与封堵门(22)之间均设置有挤压气囊(6)；所述挤压气囊(6)与封堵门(22)接触，挤压气囊(6)与空腔(4)内部连通；所述密封膜(5)中部设置有镂孔(7)；所述镂孔(7)下方设置有弹性膜(8)；所述镂孔(7)上方均对应设置有凸块(9)；所述凸块(9)固定连接在空腔(4)上壁上；所述矿道底部设置有与空腔(4)连通的出气孔(10)。
4.根据权利要求3所述的一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其特征在于：所述出气孔(10)的上端的孔径小于出气孔(10)的下端，且出气孔(10)的下端与密封膜(5)的中心偏心设置。
5.根据权利要求4所述的一种基于地理信息技术的矿山安全管理系统，其特征在于：所述封堵门(22)两侧均设置有阻燃层(11)；所述阻燃层(11)下方均设置有开口；所述出气孔(10)的小端对应开口倾斜设置。
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