CN111140274A - 一种掘进巷道火灾自动救生系统 - Google Patents
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Abstract
一种掘进巷道火灾自动救生系统，该系统通过分布式测温光纤(4‑1)实时监测掘进巷道温度情况，无火灾时，柔性阻燃隔热救生筒(1)处于松瘪状态，不占空间；发生火灾时，温度达到阈值，火灾监测模块(4)向自动充水模块(2)和自动供风模块(3)传输信号，控制自动水阀(2‑3)、自动风阀(3‑3)开启，充水撑起柔性阻燃隔热救生筒，同时向其内部供风形成正压，迅速隔绝高温、有毒有害气体；同时，语音警报器实时警报火源位置和安全逃生出口(5)编号，被困人员可迅速通过绳梯爬入柔性阻燃隔热救生筒内，并根据警报语音提示爬到逃生出口处实现快速安全自救的目的。该系统结构简单、移动方便、可循环使用，为快速自救提供一种可靠途径。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全设备领域，具体涉及一种掘进巷道火灾自动救生系统。
背景技术
煤矿井下掘进巷道空间有限，无论发生内因火灾还是外因火灾时，常伴有高温、有毒有害气体，易造成受限空间内能见度低，工作人员被困，进而威胁矿工生命安全。
目前，煤矿井下安全设备均具有局限性，井下火灾救援多为被动救援，即救援人员通过降温、灭火等手段救援，该过程一般需要消耗大量时间，高温环境易对被困人员造成热伤害，同时，被困人员自身携带的隔离式自救器供氧时间有限，迫使被困人员窒息死亡。在灾害发生时，虽然矿井井下布置的救生舱或避难硐室可以为人员提供安全的避险环境，但是成本高、体积大，而且一般固定设置在距离掘进巷道较远的地方，因此，当火灾发生点位于被困人员与救生舱或与避难硐室之间时，被困人员无法穿越火区，进入救生舱或避难硐室，即便成功进入救生舱或避难硐室后，也必须等待外部救援人员的施救，无法短时间内自救。公开号为CN105525943A的专利公开了一种矿井逃生管道，该矿井逃生管道虽然可以在灾害发生时为被困人员提供自救通道，但是其刚性的外壳不可折叠，无法自由移动，占据较大的井下受限空间，为井下正常工作带来很大不便；另外，该逃生管道没有做出隔热设计，当火灾发生时，被困人员进入该矿井逃生管道可能会被高温灼伤，甚至由于温度过高，威胁生命安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种掘进巷道火灾自动救生系统，该系统可减小占据空间、降低生产成本，该系统一方面能为被困人员隔绝高温、有毒有害气体，避免被困人员在自救过程中发生气体中毒、高温灼伤的问题，另一方面能为被困人员实时警报火灾火源位置和安全逃生出口编号，可实现快速安全自救的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种掘进巷道火灾自动救生系统，包括柔性阻燃隔热救生筒、自动充水模块、自动供风模块、火灾监测模块和移动模块；
所述柔性阻燃隔热救生筒的一端为封闭式、另一端为开放式；柔性阻燃隔热救生筒的筒壁由若干个隔圈组成，隔圈之间部分连接且每个隔圈形成的空腔之间连通，每个隔圈的朝外面由阻燃材料制成、朝内面由隔热材料制成；柔性阻燃隔热救生筒的筒壁一侧间隔设置有多个逃生出口，每个逃生出口处均设有编号，柔性阻燃隔热救生筒内腔布置有绳梯，绳梯的一端固定在柔性阻燃隔热救生筒的封闭式一端、另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒开放式一端；柔性阻燃隔热救生筒开放式一端设有温控水阀；
所述自动充水模块包括充水伸缩管Ⅰ和充水伸缩管Ⅱ，充水伸缩管Ⅰ与充水伸缩管Ⅱ之间设置有自动水阀，自动水阀上设置有水信号接收部件，充水伸缩管Ⅰ与隔圈形成的空腔连通，充水伸缩管Ⅱ与井下供水管道连通；
所述自动供风模块包括供风伸缩管Ⅰ和供风伸缩管Ⅱ，供风伸缩管Ⅰ和供风伸缩管Ⅱ之间设置有自动风阀，自动风阀上设置有风信号接收部件，供风伸缩管Ⅰ与柔性阻燃隔热救生筒内腔连通，供风伸缩管Ⅱ与井下压风管道连通；
所述火灾监测模块中录入每个逃生出口的编号信息，火灾监测模块包括分布式测温光纤和分别为信号转化部件、无线信号传输部件、语音警报器提供电源的电源，信号转化部件一端与分布式测温光纤电信号连接、另一端与无线信号传输部件电信号连接；无线信号传输部件与语音警报器、自动充水模块中的水信号接收部件、自动供风模块中的风信号接收部件分别电信号连接；所述分布式测温光纤沿柔性阻燃隔热救生筒的筒壁底部线性布置；
所述移动模块包括滑动装置和固定在滑动装置下端的连接杆，滑动装置与单轨吊滑动连接，连接杆的另一端与柔性阻燃隔热救生筒固定连接。
进一步的，所述逃生出口沿着柔性阻燃隔热救生筒的筒壁每隔5～10m布置一个，逃生出口处设置有阻燃布带，阻燃布带上设置有耐高温拉链。
进一步的，所述逃生出口处覆盖有一层遮挡层，遮挡层一端固定在柔性阻燃隔热救生筒的筒内壁上，遮挡层由隔热材料制成。
进一步的，所述自动充水模块和自动供风模块内均设置有可独立供电的防爆电源；优选的，电源为防爆电源。
优选的，所述信号转化部件、无线信号传输部件、语音警报器和电源集中设置于安装盒内，安装盒靠近于柔性阻燃隔热救生筒开放式一端设置，温控阀位于安装盒与柔性阻燃隔热救生筒开放式一端之间。优选的，所述安装盒距离柔性阻燃隔热救生筒开放式一端的20～30cm处设置。
优选的，所述移动模块沿着柔性阻燃隔热救生筒的筒壁每隔3～5m布置一个；移动模块高度为400～500mm。
优选的，所述逃生出口的规格大小为：长700～800mm、宽100～150mm。
优选的，所述柔性阻燃隔热救生筒的长为100～200m、直径为800～1000mm。
优选的，所述绳梯另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒开放式一端2～3m，绳梯由阻燃材料制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)实时监测温度，高度自动化：该系统火灾监测模块的分布式测温光纤实时监测柔性阻燃隔热救生筒沿线温度分布情况，温度达到阈值后，火灾监测模块同时向自动充水模块和自动供风模块传输信号，控制自动水阀、自动风阀开启，充起柔性阻燃隔热救生筒，同时向其内部供风形成正压，迅速隔绝高温、有毒有害气体；
(2)实时语音警报，缩短自救时间：掘进巷道发生火灾造成人员被困时，语音警报器实时警报火源位置和安全逃生出口编号，被困人员可迅速通过绳梯爬入柔性阻燃隔热救生筒内，达到安全的逃生出口处时，揭开遮挡层，拉开耐高温拉链即可成功逃生，增加自救的可靠性，实现快速安全自救的目的；
(3)充分利用井下已有设施，移动方便：该系统的自动充水模块、自动供风模块分别与井下供水、压风管道相连接，不需要再另行布设水源、风源，设备成本低；该系统利用单轨吊承载，借助移动模块设有的滑动装置可在单轨吊上前后自由移动；
(4)占空间少，不妨碍井下矿工作业与设备布置：该系统在没有火灾发生时处于松瘪状态，不需要独立空间布置，仅在火灾发生时，才通过压力水充起柔性阻燃隔热救生筒，巧妙地为掘进巷道节约了空间；
(5)实现柔性支撑设计与筒壁的隔热阻燃设计：该系统柔性阻燃隔热救生筒的筒壁由若干个隔圈组成，隔圈之间部分连接且每个隔圈形成的空腔之间连通，当压力水充满隔圈形成的空腔可以迅速撑起松瘪的柔性阻燃隔热救生筒，该设计达到了柔性自支撑的益处；每个隔圈的朝外面由阻燃材料制成、朝内面由隔热材料制成，从而使筒壁具有优异的隔热阻燃性能，防止被困人员进入该柔性阻燃隔热救生筒可能被高温灼伤；
(6)可重复使用，降低救援成本投入：该系统所有部件均可以耐受高温，当一次救援结束，只需将柔性阻燃隔热救生筒筒壁空腔内的水从充水伸缩管Ⅰ放出即可，可以达到循环多次使用的目的。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中柔性阻燃隔热救生筒处于充水状态时，隔圈的布置示意图；
图3为本发明自动充水模块与自动供风模块在柔性阻燃隔热救生筒封闭式一端外部连接情况示意图；
图4为本发明自动充水模块与自动供风模块在柔性阻燃隔热救生筒封闭式一端内腔的连接情况示意图；
图5为本发明中绳梯在柔性阻燃隔热救生筒内腔的布置示意图；
图6为本发明中绳梯在柔性阻燃隔热救生筒开放式一端的布置示意图；
图7为本发明中逃生出口处耐高温拉链和阻燃布带的结构示意图；
图8为本发明中柔性阻燃隔热救生筒内腔逃生出口处布设隔热层的示意图；
图9为本发明中火灾监测模块部件组成连接示意图；
图中：1、柔性阻燃隔热救生筒，1-1、朝外面，1-2、朝内面，2、自动充水模块，2-1、充水伸缩管Ⅰ，2-2、水信号接收部件，2-3、自动水阀，2-4、充水伸缩管Ⅱ，3、自动供风模块，3-1、供风伸缩管Ⅰ，3-2、风信号接收部件，3-3、自动风阀，3-4、供风伸缩管Ⅱ，4、火灾监测模块，4-1、分布式测温光纤，4-2、信号转化部件，4-3、无线信号传输部件，4-4、语音警报器，4-5、电源，5、逃生出口，5-1、阻燃布带，5-2、耐高温拉链，5-3、遮挡层，6、单轨吊，7、移动模块，8、绳梯，9、温控水阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～6和图9所示一种掘进巷道火灾自动救生系统，包括柔性阻燃隔热救生筒1、自动充水模块2、自动供风模块3、火灾监测模块4和移动模块7；
所述柔性阻燃隔热救生筒1的一端为封闭式、另一端为开放式；柔性阻燃隔热救生筒1的筒壁由若干个隔圈组成，隔圈之间部分连接且每个隔圈形成的空腔之间连通，每个隔圈的朝外面1-1由阻燃材料制成、朝内面1-2由隔热材料制成；柔性阻燃隔热救生筒1的筒壁一侧间隔设置有多个逃生出口5，为了供被困人员判断安全的逃生出口5，每个逃生出口5处均设有编号，柔性阻燃隔热救生筒1内腔布置有绳梯8，绳梯8的一端固定在柔性阻燃隔热救生筒1的封闭式一端、另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端；柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端设有温控水阀9，从而达到自动循环散热，避免柔性阻燃隔热救生筒1筒壁空腔内的水温过高的目的；
所述自动充水模块2包括充水伸缩管Ⅰ2-1和充水伸缩管Ⅱ2-4，充水伸缩管Ⅰ2-1与充水伸缩管Ⅱ2-4之间设置有自动水阀2-3，自动水阀2-3上设置有水信号接收部件2-2，充水伸缩管Ⅰ2-1与隔圈形成的空腔连通，充水伸缩管Ⅱ2-4与井下供水管道连通；
所述自动供风模块3包括供风伸缩管Ⅰ3-1和供风伸缩管Ⅱ3-4，供风伸缩管Ⅰ3-1和供风伸缩管Ⅱ3-4之间设置有自动风阀3-3，自动风阀3-3上设置有风信号接收部件3-2，供风伸缩管Ⅰ3-1与柔性阻燃隔热救生筒1内腔连通，供风伸缩管Ⅱ3-4与井下压风管道连通；
所述火灾监测模块4中录入每个逃生出口5的编号信息，火灾监测模块4包括分布式测温光纤4-1和分别为信号转化部件4-2、无线信号传输部件4-3、语音警报器4-4提供电源的电源4-5，信号转化部件4-2一端与分布式测温光纤4-1电信号连接、另一端与无线信号传输部件4-3电信号连接；无线信号传输部件4-3与语音警报器4-4、自动充水模块2中的水信号接收部件2-2、自动供风模块3中的风信号接收部件3-2分别电信号连接；所述分布式测温光纤4-1沿柔性阻燃隔热救生筒1的筒壁底部线性布置；
所述移动模块7包括滑动装置和固定在滑动装置下端的连接杆，滑动装置与单轨吊6滑动连接，连接杆的另一端与柔性阻燃隔热救生筒1固定连接。
如图7所示，为了使被困人员更方便快速地从逃生出口5逃生，同时不损害柔性阻燃隔热救生筒1，达到循环使用的目的，所述逃生出口5沿着柔性阻燃隔热救生筒1的筒壁每隔5～10m布置一个，逃生出口5处设置有阻燃布带5-1，阻燃布带5-1上设置有耐高温拉链5-2；所述逃生出口5的规格大小为：长700～800mm、宽100～150mm。
如图8所示，当逃生出口5受热损坏后，为了避免高温、有毒有害气体从逃生出口5进入柔性阻燃隔热救生筒1，所述逃生出口5处还覆盖有一层遮挡层5-3，遮挡层5-3一端固定在柔性阻燃隔热救生筒1的筒内壁上，遮挡层5-3由隔热材料制成。
为了防爆，避免火灾发生时，井下电力损坏，该系统无法启动，所述自动充水模块2和自动供风模块3内均设置有可独立供电的防爆电源，电源4-5为防爆电源。
为了使被困人员清晰地听到警报语音，所述信号转化部件4-2、无线信号传输部件4-3、语音警报器4-4和电源4-5集中设置于安装盒内，安装盒靠近于柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端设置，温控阀9位于安装盒与柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端之间；所述安装盒距离柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端的20～30cm处设置。
为了更好地承载并移动该系统，为受限的巷道空间节约空间，所述移动模块7沿着柔性阻燃隔热救生筒1的筒壁每隔3～5m布置一个；移动模块7高度为400～500mm。
为了隔绝火灾在掘进巷道长距离内产生的高温、有毒有害气体，同时满足不同被困人员体型特征要求，所述柔性阻燃隔热救生筒1的长为100～200m、直径为800～1000mm。
为了使被困人员更方便快速地进入柔性阻燃隔热救生筒1，减小柔性阻燃隔热救生筒1的占用空间，绳梯8另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端2～3m；为了防止绳梯8受热损坏，所述绳梯8由阻燃材料制成。
使用时：火灾监测模块4通过分布式测温光纤4-1实时监测柔性阻燃隔热救生筒1沿线温度分布情况，信号转化部件4-2实时将分布式测温光纤4-1传输的光信号转化成温度信号并传输给无线信号传输部件4-3；当掘进巷道没有发生火灾时，柔性阻燃隔热救生筒1处于松瘪状，悬挂于单轨吊6下方，放置于掘进工作面后方，不独立占有巷道空间，不妨碍巷道内矿工作业与设备布置；当掘进巷道发生火灾时，温度超过阈值，无线信号传输部件4-3接收到超过阈值的温度信息后同时向自动充水模块2中的水信号接收部件2-2、自动供风模块3中的风信号接收部件3-2、语音警报器4-4传输信号，水信号接收部件2-2、风信号接收部件3-2接收到信号后控制自动水阀2-3、自动风阀3-3打开，井下供水管道的压力水通过充水伸缩管Ⅱ2-4和充水伸缩管Ⅰ2-1迅速充入柔性阻燃隔热救生筒1筒壁的空腔中，以撑起松瘪状的柔性阻燃隔热救生筒1，井下供风管道的新鲜风流通过供风伸缩管Ⅱ3-4和供风伸缩管Ⅰ3-1迅速供入柔性阻燃隔热救生筒1内腔，形成正压，防止高温、有毒有害气体进入撑起的柔性阻燃隔热救生筒1内，同时，语音警报器4-4接收信号后，实时警报火源位置和安全逃生出口5编号，提醒掘进巷道被困工作人员自救逃生，被困人员通过绳梯8在柔性阻燃隔热救生筒1开放式一端的伸出部分爬入柔性阻燃隔热救生筒1内，在柔性阻燃隔热救生筒1中爬行的过程时，通过读取每一处逃生出口5处的编号，判断是否与语音警报器4-4警报的安全逃生出口5编号一致，当到达安全的逃生出口5处后，被困人员揭开遮挡层5-3，拉开耐高温拉链5-2，便可以从柔性阻燃隔热救生筒1内爬出，成功快速自救；当柔性阻燃隔热救生筒1筒壁空腔内的水温过高时，达到温控水阀9的阈值(50℃)时，温控水阀9自动开启，放出高温度的水，同时低温度的水从自动供水模块2进入柔性阻燃隔热救生筒1筒壁的空腔内，达到自动循环散热的目的，避免了柔性阻燃隔热救生筒1筒壁的空腔内的水温过高；当需要移动该系统时，只需先拆除自动充水模块2的充水伸缩管Ⅱ2-4与井下供水管道的连接部和自动供风模块3的供风伸缩管Ⅱ3-4与井下压风管道的连接部，然后拉动该系统前后行走，到达预定位置，再分别将自动充水模块2的充水伸缩管Ⅱ2-4与井下供水管道的连接部和自动供风模块3的供风伸缩管Ⅱ3-4与井下压风管道的连接部进行连接即可；当一次自救过程结束后，可将充入柔性阻燃隔热救生筒1筒壁空腔内的水通过充水伸缩管Ⅰ2-1放出，柔性阻燃隔热救生筒1恢复松瘪状，以达到循环使用目的；平时定期检查并更新自动充水模块2、自动供风模块3与火灾监测模块4设有的独立防爆电源，确保该系统的供电正常。
Claims (10)
1.一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，包括柔性阻燃隔热救生筒(1)、自动充水模块(2)、自动供风模块(3)、火灾监测模块(4)和移动模块(7)；
所述柔性阻燃隔热救生筒(1)的一端为封闭式、另一端为开放式；柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒壁由若干个隔圈组成，隔圈之间部分连接且每个隔圈形成的空腔之间连通，每个隔圈的朝外面(1-1)由阻燃材料制成、朝内面(1-2)由隔热材料制成；柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒壁一侧间隔设置有多个逃生出口(5)，每个逃生出口(5)处均设有编号，柔性阻燃隔热救生筒(1)内腔布置有绳梯(8)，绳梯(8)的一端固定在柔性阻燃隔热救生筒(1)的封闭式一端、另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端；柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端设有温控水阀(9)；
所述自动充水模块(2)包括充水伸缩管Ⅰ(2-1)和充水伸缩管Ⅱ(2-4)，充水伸缩管Ⅰ(2-1)与充水伸缩管Ⅱ(2-4)之间设置有自动水阀(2-3)，自动水阀(2-3)上设置有水信号接收部件(2-2)，充水伸缩管Ⅰ(2-1)与隔圈形成的空腔连通，充水伸缩管Ⅱ(2-4)与井下供水管道连通；
所述自动供风模块(3)包括供风伸缩管Ⅰ(3-1)和供风伸缩管Ⅱ(3-4)，供风伸缩管Ⅰ(3-1)和供风伸缩管Ⅱ(3-4)之间设置有自动风阀(3-3)，自动风阀(3-3)上设置有风信号接收部件(3-2)，供风伸缩管Ⅰ(3-1)与柔性阻燃隔热救生筒(1)内腔连通，供风伸缩管Ⅱ(3-4)与井下压风管道连通；
所述火灾监测模块(4)中录入每个逃生出口(5)的编号信息，火灾监测模块(4)包括分布式测温光纤(4-1)和分别为信号转化部件(4-2)、无线信号传输部件(4-3)、语音警报器(4-4)提供电源的电源(4-5)，信号转化部件(4-2)一端与分布式测温光纤(4-1)电信号连接、另一端与无线信号传输部件(4-3)电信号连接；无线信号传输部件(4-3)与语音警报器(4-4)、自动充水模块(2)中的水信号接收部件(2-2)、自动供风模块(3)中的风信号接收部件(3-2)分别电信号连接；所述分布式测温光纤(4-1)沿柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒壁底部线性布置；
所述移动模块(7)包括滑动装置和固定在滑动装置下端的连接杆，滑动装置与单轨吊(6)滑动连接，连接杆的另一端与柔性阻燃隔热救生筒(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述逃生出口(5)沿着柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒壁每隔5～10m布置一个，逃生出口(5)处设置有阻燃布带(5-1)，阻燃布带(5-1)上设置有耐高温拉链(5-2)。
3.根据权利要求2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述逃生出口(5)处覆盖有一层遮挡层(5-3)，遮挡层(5-3)一端固定在柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒内壁上，遮挡层(5-3)由隔热材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述自动充水模块(2)和自动供风模块(3)内均设置有可独立供电的防爆电源，电源(4-5)为防爆电源。
5.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述信号转化部件(4-2)、无线信号传输部件(4-3)、语音警报器(4-4)和电源(4-5)集中设置于安装盒内，安装盒靠近于柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端设置，温控阀(9)位于安装盒与柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端之间。
6.根据权利要求5所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述安装盒距离柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端的20～30cm处设置。
7.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述移动模块(7)沿着柔性阻燃隔热救生筒(1)的筒壁每隔3～5m布置一个；移动模块(7)高度为400～500mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述逃生出口(5)的规格大小为：长700～800mm、宽100～150mm。
9.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述柔性阻燃隔热救生筒(1)的长为100～200m、直径为800～1000mm。
10.根据权利要求1或2所述的一种掘进巷道火灾自动救生系统，其特征在于，所述绳梯(8)另一端伸出柔性阻燃隔热救生筒(1)开放式一端2～3m，绳梯(8)由阻燃材料制成。
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