CN111520188B - 一种拱形巷道的组合式快速封堵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于拱形巷道的组合式快速封堵装置，包括感温气囊、组合支架和自动充气系统，组合支架布置在感温气囊内部支撑并固定感温气囊，感温气囊与自动充气系统连接。所述感温气囊是顶部为拱形的气囊，其材质能够对周围温度感知，根据周围不同的环境温度呈现不同的颜色，实现多段变色。所述自动充气系统包括温度传感器、压力传感器、计算机、充气装置、充气电磁阀、排气电磁阀。本发明结构简单，可实现快速组装与拆卸，且能够根据设定的温度、压力实现自动充、放气。
Description
技术领域
本发明属于煤矿生产安全技术领域，尤其涉及一种拱形巷道的组合式快速封堵装置。
背景技术
随着煤矿开采行业不断发展，安全问题不可忽视，尤其是井下瓦斯气体引起爆炸，危害工作人员生命安全；煤炭采用后退式开采，在开采之后会形成采空区，由于外部裂隙，进入氧气，会发生采空区余煤自燃。为了切断巷道中空气进入采空区，就需要一种巷道用封堵装置，避免发生大量开采煤炭燃烧以及瓦斯气体进入燃烧区而发生爆炸，引起安全事故并造成煤炭损失。但由于余煤自燃的区域不固定性，需要封堵装置不固定安装于巷道内，而是根据实际情况自由搬运，且对于拱形巷道来说，目前没有拱形巷道设计的封堵装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，结构简单，可实现快速组装与拆卸；可将装置放于工作区与采空区之间，在没发生余煤自燃时正常通风，发生余煤自燃后自动封堵，具有良好的封堵效果；且具备感温功能，封堵装置的颜色随环境温度变化而变化，可视化程度高，可以快速辨别环境温度信息，当环境温度高于设定值充气装置自动充气，当环境温度低于设定值时充气装置自动排气，充放气实现无人化，封堵装置有支撑且材料轻量化方便运输，能够快速搬运到指定地点实施封堵，具有很高的安全性，可重复使用。
一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，包括感温气囊、组合支架和自动充气系统，组合支架布置在感温气囊内部支撑并固定感温气囊，感温气囊与自动充气系统连接。
所述感温气囊是顶部为拱形的气囊，其材质能够对周围温度感知，根据周围不同的环境温度呈现不同的颜色，实现多段变色。
所述自动充气系统包括温度传感器、压力传感器、计算机、充气装置、充气电磁阀、排气电磁阀，温度传感器、压力传感器、充气电磁阀、排气电磁阀与计算机电连接，温度传感器安装在感温气囊表面，压力传感器安装在感温气囊内壁，充气电磁阀、排气电磁阀设置在感温气囊下部，充气电磁阀通过胶皮管与充气装置连接；计算机用来预设温度和压力初始值、接收温度传感器和压力传感器的信号并与初始值比较，控制充气电磁阀和排气电磁阀开关，实现感温气囊充、放气。
所述充气装置可采用高压储气瓶或液态二氧化碳。
所述组合支架是由三角框架和半圆框架拼接而成的顶部为拱形的框架，作为用于支撑和固定装置。
所述组合支架材质为碳纤维复合材料。
所述三角框架为具有一定厚度的三角形框架，边框上开有沿轴向的凹槽，相应的形成凸肋。
所述半圆框架为具有一定厚度的半圆形框架，其直边框架具有与三角框架同样的凹槽和凸肋。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，包括感温气囊，其材质是能够对周围温度感知的，其颜色随环境温度变化而变化，实现多段变色；可视化程度高，可以迅速给观察者和工作人员直观的反馈，快速辨别环境温度信息；使工作人员远距离就可辨别环境信息，以便做出合适的应对方案；
2、感温气囊的材质中含有聚酰胺纤维，其断裂伸长大、弹性好，可以提供较好的耐热性，拥有良好的气密性，可与不规则巷道紧密结合，且易折叠安放；
3、气囊内部有组合支架作为支撑，组装简易、大大提高容错率、结构稳固，且均采用框架式结构，材质为碳纤维复合材料，质量轻，高强度，耐腐蚀且方便运输，能够快速搬运到指定地点并快速组装实施封堵，具有很高的安全性，且能够重复使用；
4、该组合式封堵装置针对拱形巷道设计，在工作需要时可快速组装，稳定置于巷道内进行封堵，提高煤矿井下防火防爆安全性；
5、自动充气系统实现无需人工干预，实时检测周围温度，当温度高于设定值自动充气，气囊内部气压达到设定值停止充气，实现封堵，当温度降低到设定值以下，装置自动排气，气囊内气压达到设定值停止排气，保证正常通风。
附图说明
图1为实施例提供的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置的正视图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明中三角框架示意图；
图4为本发明中半圆框架示意图；
图5为本发明三角框架、半圆框架拼接原理图；
图6为实施例提供的组合支架示意图；
图7为本发明自动充气系统工作流程图；
其中：1—感温气囊，2—组合支架，3—压力传感器，4—温度传感器，5—计算机，6—充气装置，7—充气电磁阀，8—排气电磁阀，9—凹槽，10—凸肋。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
如图1-2所示，一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，包括感温气囊1、组合支架2和自动充气系统，组合支架2布置在感温气囊1内部支撑并固定感温气囊1，感温气囊1与自动充气系统连接。
感温气囊1是顶部为拱形的气囊，在充气状态下能够同拱形巷道内壁紧密结合，其材质能够对周围温度感知的，根据周围不同的环境温度呈现不同的颜色，实现多段变色，且可提供更好的耐热性能，并拥有良好的气密性。作为优选，本实施例中提供的感温气囊1是市购的以热敏微胶囊热敏红、热敏黄、热敏蓝为变色材料，将三种热敏微胶囊按质量比例:热敏红红:热敏黄:热敏蓝＝1:5:1混合制备染料，应用于聚酰胺纤维材质中制备而成的，可以得到多色效应，在环境温度为28℃以下时感温气囊1呈现红褐色，在28℃～40℃时感温气囊1呈现青绿色，在40℃～50℃时感温气囊1呈现蓝色，在50℃以上感温气囊1呈现灰白色。工人能够根据感温气囊1的颜色采取相应的措施。
所述自动充气系统包括温度传感器4、压力传感器3、计算机5、充气装置6、充气电磁阀7、排气电磁阀8，温度传感器4、压力传感器3、充气电磁阀7、排气电磁阀8与计算机5电连接，温度传感器4安装在感温气囊1表面检测周围环境温度，压力传感器3安装在感温气囊1内壁，检测感温气囊1内部气压，充气电磁阀7、排气电磁阀8设置在感温气囊1下部，充气电磁阀7通过胶皮管与充气装置6连接；计算机5用来预设温度和压力初始值、接收温度传感器4和压力传感器3的信号并与初始值比较，控制充气电磁阀7和排气电磁阀8开关，实现感温气囊1充、放气。计算机5可以远程操控，自动充气系统的工作流程如图7所示。
根据实际工况，将预设温度初始值A、C和预设气压初始值B、D输入计算机5，其中A为需要充气的最低温度、C为需要排气的最高温度、B为感温气囊1所能承受的最高压力、D为感温气囊1所能承受的最低压力。温度传感器4实时监测环境温度，当温度检测超过设定值A时，计算机5对充气电磁阀7发出指令，充气电磁阀7打开，充气装置6给感温气囊1充气，此时压力传感器3工作，将感温气囊1内气压信息反馈给计算机5，当检测压力高于设定值B时，计算机5对充气电磁阀7发出关闭指令，充气装置6停止充气，此时处于封堵状态，感温气囊1与巷道内壁紧密结合实现封堵；当温度传感器4检测周围温度低于设定值C，计算机5向排气电磁阀8发出指令，排气电磁阀8打开，直至气压传感器检测感温气囊1内部气压低于设定值D，计算机5对排气电磁阀8发出关闭指令，停止排气，此时感温气囊1与巷道内壁分离，装置恢复正常通风状态。
所述充气装置6可采用高压储气瓶或液态二氧化碳。
组合支架2是由三角框架和半圆框架拼接而成的顶部为拱形的框架，作为用于支撑和固定装置，放置于感温气囊1内部，在封堵时感温气囊1将其包裹在内部，作为用于支撑和固定装置；优选的，其材质为碳纤维复合材料；如图3所示，三角框架为具有一定厚度的三角形框架，边框上开有沿轴向的凹槽9，相应的形成凸肋10，如图4所示，半圆框架为具有一定厚度的半圆形框架，其直边框架具有与三角框架同样的凹槽9和凸肋10。作为优选方案，所述三角框架的截面为等腰直角三角形，如图5所示，当一个三角框架的凸肋10插接在另一个三角框架的凹槽9中两两拼接，可以实现三角框架间的紧密连接，多个三角框架任意组合可拼接成多种多边形支架。半圆框架是由直边框和半圆框围成的框架，其直边框长度与三角框架的斜边框长度相等且有倒圆，与半圆框圆滑连接，直边框底部开有与三角框架相同的凹槽9并形成相同的凸肋10，可与任意三角框架拼接结合，提高拼接容错率，节约拼接时间。如图6所示，本实施例中的组合支架2由四个三角框架和一个半圆框架拼接而成，顶部为拱形的支架，四个三角框架依次正反相连拼接为正方形，相对的两个三角框架的凹槽9朝向同一侧，相邻的两个三角框架的凹槽9朝向相反，该组合支架2强度高、结构稳。
上述一种拱形巷道的组合式快速封堵装置的使用方法如下：
将快速封堵装置运送到工作区与采空区之间，确定路面平整夯实的安装位置，取出三角框架与半圆框架按上述原理拼接为拱形，作为装置的支撑结构。将感温气囊1展开平铺，把拼接好的组合支架2嵌入装置内部，感温气囊1与组合支架2紧密结合。将连接好的组合支架2与感温气囊1对应巷道截面方向竖起，此时处于正常通风状态，将预设温度A、C和预设气压B、D输入计算机5，温度传感器4检测周围温度，当发生余煤自燃，周围温度升高超过设定值A时，计算机5向充气电磁阀7发出指令，充气电磁阀7打开，充气装置6给感温气囊1充气，此时压力传感器3工作，将感温气囊1内气压信息反馈给计算机5，当检测压力高于设定值B时，计算机5向充气电磁阀7发出关闭指令，充气装置6停止充气，此时感温气囊1与巷道内壁紧密结合，装置处于封堵状态。当温度传感器4检测周围温度低于设定值C，计算机5向排气电磁阀8发出指令，排气电磁阀8打开，将感温气囊1内的气体排出，直至气压传感器检测感温气囊1内部气压低于设定值D，计算机5向排气电磁阀8发出关闭指令，停止排气，此时感温气囊1与巷道内壁分离，与巷道内壁存在一定间隙，装置恢复正常通风状态。本发明结构简单，施工速度快，封堵效果好，人工干预化低，提高煤矿井下防火防爆安全性。
Claims (7)
1.一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：包括感温气囊、组合支架和自动充气系统，组合支架布置在感温气囊内部支撑并固定感温气囊，感温气囊与自动充气系统连接；
所述自动充气系统包括温度传感器、压力传感器、计算机、充气装置、充气电磁阀、排气电磁阀，温度传感器、压力传感器、充气电磁阀、排气电磁阀与计算机电连接，温度传感器安装在感温气囊表面，压力传感器安装在感温气囊内壁，充气电磁阀、排气电磁阀设置在感温气囊下部，充气电磁阀通过胶皮管与充气装置连接；计算机用来预设温度和压力初始值、接收温度传感器和压力传感器的信号并与初始值比较，控制充气电磁阀和排气电磁阀开关，实现感温气囊充、放气。
2.根据权利要求1所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述感温气囊是顶部为拱形的气囊，其材质能够对周围温度感知，根据周围不同的环境温度呈现不同的颜色，实现多段变色。
3.根据权利要求1所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述充气装置采用高压储气瓶。
4.根据权利要求1所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述组合支架是由三角框架和半圆框架拼接而成的顶部为拱形的框架，作为用于支撑和固定装置。
5.根据权利要求4所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述组合支架材质为碳纤维复合材料。
6.根据权利要求4所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述三角框架为具有一定厚度的三角形框架，边框上开有沿轴向的凹槽，相应的形成凸肋。
7.根据权利要求4所述的一种拱形巷道的组合式快速封堵装置，其特征在于：所述半圆框架为具有一定厚度的半圆形框架，其直边框架具有与三角框架同样的凹槽和凸肋。
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