CN111535862A - 一种梯形巷道的折展式快速封堵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于梯形巷道的折展式快速封堵装置，包括可伸缩的主体框架、折展式防火板和控制中心，折展式防火板设置在主体框架两侧，主体框架伸长、折展式防火板展开后紧贴梯形巷道侧壁，对梯形巷道进行封堵。所述主体框架包括伸缩立柱和交叉铰接在立柱间的管件；伸缩立柱为三级可伸缩结构立柱，以适应不同高度的巷道；主体框架的立柱底部设置有移动轮；伸缩立柱外部活动连接有卷轴防火装置；折展式防火板对称连接在主体框架的两端，折展式防火板包括固定块、防火顶板、防火底板、防火侧板和支撑器。本发明轻便、耐高温且安全可靠。

Description

一种梯形巷道的折展式快速封堵装置

技术领域

本发明属于煤矿生产安全技术领域，尤其涉及一种梯形巷道的折展式快速封堵装置。

背景技术

煤炭采用后退式开采，在开采之后的形成采空区，由于外部裂隙进入氧气，发生采空区余煤自燃，为了切断巷道中空气进入采空区，避免发生大量开采煤炭燃烧和瓦斯气体进入而发生爆炸，造成煤炭损失并且引发事故，因此需要一种封堵装置将采空区进行封堵。而现有的封堵方法是使用木板搭建挡板封堵巷道口，再利用单体支柱对木板进行固定支撑，此种方法不仅需要耗费大量的人力、物力进行封堵的搭建支撑，而且等水泥混凝土凝固以后，原本搭建的木板就很难拆除，往往是进行破坏性的拆除，拆除后的木板很难进行回收利用，且对于梯形巷道没有专门的封堵装置。因此，亟需一种可拆卸、便于搬运、能够多次使用的快速封堵装置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，轻便、耐高温且安全可靠。

一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，包括可伸缩的主体框架、折展式防火板和控制中心，折展式防火板设置在主体框架两侧，主体框架伸长、折展式防火板展开后紧贴梯形巷道侧壁，对梯形巷道进行封堵。

所述主体框架包括伸缩立柱和交叉铰接在立柱间的管件，管件与管件间相互交叉铰接成平行四边形。

所述伸缩立柱为三级可伸缩结构立柱，以适应不同高度的巷道，伸缩立柱由外向内柱体直径依次减小，分别称为一级伸缩杆、二级伸缩杆、三级伸缩杆，每两级伸缩杆之间采用伸缩弹簧与弹簧球在伸缩杆上圆孔的卡接，实现伸缩立柱不同高度的调整。

所述主体框架的立柱底部设置有移动轮。

所述伸缩立柱外部活动连接有卷轴防火装置，卷轴防火装置包括卷轴和卷在卷轴上的防火布，将每个立柱上的卷轴打开，将卷轴防火布从卷轴中拉出直到下一个伸缩立柱为止，实现两个伸缩立柱之间的封闭；卷轴防火布末端装有胶条。

所述折展式防火板对称连接在主体框架的两端，折展式防火板包括固定块、防火顶板、防火底板、防火侧板和支撑器；固定块通过螺栓连接在一端的伸缩立柱上，防火顶板、防火底板分别用螺栓垂直连接在固定板的上、下部，支撑器沿防火顶板、防火底板支撑方向设置；防火侧板通过合页连接在防火顶板、防火底板侧面。

所述防火侧板外侧面设置有密封橡胶垫及压力传感器，压力传感器与控制中心电连接；防火侧板内侧面开有用于放置气囊的凹槽，凹槽内放置有防火气囊。

所述支撑器包括活动铰、压缩弹簧、螺旋轴、尖顶，螺旋轴的非伸长端通过活动铰连接在防火顶板、防火底板靠近固定板一侧，尖顶连接在螺旋轴伸长端，紧贴防火侧板内侧壁；螺旋轴外部套设有压缩弹簧，压缩弹簧两端分别与螺旋轴的两端固定，处于压缩状态；在螺旋轴末端设置有电磁换向阀和行走马达，与控制中心电连接，行走马达与螺旋轴连接。

所述防火底板为可伸缩结构，设计为二级伸缩，靠近固定板的部分为一级防火底板、靠近防火侧板的部分为二级防火底板，二级防火底板插接在一级防火底板内部，其末端处设计有凸起结构，与一级防火底板初始位置处的凸起相贴合，保证防火底板的伸缩性并且两级防火底板始终连接在一起。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的主体框架采用碳质轻质耐火材料，铬质轻质耐火或高铝质轻质耐火材料材料制成，以上耐火材料属于中性轻质耐火材料，是在高温下与酸性或碱性熔渣都不易起明显化学反应的轻质耐火材料，稳定性较好，安全可靠，且采用中空设计，质地较轻，满足使用过程中轻量化、便捷化要求，在使用时能够实现快速封堵；

2、本发明中采用防火布及防火气囊进行防火，耐臭氧、氧、光及气候老化，巷道使用耐候性优良，寿命可达10年；且具有高绝缘性能，易于弯曲折叠，节省存储空间，且可以快速铺展，便于实现快速封堵，封堵效果安全可靠；

3、主体骨架采用轻质耐火材料，具有良好的耐高温性质，热稳定化学性质好，高温抗酸抗碱性质好，提高了井下工作的安全性和稳定性；

4、主体框架的各个管材通过平行四边形原理铰接，弹性灵敏行程大，便于实现快速折展；

5、控制中心通过行走马达可间接控制防火侧板的角度，能够适应不同倾斜角度的梯形巷道壁，其与巷道壁贴合封堵的压紧力即封堵的严密程度可以通过支撑器调节，结合压力传感器的反馈，使其紧密贴合在梯形巷道内壁，操作方便；

6、对于巷道两侧壁通过可调节倾角的防火侧板，可实现任意倾斜程度的梯形巷道封堵；

7、伸缩立柱底部设置有移动轮，可实现快速移动、伸展与收缩，提高了井下工作效率。

附图说明

图1为本发明封堵装置的结构示意图(工作状态)；

图2为本发明封堵装置主体框架正视图；

图3为图2的立体图；

图4为本发明中折展式防火板非工作状态示意图；

图5为本发明中折展式防火板工作状态示意图；

图6为本发明中防火底板正视图；

图7为本发明中卷轴防火装置示意图；

图8为本发明防火侧板内侧面示意图；

图9为本发明中伸缩立柱的伸缩结构示意图；

图10为本发明工作过程控制流程图；

图中，1-伸缩立柱，1-1-一级伸缩杆，1-2-二级伸缩杆，2-移动轮，3-管件，4-固定块，5-防火顶板，6-活动铰，7-压缩弹簧，8-螺旋轴，9-尖顶，10-合页，11-防火侧板，12-密封橡胶垫，13-防火底板，13-1-一级防火底板，13-2-二级防火底板，14-防火气囊，15-防火布，16-卷轴，17-胶条，18-伸缩球，19-伸缩弹簧，20-隔挡板。

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。

一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，如图1所示，包括可伸缩的主体框架、折展式防火板和控制中心，折展式防火板设置在主体框架两侧，主体框架伸长、折展式防火板展开后紧贴梯形巷道侧壁，对梯形巷道进行封堵。

如图2-3所示，主体框架包括伸缩立柱1和交叉铰接在立柱间的管件3，管件3与管件3间相互交叉铰接成平行四边形，伸缩立柱1为中空设计，减轻重量；主体框架两端的伸缩立柱1在水平移动过程中带动管件3移动，管件3带动分布在中间位置的伸缩立柱1依次移动，完成主体框架的伸展和收缩；主体框架的立柱底部设置有移动轮2，便于主体框架的搬运。主体框架采用碳质轻质耐火材料，铬质轻质耐火或高铝质轻质耐火材料材料制成；移动轮2也由轻质耐高温材料制成，封堵装置依靠移动轮2在人为推动下快速移动、折展。

所述伸缩立柱1外部活动连接有卷轴16防火装置，卷轴16防火装置包括卷轴16和卷在卷轴16上的防火布15，卷轴16与伸缩立柱1活动连接的方式可以是通过挂钩勾住或者通过绳子捆绑在伸缩立柱1上；卷轴16防火布15非工作状态卷于卷轴16之上，当主体框架伸展开到达工作位后，将每个立柱上的卷轴16打开，将卷轴16防火布15从卷轴16中拉出直到下一个伸缩立柱1为止。防火板展开状态如图7所示。卷轴16防火布15末端装有胶条17，将胶条17与下一伸缩立柱1粘合封闭，实现两个伸缩立柱1之间的封闭，从而达到在主体框架外表面密封主体框架的目的。

如图1所示，所述折展式防火板对称连接在主体框架的两端，折展式防火板包括固定块4、防火顶板5、防火底板13、防火侧板11和支撑器，固定块4通过螺栓连接在一端的伸缩立柱1上，防火顶板5、防火底板13分别用螺栓垂直连接在固定板的上、下部，螺栓联接为可拆卸联接，便于拆装以调整防火顶板5与防火底板13之间的距离。防火顶板5为两边长不等的“L”型板。支撑器沿防火顶板5、防火底板13支撑方向设置，防火侧板11通过合页10连接在防火顶板5、防火底板13侧面，可以适应不同倾斜程度的梯形巷道，提高实际应用性。

防火顶板5、防火底板13上均平行设置有两个支撑器。

如图4-5所示支撑器包括活动铰6、压缩弹簧7、螺旋轴8、尖顶9，螺旋轴8的非伸长端通过活动铰6连接在防火顶板5、防火底板13靠近固定板一侧，尖顶9连接在螺旋轴8伸长端，紧贴防火侧板11内侧壁。螺旋轴8外部套设有压缩弹簧7，压缩弹簧7两端分别与螺旋轴8的两端固定，处于压缩状态，随着螺旋轴8向巷道壁两侧旋转移动，压缩弹簧7长度逐渐变长，但是其仍然处于压缩状态，以保证具有相当大的压紧力，通过尖顶9对防火侧板11的压力，使得防火侧板11与巷道壁紧密贴合。在螺旋轴8末端设置有电磁换向阀和行走马达，行走马达与螺旋轴8连接；主体框架两侧的电磁换向阀分别称为左侧电磁换向阀和右侧电磁换向阀，两侧的行走马达分别称为左侧行走马达和右侧行走马达，均与控制中心电连接，左侧行走马达连接的螺旋轴8称为左螺旋轴，右侧行走马达连接的螺旋轴8称为右螺旋轴。

作为优选技术方案，如图6所示，所述防火底板13为可伸缩结构，设计为二级伸缩，靠近固定板的部分为一级防火底板13-1、靠近防火侧板11的部分为二级防火底板13-2，二级防火底板13-2插接在一级防火底板13-1内部，其末端处设计有凸起结构，与一级防火底板13-1初始位置处的凸起相贴合，保证防火底板13的伸缩性并且两级防火底板始终连接在一起。

防火侧板11外侧面设置有密封橡胶垫12，可以更好的适应巷道壁凹凸不平的实际特点，通过调节压缩弹簧7的劲度系数，进而密封橡胶垫12与巷道壁的摩擦力，更紧密的与巷道壁贴合，实现无缝隙的封堵；防火侧板11外侧还装有压力传感器，与控制中心电连接，在每个防火侧板11外侧上方和下方靠近支撑器的位置各布置一个，压力传感器将收集到的信号反馈到控制中心。

如图8所示，防火板内侧开有用于放置气囊的凹槽，凹槽内放置有防火气囊14，通过向防火气囊14充气实现防火侧板11与主体框架间的封堵。防火气囊14一端置于凹槽内，并且与凹槽固定，当防火侧板11置于工作位后，对防火气囊14进行人工充气，可增加防火侧板11与巷道壁贴合压力，实现无缝隙封堵。

作为优选技术方案，为了适应不同高度的巷道，伸缩立柱1为三级可伸缩结构立柱，由外向内柱体直径依次减小，分别称为一级伸缩杆1-1、二级伸缩杆1-2、三级伸缩杆。每两级伸缩杆之间采用伸缩弹簧19与弹簧球在伸缩杆上圆孔的卡接，实现伸缩立柱1不同高度的调整。如图9所示，在二级伸缩杆1-2上对称设置有两个圆孔，圆孔内设有伸缩弹簧19连接的两个伸缩球18，伸缩球18直径大于圆孔，卡在圆孔处；在伸缩球18上下方附近各置有一块隔挡板20，隔挡板20与二级伸缩杆1-2内壁固定，使得伸缩球18位置始终位于两隔挡板20之间。在二级伸缩杆1-2伸展与收缩时，伸缩弹簧19始终处于压缩状态，当无需二级伸缩杆1-2未伸展时，挤压两个弹簧球，将二级伸缩杆1-2锁紧一级伸缩杆1-1内部，伸缩球18被一级伸缩杆1-1内壁挤压，两伸缩球18向内压缩伸缩弹簧19，使得伸缩弹簧19进一步压缩，两伸缩球18退回至二级伸缩杆1-2内。当需要二级伸缩杆1-2伸展时，向外移动二级伸缩杆1-2，两伸缩球18在弹簧内力的作用下，向两侧扩张，透过二级伸缩杆1-2的两侧小孔，在二级伸缩杆1-2的表面形成凸起，使得二级伸缩杆1-2在满足一定压力的情况下不被压缩回去，同时保证二级伸缩杆1-2能承受一定来自巷道顶部的压力，又便于伸缩舒展。三级伸缩杆与二级伸缩杆1-2的伸缩原理及结构设置相同，三级伸缩杆上设置有两个圆孔，圆孔内设有伸缩弹簧19连接的两个伸缩球18，伸缩球18直径大于圆孔，卡在圆孔处；在伸缩球18上下方附近各置有一块隔挡板20，隔挡板20与三级伸缩杆内壁固定，使得伸缩球18位置始终位于两隔挡板20之间。

控制中心可采用外接单片机实现自动控制，工作前通过单片机预先设定主体框架两侧防火侧板11的压紧力。

如图10所示，工作开始时，将装置搬运至指定位置，将主体框架展开，将防火布从卷轴内取出，进行主体框架上每两个伸缩立柱之间的封堵；控制中心发出指令给左侧电磁换向阀和右侧电磁换向阀，二者打开，驱动左侧行走马达和右侧行走马达行进，行走马达带动螺旋轴8回转产生位移，螺旋轴8带动尖顶9向两侧伸出，尖顶9推动防火侧板11倾起一定角度，进而实现通过控制螺旋轴8的伸出位移，来调节防火侧板11的倾斜角度。整个过程中压缩弹簧7始终处于压缩状态，使得防火侧板11和巷道壁始终具有相当大的压紧力，保证封堵的严密性，以及使防火侧板11可以始终处于工作位置。当防火侧板11与巷道壁的压紧力不满足预设要求时，即控制中心接收到压力传感器反馈的实际压力小于预设压力值时，控制中心继续发出指令驱动行走马达行进；当防火侧板11与巷道壁的压紧力满足预设要求时，即控制中心接收到压力传感器反馈的实际压力值达到预设压力值时，控制中心发出指令，行走马达结束行进，防火侧板11到达工作位置。随后将伸缩立柱1内的防火布15取出，进行主体框架的密封；然后利用充气装置对防火气囊14内充气，进行防火侧板11与主体框架间的封堵。

当结束工作状态时，控制中心向电磁换向阀发出指令，电磁阀换向，行走马达带动螺旋轴8方向运动，螺旋轴8收回，防火侧板11降低倾角，将防火底板13推回，使整个装置回到初始状态。

Claims (9)

1.一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：包括可伸缩的主体框架、折展式防火板和控制中心，折展式防火板设置在主体框架两侧，主体框架伸长、折展式防火板展开后紧贴梯形巷道侧壁，对梯形巷道进行封堵。

2.根据权利要求1所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述主体框架包括伸缩立柱和交叉铰接在立柱间的管件，管件与管件间相互交叉铰接成平行四边形。

3.根据权利要求2所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述伸缩立柱为三级可伸缩结构立柱，以适应不同高度的巷道，伸缩立柱由外向内柱体直径依次减小，分别称为一级伸缩杆、二级伸缩杆、三级伸缩杆，每两级伸缩杆之间采用伸缩弹簧与弹簧球在伸缩杆上圆孔的卡接，实现伸缩立柱不同高度的调整。

4.根据权利要求2所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述主体框架的立柱底部设置有移动轮。

5.根据权利要求2所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述伸缩立柱外部活动连接有卷轴防火装置，卷轴防火装置包括卷轴和卷在卷轴上的防火布，将每个立柱上的卷轴打开，将卷轴防火布从卷轴中拉出直到下一个伸缩立柱为止，实现两个伸缩立柱之间的封闭；卷轴防火布末端装有胶条。

6.根据权利要求1所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述折展式防火板对称连接在主体框架的两端，折展式防火板包括固定块、防火顶板、防火底板、防火侧板和支撑器；固定块通过螺栓连接在一端的伸缩立柱上，防火顶板、防火底板分别用螺栓垂直连接在固定板的上、下部，支撑器沿防火顶板、防火底板支撑方向设置；防火侧板通过合页连接在防火顶板、防火底板侧面。

7.根据权利要求6所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述防火侧板外侧面设置有密封橡胶垫及压力传感器，压力传感器与控制中心电连接；防火侧板内侧面开有用于放置气囊的凹槽，凹槽内放置有防火气囊。

8.根据权利要求6所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述支撑器包括活动铰、压缩弹簧、螺旋轴、尖顶，螺旋轴的非伸长端通过活动铰连接在防火顶板、防火底板靠近固定板一侧，尖顶连接在螺旋轴伸长端，紧贴防火侧板内侧壁；螺旋轴外部套设有压缩弹簧，压缩弹簧两端分别与螺旋轴的两端固定，处于压缩状态；在螺旋轴末端设置有电磁换向阀和行走马达，与控制中心电连接，行走马达与螺旋轴连接。

9.根据权利要求6所述的一种梯形巷道的折展式快速封堵装置，其特征在于：所述防火底板为可伸缩结构，设计为二级伸缩，靠近固定板的部分为一级防火底板、靠近防火侧板的部分为二级防火底板，二级防火底板插接在一级防火底板内部，其末端处设计有凸起结构，与一级防火底板初始位置处的凸起相贴合，保证防火底板的伸缩性并且两级防火底板始终连接在一起。

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