CN111700759A - 一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置及方法，该装置包括设置在巷道顶部且与掘进工作面配合的区域供氧机构、用于人体穿戴的供氧喷头机构、以及供气管道机构；该方法包括以下步骤：一、区域供氧机构的安装；二、供氧喷头机构的连接；三、启动区域供氧机构；四、启动供氧喷头机构；五、全巷道掘进工作面的区域富氧。本发明通过设置供氧喷头机构为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，同时通过聚氧盘形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行供氧并在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的。

Description

一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置及方法

技术领域

本发明属于矿山掘进工作面富氧技术领域，具体涉及一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置及方法。

背景技术

1500m～3500m的高海拔地区空气稀薄、低氧严重，而掘进工作面是高海拔矿山的主要工作区域，并且由于爆破、设备以及人员的耗氧，该区域的氧气含量进一步降低。在特殊的低氧工作环境下，作业人员的身体健康和生命安全面临着严峻的挑战。在高原的特殊条件下，采用制氧机供氧，气压低、氧分压低、气温低的矿山环境，对制氧机的技术要求更高，导致供氧成本大大提高；采用氧气瓶供氧，则存在交通状况、运输距离、气象条件等因素的制约。因此有必要通过提高氧气的有效使用率，来克服氧源的有限性和短缺性显得十分必要和迫切，而局部供氧是现有经济技术条件下较为理想而有效的供氧方式。采用局部供氧，在需要供氧的区域，有重点的输送氧气，能够提高氧气有效利用率，便于管理，且能够降低对制氧机的要求。

现有的高海拔矿山掘进工作面局部供氧技术主要采用专用输氧管道向人员集中作业区域供氧，专用输氧管道连接洞外氧气瓶或制氧机。这种方法存在着明显的缺陷：通过氧气瓶或制氧机产生的氧气通过输氧管道到达人员作业区域附近，受到工作区域内自然和人工风流限制，分布不均匀，易受到矿尘的污染，流失严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其设计新颖合理，通过设置供氧喷头为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，使供氧更加高效，同时通过设置聚氧盘形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，增大富氧区域，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行弥散供氧，结合环形空气幕，在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：包括设置在巷道顶部且与掘进工作面配合的区域供氧机构、用于人体穿戴的供氧喷头机构、以及与所述区域供氧机构和所述供氧喷头机构配合的供气管道机构；

所述区域供氧机构包括沿巷道内顶部长度方向布设的导轨、与导轨滑动配合且用于对掘进工作面进行区域富氧的聚氧盘、以及设置在聚氧盘上且与所述供气管道机构配合的伸缩软管，所述聚氧盘下表面周侧开有环形出风孔，所述伸缩软管包括用于连通环形出风孔与风机的供风伸缩软管以及竖向贯穿聚氧盘的第一供氧伸缩软管；

所述供氧喷头机构包括供氧喷头和用于支撑所述供氧喷头的固定架，所述供氧喷头包括依次连接的进气管、用于改变气流方向的导流管以及出气管，进气管远离所述导流管的一端通过第二供氧伸缩软管与所述供气管道机构连接，第二供氧伸缩软管上设置有供氧阀门；所述导流管包括用于连接进气管与出气管的外挡管和设置在外挡管内的导流板组，所述导流板组包括多个沿外挡管内壁周向设置的弧线形导流板，出气管的管径大于进气管的管径，所述导流板组内部具有与进气管和出气管连通的中空腔。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述供气管道机构包括氧气箱和与氧气箱配合的供气控制机构；所述氧气箱出氧管上连接有供氧总管，第一供氧伸缩软管通过第一输送管与供氧总管连通，第二供氧伸缩软管通过第二输送管与供氧总管连通，所述供气控制机构包括控制电路板、以及均设置在供氧总管位于第二输送管与氧气箱之间的管段上的氧气输出控制阀和压力传感器，压力传感器设置在氧气输出控制阀远离氧气箱的一端；所述控制电路板上集成有控制器和与控制器连接的显示屏，风机、氧气输出控制阀和压力传感器均与控制器连接。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述聚氧盘与导轨之间设置有滑杆，滑杆的一端固定设置在聚氧盘上，滑杆的另一端设置有与导轨滑动配合的滑轮。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述固定架包括用于支撑所述供氧喷头的支撑架和与支撑架连接且用于挂设在人体上的挂架。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述环形出风孔的环宽为5mm～20mm。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述聚氧盘的侧壁与巷道内壁之间的距离为10cm～15cm。

上述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述中空腔为圆柱形中空腔。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、可实现区域内的局部富氧并可增大富氧区域的高海拔矿山掘进工作面富氧方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、区域供氧机构的安装：在巷道内顶部沿巷道长度方向布设导轨，将聚氧盘通过滑杆组件挂设在导轨上，将供风伸缩软管通过供风管与风机的出风口连接，将第一供氧伸缩软管通过第一输送管与供氧总管连接，第一输送管、供氧总管和供风管均固定设置在巷道内壁上，随后移动聚氧盘使聚氧盘与掘进工作面配合；所述滑杆组件包括固定设置在聚氧盘上的滑杆和设置在滑杆远离聚氧盘的一端且与导轨滑动配合的滑轮；

步骤二、供氧喷头机构的连接：作业人员在巷道外佩戴所述供氧喷头机构，作业人员进入巷道掘进工作面后将第二供氧伸缩软管通过第二输送管与供氧总管连接，第二输送管固定设置在巷道内壁上；

步骤三、启动区域供氧机构：

步骤301、控制器控制氧气输出控制阀打开，通过压力传感器监测供氧总管内流通的氧气压力，并通过显示屏显示，控制器调节氧气输出控制阀的开度，使供氧总管内流通的氧气压力稳定在预设的管道氧气压力值下，从而使第一供氧伸缩软管流出的氧气流量稳定，使聚氧盘下方的氧气充盈；

步骤302、控制器控制风机打开同时监测风机的输出功率，并通过显示屏显示，控制器调节风机的输出功率，使风机的输出功率达到区域供氧所需的风机输出功率，此时，风机输出的风依次通过供风管和供风伸缩软管并从环形出风孔向下射流，形成环形空气幕，阻断或减缓所述环形空气幕内的氧气流失；所述环形出风孔的环宽为5mm～20mm；

步骤四、启动供氧喷头机构：作业人员进入所述环形空气幕内，打开供氧喷头上的供氧阀门并根据自身需氧情况调节供氧阀门的开度，氧气箱中的氧气依次通过供氧总管、第二输送管和第二供氧伸缩软管通入进气管中，随后氧气进入相邻弧线形导流板之间的弧形间隙，由多个弧线形导流板中的弧形间隙自旋，形成向外的旋转气旋，使出气管喷出的外圈氧气气流切向驱赶出气管周侧的环境气体，同时外圈氧气气流具有向外的离心力，减小中空腔内流出的内圈氧气气流的损失；所述中空腔为圆柱形中空腔；所述外圈氧气气流为出气管喷出的氧气气流靠近出气管管壁的环形氧气气流，所述内圈氧气气流为位于所述环形氧气气流内的氧气气流；

步骤五、全巷道掘进工作面的区域富氧：随着掘进工作面的不断移动，作业人员将新一节段的导轨安装在巷道顶部并与巷道内已安装的前一节导轨连接，移动聚氧盘在导轨上移动使其与新的掘进工作面配合，同时供风伸缩软管、第一供氧伸缩软管和第二供氧伸缩软管伸长，实现全巷道掘进工作面的区域富氧。

上述的一种方法，其特征在于：步骤一中，所述聚氧盘的侧壁与巷道内壁之间的距离为10cm～15cm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的装置，通过设置聚氧盘，空气通过环形出风孔形成环形空气幕，氧气通过第一供氧伸缩软管向环形空气幕内注入氧气，使环形空气幕所包围的区域内形成局部富氧，作业人员在环形空气幕所包围的区域内工作，用较少的供氧量达到最佳的供氧效果，能够提高氧气利用率，克服了高海拔地区氧源的有限性和短缺性。

2、本发明采用的装置，通过设置导轨使聚氧盘可沿巷道长度方向移动，通过设置伸缩软管使聚氧盘的供风和供氧不受聚氧盘移动的限制，从而在聚氧盘随掘进工作面的移动而移动时保证聚氧盘的正常工作，无需沿巷道长度方向设置多个供气管道机构，节约成本。

3、本发明采用的装置，通过设置供氧喷头直接与作业人员的口鼻配合供氧，只对人体口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，大大减少了需氧量，降低了供氧所需成本，且实施方法简单，易在复杂的矿井环境内实施。

4、本发明采用的方法，步骤简单，通过设置供氧喷头为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，使供氧更加高效，同时通过设置聚氧盘形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，增大富氧区域，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行弥散供氧，结合环形空气幕，在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的。

综上所述，本发明设计新颖合理，通过设置供氧喷头为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，使供氧更加高效，同时通过设置聚氧盘形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，增大富氧区域，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行弥散供氧，结合环形空气幕，在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明高海拔矿山掘进工作面富氧装置的结构示意图。

图2为图1中聚氧盘的仰视图。

图3为本发明供氧喷头的结构示意图。

图4为图3中拆除外挡管后的结构示意图。

图5为图3的仰视图。

图6为图3的俯视图。

图7为本发明供气控制机构的电路原理框图。

图8为本发明高海拔矿山掘进工作面富氧方法的流程框图。

附图标记说明:

1—巷道； 2—导轨； 3—聚氧盘；

4—环形出风孔； 5—供风伸缩软管； 6—第一供氧伸缩软管；

7—进气管； 8—出气管； 9—第二供氧伸缩软管；

10—供氧阀门； 11—外挡管； 12—弧线形导流板；

13—风机； 14—供风管； 15—氧气箱；

16—供氧总管； 17—第一输送管； 18—第二输送管；

19—氧气输出控制阀； 20—压力传感器； 21—控制器；

22—供氧喷头； 23—滑杆； 24—滑轮；

25—支撑架； 26—挂架； 27—显示屏。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，包括设置在巷道1顶部且与掘进工作面配合的区域供氧机构、用于人体穿戴的供氧喷头机构、以及与所述区域供氧机构和所述供氧喷头机构配合的供气管道机构；

所述区域供氧机构包括沿巷道1内顶部长度方向布设的导轨2、与导轨2滑动配合且用于对掘进工作面进行区域富氧的聚氧盘3、以及设置在聚氧盘3上且与所述供气管道机构配合的伸缩软管，所述聚氧盘3下表面周侧开有环形出风孔4，所述伸缩软管包括用于连通环形出风孔4与风机13的供风伸缩软管5以及竖向贯穿聚氧盘3的第一供氧伸缩软管6；

所述供氧喷头机构包括供氧喷头22和用于支撑所述供氧喷头22的固定架，所述供氧喷头22包括依次连接的进气管7、用于改变气流方向的导流管以及出气管8，进气管7远离所述导流管的一端通过第二供氧伸缩软管9与所述供气管道机构连接，第二供氧伸缩软管9上设置有供氧阀门10；所述导流管包括用于连接进气管7与出气管8的外挡管11和设置在外挡管11内的导流板组，所述导流板组包括多个沿外挡管11内壁周向设置的弧线形导流板12，出气管8的管径大于进气管7的管径，所述导流板组内部具有与进气管7和出气管8连通的中空腔。

需要说明的是，相邻弧线形导流板12之间具有间隙，氧气通入间隙改变流动轨迹；

需要说明的是，通过设置供氧阀门10使作业人员可以根据个人的需求自己调节自己的供氧量，更加人性化的同时还可以避免氧气浪费；

需要说明的是，第一供氧伸缩软管6可伸缩，作业人员可根据需求拉伸第一供氧伸缩软管6调节其氧气出口的高度，以适应不同作业需求；

需要说明的是，出气管8的管径大于进气管7的管径，使外挡管11的管径由上至下逐渐变大，从而与外挡管11配合的导流板组形成开口向下的喇叭口形状，目的在于当氧气通入进气管7后通过相邻弧线形导流板12之间的间隙改变氧气的流动轨迹形成向外的旋转气旋，使出气管8喷出的外圈氧气气流具有切向抗干扰能力，减小中空腔内流出的内部氧气气流受外界气流的影响，同时外圈氧气形成的向外的旋转气旋具有向外的离心力，防止外界气流中的粉尘以及有毒有害气体污染内部氧气气流；

需要说明的是，氧气通过所述导流板组内部的中空腔流出形成氧气柱，为作业人员提供氧气，氧气柱受外圈向外的旋转气旋保护，使作业人员在移动或者外界风流扰动的情况下，口鼻附近的氧气压力和氧浓度能够维持稳定的状态；

需要说明的是，通过设置聚氧盘3，空气通过环形出风孔4形成环形空气幕，氧气通过第一供氧伸缩软管6向环形空气幕内注入氧气，使环形空气幕所包围的区域内形成局部富氧，作业人员在环形空气幕所包围的区域内工作，用较少的供氧量达到最佳的供氧效果，能够提高氧气利用率，克服了高海拔地区氧源的有限性和短缺性；

需要说明的是，高海拔矿山掘进工作的工序多，产尘量大，严重影响矿山安全生产与作业人员身体健康，而当作业人员在环形空气幕所包围的区域内工作时环形空气幕能在一定程度上隔离产尘源与作业人员，减少矿尘对作业人员的危害；

需要说明的是，通过设置导轨2使聚氧盘3可沿巷道1长度方向移动，通过设置伸缩软管使聚氧盘3的供风和供氧不受聚氧盘3移动的限制，从而在聚氧盘3随掘进工作面的移动而移动时保证聚氧盘3的正常工作，无需沿巷道1长度方向设置多个供气管道机构，节约成本；

需要说明的是，通过设置供氧喷头22直接与作业人员的口鼻配合供氧，只对人体口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，大大减少了需氧量，降低了供氧所需成本，且实施方法简单，易在复杂的矿井环境内实施；

通过设置第二供氧伸缩软管9作业人员移动的过程中，第二供氧伸缩软管9通过伸缩与供氧喷头22始终保持连接，使作业人员的移动不受供气管道机构安装位置的限制，人员活动更加方便；

通过设置供氧喷头22为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，使供养更加高效，同时通过设置聚氧盘3形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，增大富氧区域，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行弥散供氧，结合环形空气幕，在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的。

本实施例中，所述供气管道机构包括氧气箱15和与氧气箱15配合的供气控制机构；所述氧气箱15出氧管上连接有供氧总管16，第一供氧伸缩软管6通过第一输送管17与供氧总管16连通，第二供氧伸缩软管9通过第二输送管18与供氧总管16连通，所述供气控制机构包括控制电路板、以及均设置在供氧总管16位于第二输送管18与氧气箱15之间的管段上的氧气输出控制阀19和压力传感器20，压力传感器20设置在氧气输出控制阀19远离氧气箱15的一端；如图7所示，所述控制电路板上集成有控制器21和与控制器21连接的显示屏27，风机13、氧气输出控制阀19和压力传感器20均与控制器21连接。

需要说明的是，本实施例中，控制器21为工控机，显示屏27采用LCD触摸显示屏，控制器21可通过所述LCD触摸显示屏控制，压力传感器20采用MIK-P300压力传感器；

需要说明的是，通过控制风机13的输出功率使风机13的输出功率达到形成环形空气幕所需的风机13输出功率，根据巷道1内的不同干扰环境可调节环形空气幕的不同抗干扰强度，使用灵活；设置氧气输出控制阀19和压力传感器20使区域供氧机构供养的区域内的氧气压力可控，考虑到高海拔地区氧源的有限性和短缺性，在施工过程中可随时调节氧气输出压力，提高氧气利用率。

本实施例中，所述聚氧盘3与导轨2之间设置有滑杆23，滑杆23的一端固定设置在聚氧盘3上，滑杆23的另一端设置有与导轨2滑动配合的滑轮24。

需要说明的是，通过设置滑轮24可以使聚氧盘3在导轨2上平滑的移动，操作更加方便。

本实施例中，所述固定架包括用于支撑所述供氧喷头的支撑架25和与支撑架25连接且用于挂设在人体上的挂架26。

需要说明的是，通过挂架26和支撑架25即可将供氧喷头22佩戴在人体上，作业人员背着所述固定架，使所述固定架不妨碍作业人员的正常操作，简单实用。

本实施例中，如图2所示，所述环形出风孔4的环宽为5mm～20mm。

需要说明的是，不同环宽的环形出风孔4需要风机13的输出功率不同，以保证环形空气幕抗干扰的功能，环宽越宽风机13的输出功率越大。

本实施例中，所述聚氧盘3的侧壁与巷道1内壁之间的距离为10cm～15cm。

需要说明的是，环形出风孔4开设在聚氧盘3下表面周侧，聚氧盘3的尺寸决定环形出风孔4形成的环形空气幕所包围的区域的范围，所述聚氧盘3的侧壁与巷道1内壁之间的距离为10cm～15cm，使环形空气幕所包围的区域更大，使作业人员可移动的范围更广。

本实施例中，所述中空腔为圆柱形中空腔。

需要说明的是，所述中空腔为圆柱形中空腔，使供氧喷头22内部的氧气可以直接向下输出，无障碍物阻挡，清洗加工更加方便。

如图8所示的一种高海拔矿山掘进工作面富氧方法，包括以下步骤：

步骤一、区域供氧机构的安装：在巷道1内顶部沿巷道1长度方向布设导轨2，将聚氧盘3通过滑杆组件挂设在导轨2上，将供风伸缩软管5通过供风管14与风机13的出风口连接，将第一供氧伸缩软管6通过第一输送管17与供氧总管16连接，第一输送管17、供氧总管16和供风管14均固定设置在巷道1内壁上，随后移动聚氧盘3使聚氧盘3与掘进工作面配合；所述滑杆组件包括固定设置在聚氧盘3上的滑杆23和设置在滑杆23远离聚氧盘3的一端且与导轨2滑动配合的滑轮24；

需要说明的是，作业人员根据具体的氧气需求可将第一供氧伸缩软管6向下拉伸，使第一供氧伸缩软管6的出氧口更接近人体口鼻位置，从而使初始供氧时作业人员也不会感受到缺氧，使用更加灵活；

需要说明的是，聚氧盘3可在巷道1内设置有导轨2的任何巷道段内安装，安装位置更加灵活，降低对巷道1内的其它工作的影响，安装方便快捷；

步骤二、供氧喷头机构的连接：作业人员在巷道1外佩戴所述供氧喷头机构，作业人员进入巷道1掘进工作面后将第二供氧伸缩软管9通过第二输送管18与供氧总管16连接，第二输送管18固定设置在巷道1内壁上；

需要说明的是，第二输送管18上可连接多个供氧喷头机构，方便掘进工作面的多人作业；

步骤三、启动区域供氧机构：

步骤301、控制器21控制氧气输出控制阀19打开，通过压力传感器20监测供氧总管16内流通的氧气压力，并通过显示屏27显示，控制器21调节氧气输出控制阀19的开度，使供氧总管16内流通的氧气压力稳定在预设的管道氧气压力值下，从而使第一供氧伸缩软管6流出的氧气流量稳定，使聚氧盘3下方的氧气充盈；

步骤302、控制器21控制风机13打开同时监测风机13的输出功率，并通过显示屏27显示，控制器21调节风机13的输出功率，使风机13的输出功率达到区域供氧所需的风机13输出功率，此时，风机13输出的风依次通过供风管14和供风伸缩软管5并从环形出风孔4向下射流，形成环形空气幕，阻断或减缓所述环形空气幕内的氧气流失；所述环形出风孔4的环宽为5mm～20mm；

步骤四、启动供氧喷头机构：作业人员进入所述环形空气幕内，打开供氧喷头22上的供氧阀门10并根据自身需氧情况调节供氧阀门10的开度，氧气箱15中的氧气依次通过供氧总管16、第二输送管18和第二供氧伸缩软管9通入进气管7中，随后氧气进入相邻弧线形导流板12之间的弧形间隙，由多个弧线形导流板12中的弧形间隙自旋，形成向外的旋转气旋，使出气管8喷出的外圈氧气气流切向驱赶出气管8周侧的环境气体，同时外圈氧气气流具有向外的离心力，减小中空腔内流出的内圈氧气气流的损失；所述中空腔为圆柱形中空腔；所述外圈氧气气流为出气管8喷出的氧气气流靠近出气管8管壁的环形氧气气流，所述内圈氧气气流为位于所述环形氧气气流内的氧气气流；

需要说明的是，氧气箱15中的氧气依次通过进气管7和导流管流出出气管8，使供氧喷头机构无需动力装置即可实现对氧气的气流改变，减轻供氧喷头机构的重量，使作业人员可以长时间佩戴供氧喷头机构，减轻作业人员的佩戴压力；

步骤五、全巷道掘进工作面的区域富氧：随着掘进工作面的不断移动，作业人员将新一节段的导轨2安装在巷道1顶部并与巷道1内已安装的前一节导轨连接，移动聚氧盘3在导轨2上移动使其与新的掘进工作面配合，同时供风伸缩软管5、第一供氧伸缩软管6和第二供氧伸缩软管9伸长，实现全巷道掘进工作面的区域富氧。

需要说明的是，导轨2上可挂设多个聚氧盘3，多个聚氧盘3下的富养工作区域互不影响，使聚氧盘3还可为非掘进工作面的工作面供氧，适用范围更广，使工作人员在巷道1的工作更加有保障。

本实施例中，步骤一中，所述聚氧盘3的侧壁与巷道1内壁之间的距离为10cm～15cm。

综上所述，通过设置供氧喷头22为作业人员口鼻附近的局部区域进行增压增氧，从而达到改善井下作业人员呼吸环境的效果，使供氧更加高效，同时通过设置聚氧盘3形成环形空气幕和环形空气幕所包围的区域内的局部富氧，增大富氧区域，将氧气集中于作业人员周围呼吸带区域内进行弥散供氧，结合环形空气幕，在作业人员四周形成空气屏障，减缓氧气扩散流失，从而达到提高作业人员呼吸带氧气含量、保障人员生命安全和提高工作效率的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：包括设置在巷道(1)顶部且与掘进工作面配合的区域供氧机构、用于人体穿戴的供氧喷头机构、以及与所述区域供氧机构和所述供氧喷头机构配合的供气管道机构；

所述区域供氧机构包括沿巷道(1)内顶部长度方向布设的导轨(2)、与导轨(2)滑动配合且用于对掘进工作面进行区域富氧的聚氧盘(3)、以及设置在聚氧盘(3)上且与所述供气管道机构配合的伸缩软管，所述聚氧盘(3)下表面周侧开有环形出风孔(4)，所述伸缩软管包括用于连通环形出风孔(4)与风机(13)的供风伸缩软管(5)以及竖向贯穿聚氧盘(3)的第一供氧伸缩软管(6)；

所述供氧喷头机构包括供氧喷头(22)和用于支撑所述供氧喷头(22)的固定架，所述供氧喷头(22)包括依次连接的进气管(7)、用于改变气流方向的导流管以及出气管(8)，进气管(7)远离所述导流管的一端通过第二供氧伸缩软管(9)与所述供气管道机构连接，第二供氧伸缩软管(9)上设置有供氧阀门(10)；所述导流管包括用于连接进气管(7)与出气管(8)的外挡管(11)和设置在外挡管(11)内的导流板组，所述导流板组包括多个沿外挡管(11)内壁周向设置的弧线形导流板(12)，出气管(8)的管径大于进气管(7)的管径，所述导流板组内部具有与进气管(7)和出气管(8)连通的中空腔。

2.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述供气管道机构包括氧气箱(15)和与氧气箱(15)配合的供气控制机构；所述氧气箱(15)出氧管上连接有供氧总管(16)，第一供氧伸缩软管(6)通过第一输送管(17)与供氧总管(16)连通，第二供氧伸缩软管(9)通过第二输送管(18)与供氧总管(16)连通，所述供气控制机构包括控制电路板、以及均设置在供氧总管(16)位于第二输送管(18)与氧气箱(15)之间的管段上的氧气输出控制阀(19)和压力传感器(20)，压力传感器(20)设置在氧气输出控制阀(19)远离氧气箱(15)的一端；所述控制电路板上集成有控制器(21)和与控制器(21)连接的显示屏(27)，风机(13)、氧气输出控制阀(19)和压力传感器(20)均与控制器(21)连接。

3.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述聚氧盘(3)与导轨(2)之间设置有滑杆(23)，滑杆(23)的一端固定设置在聚氧盘(3)上，滑杆(23)的另一端设置有与导轨(2)滑动配合的滑轮(24)。

4.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述固定架包括用于支撑所述供氧喷头的支撑架(25)和与支撑架(25)连接且用于挂设在人体上的挂架(26)。

5.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述环形出风孔(4)的环宽为5mm～20mm。

6.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述聚氧盘(3)的侧壁与巷道(1)内壁之间的距离为10cm～15cm。

7.按照权利要求1所述的一种高海拔矿山掘进工作面富氧装置，其特征在于：所述中空腔为圆柱形中空腔。

8.一种利用如权利要求2所述装置进行高海拔矿山掘进工作面富氧的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、区域供氧机构的安装：在巷道(1)内顶部沿巷道(1)长度方向布设导轨(2)，将聚氧盘(3)通过滑杆组件挂设在导轨(2)上，将供风伸缩软管(5)通过供风管(14)与风机(13)的出风口连接，将第一供氧伸缩软管(6)通过第一输送管(17)与供氧总管(16)连接，第一输送管(17)、供氧总管(16)和供风管(14)均固定设置在巷道(1)内壁上，随后移动聚氧盘(3)使聚氧盘(3)与掘进工作面配合；所述滑杆组件包括固定设置在聚氧盘(3)上的滑杆(23)和设置在滑杆(23)远离聚氧盘(3)的一端且与导轨(2)滑动配合的滑轮(24)；

步骤二、供氧喷头机构的连接：作业人员在巷道(1)外佩戴所述供氧喷头机构，作业人员进入巷道(1)掘进工作面后将第二供氧伸缩软管(9)通过第二输送管(18)与供氧总管(16)连接，第二输送管(18)固定设置在巷道(1)内壁上；

步骤三、启动区域供氧机构：

步骤301、控制器(21)控制氧气输出控制阀(19)打开，通过压力传感器(20)监测供氧总管(16)内流通的氧气压力，并通过显示屏(27)显示，控制器(21)调节氧气输出控制阀(19)的开度，使供氧总管(16)内流通的氧气压力稳定在预设的管道氧气压力值下，从而使第一供氧伸缩软管(6)流出的氧气流量稳定，使聚氧盘(3)下方的氧气充盈；

步骤302、控制器(21)控制风机(13)打开同时监测风机(13)的输出功率，并通过显示屏(27)显示，控制器(21)调节风机(13)的输出功率，使风机(13)的输出功率达到区域供氧所需的风机(13)输出功率，此时，风机(13)输出的风依次通过供风管(14)和供风伸缩软管(5)并从环形出风孔(4)向下射流，形成环形空气幕，阻断或减缓所述环形空气幕内的氧气流失；所述环形出风孔(4)的环宽为5mm～20mm；

步骤四、启动供氧喷头机构：作业人员进入所述环形空气幕内，打开供氧喷头(22)上的供氧阀门(10)并根据自身需氧情况调节供氧阀门(10)的开度，氧气箱(15)中的氧气依次通过供氧总管(16)、第二输送管(18)和第二供氧伸缩软管(9)通入进气管(7)中，随后氧气进入相邻弧线形导流板(12)之间的弧形间隙，由多个弧线形导流板(12)中的弧形间隙自旋，形成向外的旋转气旋，使出气管(8)喷出的外圈氧气气流切向驱赶出气管(8)周侧的环境气体，同时外圈氧气气流具有向外的离心力，减小中空腔内流出的内圈氧气气流的损失；所述中空腔为圆柱形中空腔；所述外圈氧气气流为出气管(8)喷出的氧气气流靠近出气管(8)管壁的环形氧气气流，所述内圈氧气气流为位于所述环形氧气气流内的氧气气流；

步骤五、全巷道掘进工作面的区域富氧：随着掘进工作面的不断移动，作业人员将新一节段的导轨(2)安装在巷道(1)顶部并与巷道(1)内已安装的前一节导轨连接，移动聚氧盘(3)在导轨(2)上移动使其与新的掘进工作面配合，同时供风伸缩软管(5)、第一供氧伸缩软管(6)和第二供氧伸缩软管(9)伸长，实现全巷道掘进工作面的区域富氧。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤一中，所述聚氧盘(3)的侧壁与巷道(1)内壁之间的距离为10cm～15cm。

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