CN112610269A - 一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，包括加氧箱、过滤箱及集尘箱；过滤箱一端设有进风格栅，过滤箱另一端连接加氧箱一端，加氧箱另一端设有出风格栅；过滤箱与加氧箱之间连接处设有用于推动空气流动的风扇；过滤箱正下方连接集尘箱，过滤箱与集尘箱连接处设有用于收集灰尘的通孔。本发明一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，可以自动监控环境的空气质量，当发生瓦斯爆炸或矿井塌方等事故时，能够在密闭空间中自动开启，过滤空气中的粉尘以及提高空气中氧含量，第一时间为井下人员提供生命支持，为救援提供宝贵的等待时间，大幅度提高救援的成功率。

Description

一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法

技术领域：

本发明属于采矿安全工程领域，尤其是涉及一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法。

背景技术：

随着我国经济的不断发展，对煤炭以及各种有色金属矿产的需求量也在日益增加，这推动了采矿行业的进一步发展，如何在提高产量的同时，不断提高采矿的安全性，成为迫切需要解决的问题。近年来，采矿行业安全事故并不鲜见，粉尘爆炸、矿井塌方依然是采矿安全的直接威胁，由于常年采矿作业，很多矿井的深度已经达到地下几百米甚至上千米，一旦出现粉尘爆炸、矿井塌方等事故，会对井下作业人员的生命安全构成极大的威胁，也对后期的事故救援带来较大的困难。经过研究发现，在井下发生粉尘爆炸、矿井塌方等事故后，在等待救援的时间内，被困人员容易因为被困空间内氧气不足，粉尘过多，造成缺氧或呼吸困难，最终无法等待到救援人员的来临，失去宝贵的生命，而现有的矿井应急空气过滤装置，存在着如下问题：一是不是独立设置，而是整体连接，一处堵塞后，整个通风系统都受影响；二是不具有自动控制功能，不能主动为被困人员提供生命支持；三是不具有自动空间内注氧的功能，生命支持性非常有限。

发明内容：

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，可以自动监控环境的空气质量，当发生瓦斯爆炸或矿井塌方等事故时，能够在密闭空间中自动开启，过滤空气中的粉尘以及提高空气中氧含量，第一时间为井下人员提供生命支持，为救援提供宝贵的等待时间，大幅度提高救援的成功率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，包括加氧箱、过滤箱及集尘箱；过滤箱一端设有进风格栅，过滤箱另一端连接加氧箱一端，加氧箱另一端设有出风格栅；过滤箱与加氧箱之间连接处设有用于推动空气流动的风扇；过滤箱正下方连接集尘箱，过滤箱与集尘箱连接处设有用于收集灰尘的通孔，过滤箱内中部设有可以拉出的过滤板，过滤板底端与通孔对齐设置；

加氧箱内部底面设有立柱，立柱设有两个，两个立柱之间设有转轴，摇臂一端旋转连接在转轴上，摇臂两侧设有限制轴向移动的定位凸起；摇臂设有多个，多个摇臂中部正下方均对应设有固体氧气发生器，固体氧气发生器顶部设有铁块，摇臂中部设有电磁铁，当电磁铁与铁块吸附时，摇臂向下按压在所对应的固体氧气发生器顶部的按压开关上；加氧箱侧壁上设有多个长圆孔，摇臂的自由端伸出对应的长圆孔；

加氧箱下方连接固定架，固定架上设有电池、控制器、粉尘探测器及氧气探测器；粉尘探测器及氧气探测器分别与控制器信号输入端连接，风扇控制端及电磁铁控制端分别与控制器信号输出端连接；电池分别为控制器、粉尘探测器、氧气探测器及风扇供电。

进一步的，摇臂设有三个，三个摇臂下方对应设置三个固体氧气发生器。

进一步的，过滤板上设有粉尘过滤网。

进一步的，控制器是单片机或者可编程控制器。

进一步的，摇臂固定端设有旋转通孔，转轴穿过旋转通孔。

进一步的，摇臂自由端设有橡胶把手。

进一步的，电池是充电电池。

一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，在于通过下述步骤实现应急过滤通风：

步骤1：粉尘探测器检测环境空气中的粉尘含量值，发送到控制器，如果检测值超过第一设定阀值，同时小于第二阀值，则控制器控制风扇转动在第一档低速进行吸气，如果检测值超过第二阀值，则控制器控制风扇转动在第二档高速进行吸气；

步骤2：氧气探测器检测环境空气中的氧气含量值，发送到控制器，如果检测值小于第一设定阀值，则控制器控制第一个摇臂上的电磁铁吸附，对应的第一个固体氧气发生器打开释放氧气，30秒后，控制器记录氧气探测器检测值作为第一记录值，再过30秒后，控制器记录氧气探测器检测值作为第二记录值，通过第一记录值及第二记录值以及30秒的时间间隔计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速达到预设第一预设增速阀值，则保持第一个摇臂的电磁铁吸附状态，其他摇臂的电磁铁不工作；如果氧气含量值的增速没有达到第一预设增速阀值，则控制器控制第二个摇臂上的电磁铁吸附，对应的第二个固体氧气发生器打开释放氧气；

步骤3：当第二个摇臂的电磁铁打开吸附后，45秒后，控制器记录氧气探测器检测值作为第三记录值，再过45秒后，控制器记录氧气探测器检测值作为第四记录值，通过第三记录值及第四记录值以及45秒的时间间隔，计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速没有达到第二预设增速阀值，则控制器控制第三个摇臂的电磁铁吸附，此时三个固体氧气发生器均打开，实现最大氧气供应量，同时控制器控制风扇转动在第二档高速进行吸气；

步骤4：如果氧气含量值的增速达到第二预设增速阀值，则保持第一个摇臂的电磁铁和第二个摇臂的电磁铁吸附状态，第三个摇臂的电磁铁不吸附，过60秒后，重复步骤3内容进行循环检测。

相对于现有技术，本发明一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，具有以下优势：

1.可以自动监控环境的空气质量，当发生瓦斯爆炸或矿井塌方等事故时，能够在密闭空间中自动开启，过滤空气中的粉尘以及提高空气中氧含量，第一时间为井下人员提供生命支持，为救援提供宝贵的等待时间，大幅度提高救援的成功率。

2.能够人工机械开启固体氧气发生器，保证由于瓦斯爆炸或矿井塌方造成通风装置损坏时，井下人员依然可以释放氧气，实现双重保险自救，有效提高了装置的可靠性。

3.通风装置可移动性强，相比传统的应急通风装置，本装置可以设置多个，相互独立，分设在多个井下人员聚集处，提高发生瓦斯爆炸或矿井塌方时，装置充分发挥作用的概率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法前视示意图；

图2为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法后视示意图；

图3为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法内部结构第一示意图；

图4为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法内部结构第二示意图；

图5为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法加氧部分示意图；

图6为本发明实施例一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法控制系统示意图。

附图标记说明：

1-加氧箱；2-过滤箱；21-过滤板；3-集尘箱；4-固定架；41-电池；42-控制器；43-粉尘探测器；44-氧气探测器；5-风扇；6-立柱；7-转轴；8-摇臂；9-固体氧气发生器；10-电磁铁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-6所示，一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，包括加氧箱1、过滤箱2及集尘箱3；过滤箱2一端设有进风格栅，过滤箱2另一端连接加氧箱1一端，加氧箱1另一端设有出风格栅；过滤箱2与加氧箱1之间连接处设有用于推动空气流动的风扇5；过滤箱2正下方连接集尘箱3，过滤箱2与集尘箱3连接处设有用于收集灰尘的通孔，过滤箱2内中部设有可以拉出的过滤板21，过滤板21底端与通孔对齐设置；

加氧箱1内部底面设有立柱6，立柱6设有两个，两个立柱6之间设有转轴7，摇臂8一端旋转连接在转轴7上，摇臂8两侧设有限制轴向移动的定位凸起；摇臂8设有多个，多个摇臂8中部正下方均对应设有固体氧气发生器9，固体氧气发生器9顶部设有铁块，摇臂8中部设有电磁铁10，当电磁铁10与铁块吸附时，摇臂8向下按压在所对应的固体氧气发生器9顶部的按压开关上；加氧箱1侧壁上设有多个长圆孔，摇臂8的自由端伸出对应的长圆孔；

加氧箱1下方连接固定架4，固定架4上设有电池41、控制器42、粉尘探测器43及氧气探测器44；粉尘探测器43及氧气探测器44分别与控制器42信号输入端连接，风扇5控制端及电磁铁10控制端分别与控制器42信号输出端连接；电池41分别为控制器42、粉尘探测器43、氧气探测器44及风扇5供电。

如图4-5所示，摇臂8设有三个，三个摇臂8下方对应设置三个固体氧气发生器9。

如图1-2所示，过滤板21上设有粉尘过滤网。

如图6所示，控制器42是单片机或者可编程控制器。

如图3-5所示，摇臂8固定端设有旋转通孔，转轴7穿过旋转通孔。

如图3-5所示，摇臂8自由端设有橡胶把手。

如图1所示，电池41是充电电池。

一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法使用步骤如下:

步骤1：粉尘探测器43检测环境空气中的粉尘含量值，发送到控制器42，如果检测值超过第一设定阀值，同时小于第二阀值，则控制器42控制风扇5转动在第一档低速进行吸气，如果检测值超过第二阀值，则控制器42控制风扇5转动在第二档高速进行吸气；

步骤2：氧气探测器44检测环境空气中的氧气含量值，发送到控制器42，如果检测值小于第一设定阀值，则控制器42控制第一个摇臂8上的电磁铁10吸附，对应的第一个固体氧气发生器9打开释放氧气，30秒后，控制器42记录氧气探测器44检测值作为第一记录值，再过30秒后，控制器42记录氧气探测器44检测值作为第二记录值，通过第一记录值及第二记录值以及30秒的时间间隔计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速达到预设第一预设增速阀值，则保持第一个摇臂8的电磁铁10吸附状态，其他摇臂8的电磁铁10不工作；如果氧气含量值的增速没有达到第一预设增速阀值，则控制器42控制第二个摇臂8上的电磁铁10吸附，对应的第二个固体氧气发生器9打开释放氧气；

步骤3：当第二个摇臂8的电磁铁10打开吸附后，45秒后，控制器42记录氧气探测器44检测值作为第三记录值，再过45秒后，控制器42记录氧气探测器44检测值作为第四记录值，通过第三记录值及第四记录值以及45秒的时间间隔，计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速没有达到第二预设增速阀值，则控制器42控制第三个摇臂8的电磁铁10吸附，此时三个固体氧气发生器9均打开，实现最大氧气供应量，同时控制器42控制风扇5转动在第二档高速进行吸气；

步骤4：如果氧气含量值的增速达到第二预设增速阀值，则保持第一个摇臂8的电磁铁10和第二个摇臂8的电磁铁10吸附状态，第三个摇臂8的电磁铁10不吸附，过60秒后，重复步骤3内容进行循环检测。

在本实施例中，首先本应急过滤通风装置设有多个，分别设置在矿井中人员聚集位置，外部电源与电池41的外接电源端连接，粉尘探测器43与氧气探测器44处于工作状态，当发生瓦斯爆炸或矿井塌方等事故时，应急过滤通风装置和井下被困人员同时处于密闭空间内，此时氧气探测器44探测密闭空间中的氧气浓度，粉尘探测器43探测密闭空间中的粉尘浓度，控制器42实时收到氧气探测器44的信号以及粉尘探测器43的信号，当粉尘浓度严重超标的时候，控制器42控制风扇5转动，外部空气通过进风格栅被吸入到过滤箱2内，经过过滤板21过滤粉尘后，进入到加氧箱1内，从加氧箱1另一侧的出风格栅排出；当氧气探测器44探测周围氧气浓度无法保证附近被困人员的生命安全时，控制器42控制电磁铁10吸附对应的固体氧气发生器9顶部铁块，摇臂8被吸附进而向下移动按压固体氧气发生器9顶部的按压开关，固体氧气发生器9释放出氧气，此时外部空气被吸入到过滤箱2内，经过过滤板21过滤粉尘后，进入到加氧箱1内，与固体氧气发生器9释放的氧气混合后，从加氧箱1另一侧排出，为环境提供氧气。

固体氧气发生器9也被称作氧烛。

当风扇5转动一段时间后，可以人工拉出过滤板21，拉动时过滤板21表面附着的粉尘与过滤箱2侧壁接触后，经集尘箱3与过滤箱2连接处的通孔落入到集尘箱3内，防止收集的粉尘在密闭空间中挥发造成二次污染，最后操作人员放回过滤板21到过滤箱2内，完成清理。

当由于电池41储能耗尽，或者由于瓦斯爆炸或矿井塌方造成装置损坏，功能不正常时，人工可以向下拉动摇臂8自由端，摇臂8中部向下按压对应的固体氧气发生器9顶部的按压开关，固体氧气发生器9释放出氧气，操作人员可以视现场情况，同时开启多个固体氧气发生器9，或逐一释放按压固体氧气发生器9。

本发明一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，可以自动控制氧气量，实现了可以自动对密封空间内注入氧气，保证了氧气注入增速及时性的同时，可以避免氧气的浪费，延长氧气的注入时间，为救援争取到宝贵的等待时间。

Claims (8)

1.一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：包括加氧箱(1)、过滤箱(2)及集尘箱(3)；所述过滤箱(2)一端设有进风格栅，所述过滤箱(2)另一端连接所述加氧箱(1)一端，所述加氧箱(1)另一端设有出风格栅；所述过滤箱(2)与所述加氧箱(1)之间连接处设有用于推动空气流动的风扇(5)；所述过滤箱(2)正下方连接所述集尘箱(3)，所述过滤箱(2)与所述集尘箱(3)连接处设有用于收集灰尘的通孔，所述过滤箱(2)内中部设有可以拉出的过滤板(21)，所述过滤板(21)底端与所述通孔对齐设置；

所述加氧箱(1)内部底面设有立柱(6)，所述立柱(6)设有两个，两个所述立柱(6)之间设有转轴(7)，摇臂(8)一端旋转连接在所述转轴(7)上，所述摇臂(8)两侧设有限制轴向移动的定位凸起；所述摇臂(8)设有多个，多个所述摇臂(8)中部正下方均对应设有固体氧气发生器(9)，所述固体氧气发生器(9)顶部设有铁块，所述摇臂(8)中部设有电磁铁(10)，当所述电磁铁(10)与所述铁块吸附时，所述摇臂(8)向下按压在所对应的所述固体氧气发生器(9)顶部的按压开关上；所述加氧箱(1)侧壁上设有多个长圆孔，所述摇臂(8)的自由端伸出对应的所述长圆孔；

所述加氧箱(1)下方连接固定架(4)，所述固定架(4)上设有电池(41)、控制器(42)、粉尘探测器(43)及氧气探测器(44)；所述粉尘探测器(43)及所述氧气探测器(44)分别与所述控制器(42)信号输入端连接，所述风扇(5)控制端及所述电磁铁(10)控制端分别与所述控制器(42)信号输出端连接；所述电池(41)分别为所述控制器(42)、所述粉尘探测器(43)、所述氧气探测器(44)及所述风扇(5)供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述摇臂(8)设有三个，三个所述摇臂(8)下方对应设置三个所述固体氧气发生器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述过滤板(21)上设有粉尘过滤网。

4.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述控制器(42)是单片机或者可编程控制器。

5.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述摇臂(8)固定端设有旋转通孔，所述转轴(7)穿过所述旋转通孔。

6.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述摇臂(8)自由端设有橡胶把手。

7.根据权利要求1所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：所述电池(41)是充电电池。

8.一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，其特征在于：使用上述权利要求2-7任一所述的一种用于矿井的应急过滤通风装置及方法，使用步骤如下：

步骤1：粉尘探测器(43)检测环境空气中的粉尘含量值，发送到控制器(42)，如果检测值超过第一设定阀值，同时小于第二阀值，则控制器(42)控制风扇(5)转动在第一档低速进行吸气，如果检测值超过第二阀值，则控制器(42)控制风扇(5)转动在第二档高速进行吸气；

步骤2：氧气探测器(44)检测环境空气中的氧气含量值，发送到控制器(42)，如果检测值小于第一设定阀值，则控制器(42)控制第一个摇臂(8)上的电磁铁(10)吸附，对应的第一个固体氧气发生器(9)打开释放氧气，30秒后，控制器(42)记录氧气探测器(44)检测值作为第一记录值，再过30秒后，控制器(42)记录氧气探测器(44)检测值作为第二记录值，通过第一记录值及第二记录值以及30秒的时间间隔计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速达到预设第一预设增速阀值，则保持第一个摇臂(8)的电磁铁(10)吸附状态，其他摇臂(8)的电磁铁(10)不工作；如果氧气含量值的增速没有达到第一预设增速阀值，则控制器(42)控制第二个摇臂(8)上的电磁铁(10)吸附，对应的第二个固体氧气发生器(9)打开释放氧气；

步骤3：当第二个摇臂(8)的电磁铁(10)打开吸附后，45秒后，控制器(42)记录氧气探测器(44)检测值作为第三记录值，再过45秒后，控制器(42)记录氧气探测器(44)检测值作为第四记录值，通过第三记录值及第四记录值以及45秒的时间间隔，计算氧气含量值的增速，如果氧气含量值的增速没有达到第二预设增速阀值，则控制器(42)控制第三个摇臂(8)的电磁铁(10)吸附，此时三个固体氧气发生器(9)均打开，实现最大氧气供应量，同时控制器(42)控制风扇(5)转动在第二档高速进行吸气；

步骤4：如果氧气含量值的增速达到第二预设增速阀值，则保持第一个摇臂(8)的电磁铁(10)和第二个摇臂(8)的电磁铁(10)吸附状态，第三个摇臂(8)的电磁铁(10)不吸附，过60秒后，重复步骤3内容进行循环检测。

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