CN112682096B - 一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统及逃生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统及逃生方法，临时水仓和自膨胀造斜装置分别设置在防水闸墙下段的两侧、并分别位于巷道的巷道排水侧和巷道来水侧，自膨胀造斜装置吸水膨胀后能够引导水通过防水闸墙下段流向临时水仓，排水泵设置于临时水仓中，排水泵出口连接排水管路，隔离层设置于防水闸墙上段和防水闸墙下段之间并位于防水闸墙下段的顶部，隔离层的一端延伸至自膨胀造斜装置的上方，隔离层的另一端延伸至临时水仓以外，隔离层的两端均设有攀爬装置，隔离层上设有行人辅助设备，行人辅助设备从隔离层延伸至巷道的顶部；水情传感器设置于巷道来水侧。本发明能够在井下突水时，提高井下人员的逃生几率和速度。

Description

一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统及逃生方法

技术领域

本发明涉及矿山水文地质领域，尤其涉及一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统及逃生方法。

背景技术

煤炭井下开采，当沟通到富水区域时会发生井下突水，严重时会造成重大人员伤亡和财产损失。为了防止井下突水的危害，井下重要巷道会设置防水闸墙。已有的防水闸墙主要存在以下问题：井下涌水到达防水闸墙的时候，防水闸墙附近有水的存在，人员逃生缓慢或无法逃生。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统及逃生方法，本发明能够在井下突水时，提高井下人员的逃生几率和速度。

本发明采用的技术方案如下：

一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，包括布置于巷道内的防水闸墙上段、防水闸墙下段、可升降的隔离层、水情传感器、自膨胀造斜装置、临时水仓和排水泵，防水闸墙上段和防水闸墙下段沿巷道的高度方向从上至下依次设置，临时水仓和自膨胀造斜装置分别设置在防水闸墙下段的两侧、并分别位于巷道的巷道排水侧和巷道来水侧，自膨胀造斜装置吸水膨胀后能够引导水通过防水闸墙下段流向临时水仓，排水泵设置于临时水仓中，排水泵出口连接排水管路，隔离层设置于防水闸墙上段和防水闸墙下段之间并位于防水闸墙下段的顶部，隔离层的一端延伸至自膨胀造斜装置的上方，隔离层的另一端延伸至临时水仓以外，隔离层的两端均设有攀爬装置，隔离层上设有行人辅助设备，行人辅助设备从隔离层延伸至巷道的顶部；水情传感器设置于巷道来水侧。

优选的，隔离层得两端设有牵引钢绳，牵引钢绳连接于卷取驱动机构。

优选的，隔离层的上表面设有供防水闸墙上段下端伸入并密封的第一密封结构，隔离层的下表面设有供防水闸墙下段顶部伸入并密封的第而密封结构。

优选的，隔离层两端的攀爬装置采用软梯。

优选的，临时水仓中设置有水压传感器。

优选的，临时水仓上设置有临时水仓盖。

优选的，水情传感器包括流量传感器和水位传感器。

优选的，自膨胀造斜装置采用吸水膨胀的材料，自膨胀造斜装置膨胀后的最低高度不低于防水闸墙下段的高度。

本发明还提供了一种矿山井下逃生方法，通过本发明如上所述的矿山井下智能防水闸墙逃生系统进行，包括如下过程：

没有水情时，防水闸墙上段和防水闸墙下段是打开的，隔离层升至最上方，自膨胀造斜装置是水平的；

水情发生阶段，水情传感器监测到突水水量和积水水位达到了排水能力的极限，将隔离层下放至防水闸墙下段顶部，防水闸墙上段和防水闸墙下段2保持打开；自膨胀造斜装置吸水膨胀后，自膨胀造斜装置引导水通过防水闸墙下段流向临时水仓，临时水仓中的水又采用排水泵和排水管路排出；逃生人员通过攀爬装置移动至隔离层上，然后通过行人辅助设备上升至巷道的顶部；随着水情的发展，临时水仓中的水持续上升，防水闸墙下段逐渐关小；当临时水仓超过极限水位，将防水闸墙下段和防水闸墙上段全部关闭。

优选的，本发明的矿山井下逃生方法还包括水情治理阶段：

将防水闸墙下段和防水闸墙上段全部关闭后，通过排水泵排水使临时水仓的水位降低，并逐渐开启防水闸墙下段对积水进行排放，直至水情传感器检测结果显示无危险时，通过开启防水闸墙下段进入巷道来水侧处理水情。

本发明具有如下有益效果：

本发明矿山井下智能防水闸墙逃生系统通过设置自膨胀造斜装置，通过自膨胀造斜装置能够形成导水通道，将巷道来水侧的水导入临时水仓进行排出，避免了巷道来水侧大面积漫水，导致人员逃离困难，同时自膨胀造斜装置能够吸水，从而减缓水位的上升，为人员逃离争取时间，此外自膨胀造斜装置吸水膨胀后形成一定的高地，可为人员提供临时的避难高地，又可以为人员再提供一定的逃离时间；通过设置临时水仓，利用其蓄水能力减缓水位的上升，同时通过排水泵和排水管路可以不停的抽水，防止水位上升过快、过高，为人员又能多争取逃离时间；通过隔离层可为逃离人员提供缓冲平台，在突水时，人员可通过攀爬装置快速的攀爬至隔离层，暂时避开水，然后再通过行人辅助设备快速逃离现场，因此通过攀爬装置、隔离层和行人辅助设备提高人员逃离时的速度；本发明将防水闸墙设置为了两段，即防水闸墙上段和防水闸墙下段，防水闸墙上段和防水闸墙下段可配合隔离层的运动，在水位较低时，主要可通过防水闸墙下段调节水流入临时水仓中的流速或者将低水位的水直接截止，为临时水仓排水赢得时间，此时，隔离层上还未有水漫过，因此处在隔离层上的人员还有时间快速逃离，此时隔离层还可作为救援平台，有机会拯救落水的人；当水位较高并能够漫过隔离层时，防水闸墙上段可关闭，进行截水。本发明将防水闸墙设置为了两段有效的避免了现有技术中设为一段、导致突水后人员来不及逃离或者增加了逃离的难度的难题。综上可以看出，本发明的矿山井下智能防水闸墙逃生系统能够在井下突水时，提高井下人员的逃生几率和速度。

附图说明

图1是：本发明矿山井下智能防水闸墙逃生系统的剖面示意图；

图中：1、防水闸墙上段；2、防水闸墙下段；3、隔离层；4、牵引钢绳；5、巷道；6、行人辅助设备；7、软梯；8、水情传感器；9、遇水自膨胀造斜装置；10、巷道来水侧；11、巷道排水侧；12、临时水仓；13、排水泵；14、排水管路；15、水仓传感器；16、临时水仓盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1，本发明矿山井下智能防水闸墙逃生系统，包括布置于巷道5内的防水闸墙上段1、防水闸墙下段2、可升降的隔离层3、水情传感器8、自膨胀造斜装置9、临时水仓12和排水泵13，防水闸墙上段1和防水闸墙下段2沿巷道5的高度方向从上至下依次设置，临时水仓12和自膨胀造斜装置9分别设置在防水闸墙下段2的两侧、并分别位于巷道5的巷道来排侧和巷道来水侧，自膨胀造斜装置9吸水膨胀后能够引导水通过防水闸墙下段2流向临时水仓12，排水泵13设置于临时水仓12中，排水泵13出口连接排水管路14，隔离层3设置于防水闸墙上段1和防水闸墙下段2之间并位于防水闸墙下段2的顶部，隔离层3的一端延伸至自膨胀造斜装置9的上方，隔离层3的另一端延伸至临时水仓12以外，隔离层3的两端均设有攀爬装置，隔离层3上设有行人辅助设备6，行人辅助设备6从隔离层3延伸至巷道5的顶部；水情传感器8设置于巷道来水侧。

作为本发明优选的实施方案，隔离层3得两端设有牵引钢绳4，牵引钢绳4连接于卷取驱动机构。

作为本发明优选的实施方案，隔离层3的上表面设有供防水闸墙上段1下端伸入并密封的第一密封结构，隔离层3的下表面设有供防水闸墙下段2顶部伸入并密封的第而密封结构。

作为本发明优选的实施方案，隔离层3两端的攀爬装置采用软梯7。

作为本发明优选的实施方案，临时水仓12中设置有水压传感器。

作为本发明优选的实施方案，临时水仓12上设置有临时水仓盖16。

作为本发明优选的实施方案，水情传感器8包括流量传感器和水位传感器。

作为本发明优选的实施方案，自膨胀造斜装置9采用吸水膨胀的材料，自膨胀造斜装置9膨胀后的最低高度不低于防水闸墙下段2的高度。

本发明还提供了一种矿山井下逃生方法，通过本发明如上所述的矿山井下智能防水闸墙逃生系统进行，包括如下过程：

没有水情时，防水闸墙上段1和防水闸墙下段2是打开的，隔离层3升至最上方，自膨胀造斜装置9是水平的；

水情发生阶段，水情传感器8监测到突水水量和积水水位达到了排水能力的极限，将隔离层3下放至防水闸墙下段2顶部，防水闸墙上段1和防水闸墙下段2保持打开；自膨胀造斜装置9吸水膨胀后，自膨胀造斜装置9引导水通过防水闸墙下段2流向临时水仓12，临时水仓12中的水又采用排水泵13和排水管路14排出；逃生人员通过攀爬装置移动至隔离层3上，然后通过行人辅助设备6上升至巷道5的顶部；随着水情的发展，临时水仓12中的水持续上升，防水闸墙下段2逐渐关小；当临时水仓12超过极限水位，将防水闸墙下段2和防水闸墙上段1全部关闭。

作为本发明优选的实施方案，本发明的矿山井下逃生方法还包括水情治理阶段：

将防水闸墙下段2和防水闸墙上段1全部关闭后，通过排水泵13排水使临时水仓12的水位降低，并逐渐开启防水闸墙下段2对积水进行排放，直至水情传感器8检测结果显示无危险时，通过开启防水闸墙下段2进入巷道来水侧处理水情。

实施例

如图1所示，本实施例矿山井下智能防水闸墙逃生系统包括隔离系统、行人系统和排水系统，其中：

隔离系统包括防水闸墙上段1、防水闸墙下段2以及隔离层3，隔离层3能够升降并设置于防水闸墙上段1和防水闸墙下段2之间。隔离层3的上表面设有供防水闸墙上段1下端伸入并密封的第一密封结构，隔离层3的下表面设有供防水闸墙下段2顶部伸入并密封的第而密封结构。隔离层3落在防水闸墙下段2顶部后能够与防水闸墙下段2顶部密封，防止水通过，防水闸墙上段1下放在隔离层3上后能够与隔离层3之间密封，防止水通过。防水闸墙上段1和防水闸墙下段2将巷道5分割为巷道来水侧10和巷道排水侧11。防水闸墙上段1和防水闸墙下段2可独立调控闭合状态。隔离层3在牵引钢绳4牵引下能够竖直升降，没有水情的时候，将隔离层3抬升至最上面，以保证正常作业。隔离层3的两端均伸出防水闸墙（即防水闸墙上段1和防水闸墙下段2形成的总的防水闸墙）两侧各一段距离，其中隔离层3位于巷道来水侧10一段延伸至自膨胀造斜装置9的上方，隔离层3位于巷道排水侧11一段延伸至临时水仓12以外（即图1中临时水仓12的左侧，便于井下人员在登录隔离层3时不会掉入临时水仓12中，保证撤离时的安全），且隔离层3采用的材料是既能隔水又能承重的。

行人系统包括设置在隔离层3上的行人辅助设备6和设置在隔离层3两端的软梯7。人辅助设备6的一端在隔离层3上，另一端延伸至巷道5顶部，能够使逃生人员从隔离层3上逃生至安全的位置。行人辅助设备6运行速度是可以调整的，随着临时水仓12水位上升，行人辅助设备6的运行速度越来越快。

排水系统包括巷道来水侧10设置的水情传感器8、自膨胀造斜装置9和巷道排水侧11设置的临时水仓12。临时水仓12中设置有排水泵13，排水泵13的出口连接排水管路14。此外，临时水仓12中设置有水仓传感器15，临时水仓12上设置有临时水仓盖16。水情传感器8包括流量传感器和水位传感器。水仓传感器15为水压传感器。自膨胀造斜装置9为吸水膨胀的材料，其膨胀最低高度高于防水闸墙下段2高度。

如图1所示，利用本实施例矿山井下智能防水闸墙逃生系统进行逃生的原理及过程如下：

该矿山井下智能防水闸墙逃生系统有3种状态，分别是没有水情时、水情发生阶段中和水情治理阶段。没有水情时，防水闸墙上段1和防水闸墙下段2是打开的，隔离层3是收缩的，自膨胀造斜装置9是水平的，临时水仓盖16是关闭的。

水情发生阶段，水情传感器8监测到突水水量和积水水位达到了排水能力的极限，通过牵引钢绳4开始下放隔离层3，防水闸墙上段1和防水闸墙下段2保持打开；自膨胀造斜装置9吸水膨胀后，引导水通过防水闸墙下段2流向临时水仓12，临时水仓12中的水又采用排水泵13和排水管路14有序排出。同时，由于通过自膨胀造斜装置9进行了干湿分离，逃生人员可以迅速通过软梯7爬到隔离层3，接着通过行人辅助设备6快速逃离现场。随着水情的发展，水仓传感器15感受到临时水仓12中的水持续上升，行人辅助设备6加快运行，同时防水闸墙下段2逐渐关小，减少临时水仓12的蓄水压力。当临时水仓12超过极限水位，则全部关闭防水闸墙下段2和防水闸墙上段1。

水情治理阶段，人员已经全部逃生或者已经无生存可能时，通过加大泵量降低临时水仓12的水位，并逐渐开启防水闸墙下段2对积水排放，直至水情传感器8显示无危险，可以人工通过开启防水闸墙下段1进入巷道来水侧10进一步处理水情。

从上述可以看出，本发明具有以下优点：1）有多类型传感器和自动化设备，智能程度高；2）人员逃生和临时排水分离，提高逃生几率；3）无水害时，防水闸墙各附件收缩和掩盖，对井下生产影响较小。

Claims (10)

1.一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，包括布置于巷道（5）内的防水闸墙上段（1）、防水闸墙下段（2）、可升降的隔离层（3）、水情传感器（8）、自膨胀造斜装置（9）、临时水仓（12）和排水泵（13），防水闸墙上段（1）和防水闸墙下段（2）沿巷道（5）的高度方向从上至下依次设置，临时水仓（12）和自膨胀造斜装置（9）分别设置在防水闸墙下段（2）的两侧、并分别位于巷道（5）的巷道排水侧和巷道来水侧，自膨胀造斜装置（9）吸水膨胀后能够引导水通过防水闸墙下段（2）流向临时水仓（12），排水泵（13）设置于临时水仓（12）中，排水泵（13）出口连接排水管路（14），隔离层（3）设置于防水闸墙上段（1）和防水闸墙下段（2）之间并位于防水闸墙下段（2）的顶部，隔离层（3）的一端延伸至自膨胀造斜装置（9）的上方，隔离层（3）的另一端延伸至临时水仓（12）以外，隔离层（3）的两端均设有攀爬装置，隔离层（3）上设有行人辅助设备（6），行人辅助设备（6）从隔离层（3）延伸至巷道（5）的顶部；水情传感器（8）设置于巷道来水侧。

2.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，隔离层（3）得两端设有牵引钢绳（4），牵引钢绳（4）连接于卷取驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，隔离层（3）的上表面设有供防水闸墙上段（1）下端伸入并密封的第一密封结构，隔离层（3）的下表面设有供防水闸墙下段（2）顶部伸入并密封的第二 密封结构。

4.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，隔离层（3）两端的攀爬装置采用软梯（7）。

5.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，临时水仓（12）中设置有水压传感器。

6.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，临时水仓（12）上设置有临时水仓盖（16）。

7.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，水情传感器（8）包括流量传感器和水位传感器。

8.根据权利要求1所述的一种矿山井下智能防水闸墙逃生系统，其特征在于，自膨胀造斜装置（9）采用吸水膨胀的材料，自膨胀造斜装置（9）膨胀后的最低高度不低于防水闸墙下段（2）的高度。

9.一种矿山井下逃生方法，其特征在于，通过权利要求1-8任意一项所述的矿山井下智能防水闸墙逃生系统进行，包括如下过程：

没有水情时，防水闸墙上段（1）和防水闸墙下段（2）是打开的，隔离层（3）升至最上方，自膨胀造斜装置（9）是水平的；

水情发生阶段，水情传感器（8）监测到突水水量和积水水位达到了排水能力的极限，将隔离层（3）下放至防水闸墙下段（2）顶部，防水闸墙上段（1）和防水闸墙下段2保持打开；自膨胀造斜装置（9）吸水膨胀后，自膨胀造斜装置（9）引导水通过防水闸墙下段（2）流向临时水仓（12），临时水仓（12）中的水又采用排水泵（13）和排水管路（14）排出；逃生人员通过攀爬装置移动至隔离层（3）上，然后通过行人辅助设备（6）上升至巷道（5）的顶部；随着水情的发展，临时水仓（12）中的水持续上升，防水闸墙下段（2）逐渐关小；当临时水仓（12）超过极限水位，将防水闸墙下段（2）和防水闸墙上段（1）全部关闭。

10.根据权利要求9所述的一种矿山井下逃生方法，其特征在于，还包括水情治理阶段：

将防水闸墙下段（2）和防水闸墙上段（1）全部关闭后，通过排水泵（13）排水使临时水仓（12）的水位降低，并逐渐开启防水闸墙下段（2）对积水进行排放，直至水情传感器（8）检测结果显示无危险时，通过开启防水闸墙下段（2）进入巷道来水侧处理水情。

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