CN113009088A - 一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，底盘(1)为三角形或四边形的平面布置结构，行走轮(3)安装在底盘(1)的下方，行走轮(3)由行走驱动器(4)控制并通过无线或有线方式由操作人员远程操控；支撑架(5)为方框型结构，迎爆破工作面(17)竖直安装在底盘(1)的中央，炮烟监测仪(10)安设在移动杆(7)上的保护盒(9)内；通过操控器控制行走驱动器(4)，将专用炮烟监测装置行走至距离爆破工作面5m以上的安全距离位置，远程操控移动杆驱动器(6)使移动杆(7)在支撑架(5)上左右移动。本发明可以防止爆破炮烟中毒窒息事故，提高生产作业安全，同时减小地下空间爆破通风时间和耗电量。
Description
技术领域
本发明属于有毒有害气体监测技术领域，尤其是涉及一种地下空间爆破炮烟监测装置，可在地下矿山、公路隧道、铁路隧道等地下空间爆破炮烟监测中广泛应用。
背景技术
在巷道掘进爆破施工中,会产生大量的粉尘和炮烟,如果没有采取有效施工工艺措施,或者防护措施不妥当,一方面会引起炮烟中毒、尘肺病等安全事故,另一方面会产生严重的作业环境污染,对作业人员健康造成损害。特别是爆破炮烟中含有大量的一氧化碳和氮的氧化物等有毒有害气体，不仅污染了生产作业环境，还对现场作业人员的身体健康和生命安全构成严重威胁，同时排放到大气中也污染了空气环境。对于地下空间，如地下矿山和隧道爆破时，生产作业面狭窄，现场通风条件差，炮烟稀释扩散慢，易于引发爆破炮烟中毒事故，且一旦发生，事故人员伤亡多，经济和财产损失严重。如2009年全国金属非金属矿山共发生较大生产安全事故45起，死亡176人；其中，爆破炮烟中毒窒息事故死亡46人，占死亡总人数的26.1％。因此，大爆破后的炮烟检测,是认定工作面是否安全,生产作业可否恢复的依据。
当前，通常采用机械通风的方式排出工作面的炮烟。为有效掌握现场作业面爆破炮烟浓度，通常采用有毒有害气体监测仪进行现场监测，然而有毒有害气体监测仪通常固定在巷道壁上，监测位置不能自由移动，仅能掌握巷道壁处气体浓度，不能确定全断面不同位置有毒有害气体的分布状态，同时无法测得与爆破位置不同距离处的有毒有害气体浓度。
由于掘进工作面通风方式的不同，同一断面不同位置的有毒有害气体浓度也不同。因此，如何自动化高效监测不同位置的爆破有毒有害气体浓度对于全面掌握爆破炮烟分布规律至关重要，同时对于确定可靠的通风时间和节能降耗具有重要意义。
据中文期刊《工业安全与防尘》1997年第11期发表的“对矿山井下大爆破炮烟检测的几点商榷”介绍，在爆破炮响后3h才进行炮烟监测，监测耗时近2h，工作效率极低；中文期刊《煤炭与化工》2020年第8期发表的“专用行人巷掘进爆破炮烟扩散规律研究”，该文采用便携式单一CO测仪对专用行人巷掘进爆破后炮烟，仅能对对爆破后炮烟中CO浓度随时间变化情况进行测定，而爆破炮烟中不仅含有CO，还含有一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氨气和硫化氢等有毒、有害气体，无法反映爆破炮烟的真实情况。
发明内容
为了掌握地下空间爆破全断面炮烟浓度分布状态及演变规律，为生产作业安全提供指导依据，本发明提供一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置。
为实现本发明的上述目的，本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置采用以下技术方案：
本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，含有炮烟监测仪，其特点是：还含有地下空间爆破炮烟监测仪安设装置，所述的地下空间爆破炮烟监测仪安设装置由底盘、椭球平衡器、行走轮、行走驱动器、支撑架、移动杆驱动器、移动杆、红外距离探测仪、影像采集仪组合构成；底盘为三角形或四边形的平面布置结构，具有一定的厚度，以提高装置的整体稳定性；椭球平衡器位于底盘的中心，可以保证装置在复杂环境下的自平衡稳定性，适应坑洼不平的地形状况；行走轮安装在底盘的下方，行走驱动器控制安装在底盘的外侧，行走轮由行走驱动器控制并通过无线或有线方式由操作人员远程操控；所述的支撑架为方框型结构，迎爆破工作面竖直安装在底盘的中央，可以根据掘进工作面大小对支撑架的尺寸进行灵活控制；移动杆通过滑动卡竖向安装在支撑架的上、下边框上，支撑架、移动杆皆采用高强度硬质材料制作；移动杆与移动杆驱动器连接，移动杆采用高强度硬质材料制作，尺寸可以根据掘进工作面的宽度和高度参数进行灵活调整，以适应现场工作面条件的变化；通过移动杆驱动器可以远程控制移动杆在支撑架上的灵活移动，以调整适宜的监测位置，实现掘进断面不同位置的炮烟监测；炮烟监测仪安设在移动杆上的保护盒内，既可以防止爆破飞散岩块损坏炮烟监测仪，又不影响炮烟监测；在底盘靠近爆破工作面的一侧竖向设有固定架，红外距离探测仪、影像采集仪安装在固定架上。
进一步地，所述移动杆由两个U型构件反扣并通过固定销固定而成，监测仪线缆位于移动杆内的闭合空间内，并由移动杆内的闭合空间穿过引出，可以防止线缆受到爆破飞散物岩块的伤害。
进一步地，所述的保护盒为网孔状方形结构，孔网尺寸为1mm～5mm。
为了保护在红外距离探测仪和影像采集仪免受爆破震动及飞石危害，在红外距离探测仪和影像采集仪的外侧设有防爆玻璃和柔性缓冲垫层，由红外距离探测仪、影像采集仪分别回传距离、视频影像资料至远程操控人员。
进一步地，所述的炮烟监测仪为1个、2个或多个，所述的移动杆为1～3根，每个炮烟监测仪专用于监测一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氨气和硫化氢中的一种。
为了便于行走和转向，所述的行走轮为多向轮，根据现场需要布置3个、4个或者5个；行走轮一般采用胶轮，也可以采用履带式行走方式。
红外距离探测仪配有定位器，用于准确掌握装置与工作面的距离；影像采集仪，紧邻红外距离探测仪，用于探测装置行走前方的影像资料，为操控人员提供操作决策依据。
本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置采用以上技术方案后，具有下列积极效果：
(1)爆破炮烟监测装置及其上面安装的炮烟监测仪可以前后、左右自由移动，能够准确掌握巷道全断面爆破炮烟浓度分布及演变规律，防止爆破炮烟中毒窒息事故，为生产作业人员生命安全提供保障，提高后续生产作业效率。
(2)每个炮烟监测仪专用于监测一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氨气和硫化氢中的一种，准确性高，可以确定最佳的排出工作面炮烟的通风时间，降低爆破通风排烟费用，实现节能降耗，降低生产成本，创造显著的经济效益。
(3)该装置行走机动性和灵活性强，具有较强的爬坡和越障能力，满足凹凸不平的复杂环境行走要求，且具备远程操控功能，智能化水平高、安全可靠，可以确保现场监测人员的安全，减轻监测人员劳动强度，提高监测作业效率。
附图说明
图1是本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置正视示意图；
图2是本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置在掘进工作面的侧视示意图；
图3是本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置采用3个行走轮时的底盘布置俯视示意图；
图4是本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置采用4个行走轮时的底盘布置俯视示意图；
图5是图1之移动杆(7)的断面图。
附图标记为：1-底盘；2-椭球平衡器；3-行走轮；4-行走驱动器；5-支撑架；6-移动杆驱动器；7-移动杆；8-滑动卡；9-保护盒；10-炮烟监测仪；11-红外距离探测仪；12-影像采集仪；13-U型构件；14-监测仪线缆；15-固定销；16-岩体；17-爆破工作面；18-炮孔；19-固定架。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置做进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图1所示的本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置正视示意图并结合图2、图3、图4、图5看出，本发明一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置含有炮烟监测仪10、地下空间爆破炮烟监测仪安设装置。所述的地下空间爆破炮烟监测仪安设装置含有底盘1、椭球平衡器2、行走轮3、行走驱动器4、支撑架5、移动杆驱动器6、移动杆7、红外距离探测仪11、影像采集仪12；底盘1为三角形或四边形的平面布置结构，椭球平衡器2位于底盘1的中心，行走轮3安装在底盘1的下方，行走驱动器控制4安装在底盘1的外侧，所述的行走轮3为多向轮，根据现场需要布置3个、4个或者5个，行走轮3由行走驱动器4控制并通过无线或有线方式由操作人员远程操控；采用电池驱动或线路供电驱动方式控制装置的移动行走，可以根据现场作业条件确定采用胶轮或者履带式行走方式，以适应复杂地形条件。所述的支撑架5为方框型结构，迎爆破工作面17竖直安装在底盘1的中央；移动杆7通过滑动卡8竖向安装在支撑架5的上、下边框上，移动杆7与移动杆驱动器6连接；炮烟监测仪10安设在移动杆7上的保护盒9内，所述的保护盒9为网孔状方形结构，孔网尺寸为1mm～5mm；在底盘1靠近爆破工作面17的一侧竖向设有固定架19，红外距离探测仪11、影像采集仪12安装在固定架19上，在红外距离探测仪11和影像采集仪12的外侧设有防爆玻璃和柔性缓冲垫层；所述移动杆7由两个U型构件13反扣并通过固定销15固定而成，监测仪线缆14位于移动杆7内的闭合空间内，并由移动杆7内的闭合空间穿过引出；通过移动杆驱动器6远程控制移动杆7在支撑架5上的移动，调整适宜的监测位置，实现掘进断面不同位置的炮烟监测。通过红外距离探测仪11准确掌握装置与爆破工作面17的安全距离；通过影像采集仪12将装置行走前方的影像资料远程传输至操控人员，以便做出准确的决策。
所述的炮烟监测仪10为多个，所述的移动杆7为1～3根，每个炮烟监测仪10专用于监测一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氨气和硫化氢中的一种。
本发明通过操控器控制行走驱动器4，将专用炮烟监测装置行走至距离爆破工作面17一定安全距离的位置，一般为5m以上的安全距离位置，可以根据需要进行现场灵活控制；安全距离由红外距离探测仪11探测，由红外距离探测仪11和影像采集仪12分别回传距离、视频影像资料至远程操控人员，为操控人员提供决策依据；根据监测位置的不同，远程操控移动杆驱动器6使移动杆7在支撑架5上左右移动，调整至合适的炮烟监测位置，以满足同一断面不同位置的监测需要。
在完成爆破作业后，立即开启通风机进行工作面通风排烟工作，远程操控开启炮烟监测仪10的工作按钮，开始现场监测工作；现场监测时间控制在30～60分钟范围，需要达到国家规定的安全生产作业条件，避免工作人员爆破炮烟中毒事故；操控人员在笔记本电脑上远程在线读取炮烟监测仪10测得的爆破炮烟浓度数据和变化曲线；待满足监测时间要求后，关闭炮烟监测仪10工作按钮，停止监测工作。
试验研究表明，本发明可以准确掌握地下空间巷道全断面爆破炮烟浓度分布及演变规律，防止爆破炮烟中毒窒息事故，提高生产作业安全，同时减小地下空间爆破通风时间和耗电量，实现节能降耗，降低生产成本，取得了显著的经济效益。
Claims (7)
1.一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，含有炮烟监测仪(10)，其特征在于：它还含有地下空间爆破炮烟监测仪安设装置，所述的地下空间爆破炮烟监测仪安设装置由底盘(1)、椭球平衡器(2)、行走轮(3)、行走驱动器(4)、支撑架(5)、移动杆驱动器(6)、移动杆(7)、红外距离探测仪(11)、影像采集仪(12)组合构成；底盘(1)为三角形或四边形的平面布置结构，椭球平衡器(2)位于底盘(1)的中心，行走轮(3)安装在底盘(1)的下方，行走驱动器控制(4)安装在底盘(1)的外侧，行走轮(3)由行走驱动器(4)控制并通过无线或有线方式由操作人员远程操控；所述的支撑架(5)为方框型结构，迎爆破工作面(17)竖直安装在底盘(1)的中央；移动杆(7)通过滑动卡(8)竖向安装在支撑架(5)的上、下边框上，移动杆(7)与移动杆驱动器(6)连接；炮烟监测仪(10)安设在移动杆(7)上的保护盒(9)内；在底盘(1)靠近爆破工作面(17)的一侧竖向设有固定架(19)，红外距离探测仪(11)、影像采集仪(12)安装在固定架(19)上。
2.如权利要求1所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：所述移动杆(7)由两个U型构件(13)反扣并通过固定销(15)固定而成，监测仪线缆(14)位于移动杆(7)内的闭合空间内，并由移动杆(7)内的闭合空间穿过引出。
3.如权利要求2所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：所述的保护盒(9)为网孔状方形结构，孔网尺寸为1mm～5mm。
4.如权利要求1、2或3所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：在红外距离探测仪(11)和影像采集仪(12)的外侧设有防爆玻璃和柔性缓冲垫层，由红外距离探测仪(11)、影像采集仪(12)分别回传距离、视频影像资料至远程操控人员。
5.如权利要求4所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：所述的炮烟监测仪(10)为多个，所述的移动杆(7)为1～3根，每个炮烟监测仪(10)专用于监测一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氨气和硫化氢中的一种。
6.如权利要求5所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：所述的行走轮(3)为多向轮，根据现场需要布置3个、4个或者5个。
7.如权利要求5所述的一种移动式地下空间爆破炮烟监测装置，其特征在于：行走轮(3)采用胶轮或者履带式行走方式。
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