CN113653529B - 一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,包括气囊、充气系统、控制模块和收纳装置,所述充气系统包括压缩气罐储气装置和气体瞬时发生装置,所述收纳装置用于收纳气囊和充气系统;所述气囊环向折叠在一起,所述控制模块控制气体瞬时发生装置产生气体且同时控制压缩气罐储气装置释放气体瞬时充满气囊,所述气囊充满气体后展开在井下巷道内形成隔离墙;所述控制模块电性连接按压开关。当巷道在掘进过程中发生突水和瓦斯等毒性气体突出等危险事故时,按下装置按压开关,气囊迅速被氮气充满并挤压巷道壁,用以将水和毒性气体隔离在巷道迎头侧,为工作人员撤离争取时间。
Description
技术领域
本发明涉及矿山救援设备的技术领域,是一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置。
背景技术
煤炭是我国的主体能源和重要的工业原料,随着开采技术的发展以及社会煤炭需求量的提升,深部矿井的数量越来越多,矿山开采难度也越来越大,矿井的安全形势仍然严峻。随着煤矿开采深度的不断增加,煤层瓦斯压力和地下水渗透压力也会持续提升,在压力作用下容易造成矿井巷道围岩变形等情况,形成涌水通道,造成矿井突水、瓦斯等有毒有害气体突出等事故,威胁着施工人员的生命安全。
在发生事故后,涌水或者有毒有害气体能够在短时间内迅速充满整个工作面,施工人员没有过多的逃生时间,很难撤离到安全区域,极易造成人员伤亡。在井下密闭狭小的环境内,加剧了灾害扩散的速度,而且人员逃生空间狭小,严重威胁到施工人员和设备的安全,往往造成巨大的损失。在现有技术中,缺少操作简便且反应迅速的设备以对巷道中的水、毒性气体进行有效隔离。
因此,本领域急需一种能够快速形成隔离墙,有效阻止有毒有害气体及涌水的扩散,为施工人员争取逃生时间的隔离装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装备,用于解决现有技术中缺少操作简便且反应迅速的设备以对巷道中的水和毒性气体等灾害体进行隔离的技术问题。
本发明提供了一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,包括气囊、充气系统、控制模块和收纳装置,所述充气系统包括压缩气罐储气装置和气体瞬时发生装置,所述收纳装置用于收纳气囊和充气系统;
所述气囊环向折叠在一起,所述控制模块控制气体瞬时发生装置产生气体且同时控制压缩气罐储气装置释放气体瞬时充满气囊,所述气囊充满气体后展开在井下巷道内形成隔离墙;
所述控制模块电性连接按压开关,所述按压开关控制井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置进行工作;
所述收纳装置包括收纳气囊的第一箱体和收纳充气系统的第二箱体,并且第一箱体和第二箱体相互连通。
在本发明的一个实施例中,所述气体瞬时发生装置包括壳体和点火器;所述壳体设置有用于填充推进剂的第一舱室、用于填充叠氮化钠和硝酸钾的第二舱室、以及用于连通所述壳体的内部和外部的出气孔;所述第一舱室、所述第二舱室和所述出气孔依次连通;
所述点火器,连接于所述壳体且部分位于所述第一舱室内,用于点燃所述推进剂,以引起所述叠氮化钠和硝酸钾迅速反应释放大量的氮气,所述氮气通过所述出气孔充入所述气囊;
所述点火器电性连接蓄电池,所述控制模块控制蓄电池向点火器供电进行点火。
在本发明的一个实施例中,所述气囊整体采用PVC高分子材料,并且所述气囊内部涂有聚氨酯涂层,所述气囊外部涂有阻燃涂层,所述气囊由多个单管气柱组成,并且相邻的单管气柱之间相互连通通气。
在本发明的一个实施例中,所述壳体出气孔外设置有气体过滤器;
所述第二舱室中产生的氮气经过气体过滤器以及所述出气孔充入所述气囊。
在本发明的一个实施例中,所述壳体整体呈现为长方体,所述第一舱室和所述第二舱室依次排列并通过出气孔相互连通。
在本发明的一个实施例中,所述压缩气罐储气装置内部储存压缩氮气。
在本发明的一个实施例中,所述第一箱体的一个侧面为敞口,用于使得第一箱体的内部与外部连通,便于充气后的所述气囊可以向外展开形成隔离墙。
在本发明的一个实施例中,所述收纳装置在侧面通过锚杆与巷道帮固定,所述收纳装置底部安装有滚动轮,所述按压开关位于第一箱体的背向迎头面(即工作人员撤离方向侧),并且按压开关的按压面低于其第一箱体周边箱体表面。
与现有技术相比,本发明具备如下优点:
当巷道在掘进过程中发生透水、毒性气体突出等危险事故时,通过传感器(气体传感器、温度传感器或湿度传感器等)触发或人工触发,启动该装置,点火器点燃第一舱室内的推进剂,推进剂引起第二舱室内填充的叠氮化钠和硝酸钾迅速反应,短时间内释放大量的氮气;氮气经由出气孔充入气囊,气囊迅速被氮气充满并挤压巷道壁,形成一道屏障,用以将突水和毒性气体隔离在掘进迎头侧,暂时防止水和毒性气体继续在巷道中蔓延,为工作人员争取撤离时间。该防灾设备具有操作简便,封堵快速,机制性强和适用范围广等特点,迅速发挥作用,形成隔离墙,争取撤离时间。
在使用防灾设备时,可以将其固定在巷道壁上,为气囊提供有力的支撑,避免气囊被水和毒性气体突出产生的力量冲倒。气囊具有耐浸泡、耐高温、不透气、强度高等特性,能够应用在恶劣的工况中,具有较高的可靠性。
另外,气体瞬时发生装置包括第一箱体和第二箱体。第二箱体略大于壳体且小于第一箱体,尽可能地缩小整个设备的整体体积,减轻重量,节省材料,节约成本。气囊在第一箱体可以环向折叠,这可以提高气囊的展开速度,并且不会产生较大位移。滚轮方便箱体的移动,减轻工作人员的负担,使得箱体可以快速地转移到事故现场。
本发明在启动后能够在1s内迅速展开,形成隔离墙,有效阻止涌水或者瓦斯等有毒有害气体的扩散。为人员撤离至安全区域争取时间。
充气系统包括两部分,一部分为气体发生装置,人员在按下开关按钮后,控制模块控制蓄电池为充气系统内部的电热点火器供电,点燃推进剂,推进剂燃烧极为迅速,使装置中的叠氮化钠(NaN3)和硝酸钾(KNO3)发生剧烈反应,在短时间内生成大量氮气为气囊充气。整个反应过程都是在密闭空间内发生的,反应快速彻底,残余物少,不会引燃巷道内突出的瓦斯等爆炸性气体。另一部分为压缩气罐储气装置,逃生人员在按下开关按钮后,压缩气罐在短时间内将所储存的压缩氮气释放,与气体发生装置一同向气囊充气。两部分同时作用,能够在1s内充满整个气囊,具有时效性。
气囊整体采用PVC高分子材料,内部涂有聚氨酯涂层,外部涂有阻燃涂层,具有强韧、轻薄等特性。由多个单管气柱组成,具有更好的稳定支撑结构。具有很好的气密性和防水性,展开后与巷道壁紧密贴合,能够短时间有效阻止涌水和瓦斯等有毒有害气体的扩散。
开关按钮位于背向迎头面,其按压面低于其周边壳体表面,能够有效防止按钮误触。
收纳装置在侧面通过锚杆与巷道帮固定,当发生突水等事故时,能够保证气囊在涌水冲击下稳固发挥作用。
本装置需放置在距离巷道掘进迎头50~100m范围内,保证其能随时发挥作用,阻止涌水和瓦斯等有毒有害气体的扩散。收纳装置底部安装有滚动轮,方便在井下实现快速移动。
本发明整体质量轻便,能够根据巷道断面尺寸进行定制,结构简单,强度大,造价低廉,耐老化,能够实现快速安装移动,方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明提供的一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置气囊展开结构示意图;
图2是本发明提供的一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置气囊未展开的结构示意图;
图3是本发明提供的一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置的立体结构示意图;
图4是本发明提供的一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置中气体瞬时发生装置结构示意图图。
图5是本发明提供的一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置壳体结构示意图;
图中:
1-收纳装置;11-第一箱体;111-敞口;12-第二箱体;
2-气体瞬时发生装置;21-壳体;22-点火器;211-第一舱室;
212-第二舱室;213-出气孔;214-气体过滤器;
3-滚轮;4-充气系统;5-锚杆;6-控制模块;7-气囊;8-蓄电池。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
发明提供了一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,包括气囊、充气系统、控制模块和收纳装置,所述充气系统包括压缩气罐储气装置和气体瞬时发生装置,所述收纳装置用于收纳气囊和充气系统;
所述气囊环向折叠在一起,所述控制模块控制气体瞬时发生装置产生气体且同时控制压缩气罐储气装置释放气体瞬时充满气囊,所述气囊充满气体后展开在井下巷道内形成隔离墙;
所述控制模块电性连接按压开关,所述按压开关控制井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置进行工作;
所述收纳装置包括收纳气囊的第一箱体和收纳充气系统的第二箱体,并且第一箱体和第二箱体相互连通。
在本发明的一个实施例中,所述气体瞬时发生装置包括壳体和点火器;所述壳体设置有用于填充推进剂的第一舱室、用于填充叠氮化钠和硝酸钾的第二舱室、以及用于连通所述壳体的内部和外部的出气孔;所述第一舱室、所述第二舱室和所述出气孔依次连通;
所述点火器,连接于所述壳体且部分位于所述第一舱室内,用于点燃所述推进剂,以引起所述叠氮化钠和硝酸钾迅速反应释放大量的氮气,所述氮气通过所述出气孔充入所述气囊;
所述点火器电性连接蓄电池,所述控制模块控制蓄电池8向点火器供电进行点火。
在本发明的一个实施例中,所述气囊整体采用PVC高分子材料,并且所述气囊内部涂有聚氨酯涂层,所述气囊外部涂有阻燃涂层,所述气囊由多个单管气柱组成,并且相邻的单管气柱之间相互连通通气。
在本发明的一个实施例中,所述壳体整体呈现为长方体,所述第一舱室和所述第二舱室依次排列并通过出气孔相互连通。
在本发明的一个实施例中,所述压缩气罐储气装置内部储存压缩氮气。
在本发明的一个实施例中,所述第一箱体的一个侧面为敞口,用于使得第一箱体的内部与外部连通,便于充气后的所述气囊可以向外展开形成隔离墙。
在本发明的一个实施例中,所述收纳装置在侧面通过锚杆与巷道帮固定,所述收纳装置底部安装有滚动轮,所述按压开关位于第二箱体的背向迎头面(即工作人员撤离方向侧),并且按压开关的按压面低于其第二箱体周边箱体表面。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“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。
术语“第一”、“第二”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”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及以上。
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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本发明的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:包括气囊(7)、充气系统(4)、控制模块(6)和收纳装置(1),所述充气系统(4)包括压缩气罐储气装置和气体瞬时发生装置(2),所述收纳装置(1)用于收纳气囊(7)和充气系统(4);
所述气囊(7)环向折叠在一起,所述控制模块(6)控制气体瞬时发生装置(2)产生气体且同时控制压缩气罐储气装置释放气体瞬时充满气囊,所述气囊(7)充满气体后展开在井下巷道内形成隔离墙;
所述控制模块(6)电性连接按压开关,所述按压开关控制井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置进行工作;
所述收纳装置(1)包括收纳气囊的第一箱体(11)和收纳充气系统的第二箱体(12),并且第一箱体和第二箱体相互连通;
所述气体瞬时发生装置(2)包括壳体(21)和点火器(22);所述壳体(21)设置有用于填充推进剂的第一舱室(211)、用于填充叠氮化钠和硝酸钾的第二舱室(212)、以及用于连通所述壳体(21)内部和外部的出气孔(213);所述第一舱室(211)、所述第二舱室(212)和所述出气孔(213)依次连通;
所述点火器(22),连接于所述壳体(21)且部分位于所述第一舱室(211)内,用于点燃所述推进剂,以引起所述叠氮化钠和硝酸钾迅速反应释放大量的氮气,所述氮气通过所述出气孔(213)充入所述气囊(7);
所述点火器(22)电性连接蓄电池(8),所述控制模块(6)控制蓄电池(8)向点火器(22)供电进行点火;
所述压缩气罐储气装置内部储存压缩氮气。
2.根据权利要求1所述的井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:所述气囊(7)整体采用PVC高分子材料,并且所述气囊(7)内部涂有聚氨酯涂层,所述气囊(7)外部涂有阻燃涂层,所述气囊(7)由多个单管气柱组成,并且相邻的单管气柱之间相互连通通气。
3.根据权利要求1所述的井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:所述壳体出气孔(213)外设置有气体过滤器(214);
所述第二舱室(212)中产生的氮气,经过气体过滤器(214)以及所述出气孔(213)充 入所述气囊(7)。
4.根据权利要求1所述的井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:所述壳体(21)整体呈现为长方体,所述第一舱室(211)和所述第二舱室(212)依次排列并通过出气孔(213)相互连通。
5.根据权利要求1所述的井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:所述第一箱体(11)的一个侧面为敞口,用于使得第一箱体(11)的内部与外部连通,便于充气后的所述气囊(7)可以向外展开形成隔离墙。
6.根据权利要求1所述的井下巷道气囊式灾害体瞬时隔离装置,其特征在于:所述收纳装置(1)在侧面通过锚杆(5)与巷道帮固定,所述收纳装置(1)底部安装有滚动轮(3),所述按压开关位于第一箱体的背向迎头面,并且按压开关的按压面低于其第一箱体周边箱体表面。
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