CN114508381A - 一种矿山施工安全预警逃生系统 - Google Patents
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Abstract
一种矿山施工安全预警逃生系统，所述预警逃生系统包括设置在巷道中的复数个预警逃生装置和设置在矿井外的控制装置，所述预警逃生装置包括预警模块和生存模块，所述预警模块和生存模块设置在同一块固定板上，所述预警模块和生存模块之间通过导线连接，所述固定板的背面紧贴矿井的巷道壁固定，所述预警模块通过光缆与控制装置连接，外界人员能够在控制装置上通过预警模块传回的信息得知矿井内的透水情况，光纤传输信号损失干扰较少，信号传输距离长且精准，适合矿下使用，所述预警逃生系统整合了预警和生存两项功能，大大提高了矿井发生透水事故时井下人员的生存率。
Description
技术领域
本发明涉及矿山安全生产技术领域，具体涉及如上所述的一种矿山施工安全预警逃生系统。
背景技术
矿难，指在采矿过程中发生的事故，通常造成伤亡的危险性极大。世界上每年至少有几千人死于矿难。引发矿难的原因可能有多种，包括有毒气体泄漏(硫化氢)或者天然气爆炸(比如甲烷)，煤炭粉尘爆炸，地震活动、水灾或者机械故障及指挥失误等。
随着科学技术的发展，巷道的支护技术和传感器技术的更新换代，崩塌、毒气泄漏和爆炸类的矿难逐渐减少，但有关矿下透水事故的防护依然没有很好的防护措施，崩塌、毒气泄漏和爆炸短时间内就能造成遭遇者身亡，短时间存活率很低，而透水事故短时间内的生存率很高，但因为预知困难救援成本高等因素，透水事故发生时仍然有很高的死亡率，遭遇者往往是溺水而死或是被饿死。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供如上所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，该系统整合了预警和生存功能，该系统的预警功能采用传感器和手动双重触发，传感器故障时可通过手动触发，所述系统的生存功能由能够食用的浮漂和呼吸管组成，浮漂和呼吸管组合在一起方便遭遇人员进行水下呼吸避免溺亡，可食用的浮漂在遭遇人员长期被困时可作为食物食用，防止遭遇人员饿死。
本发明的技术方案如下：
一种矿山施工安全预警逃生系统，所述预警逃生系统包括设置在矿井外的控制装置和设置在巷道中的复数个预警逃生装置，所述预警逃生装置包括预警模块和生存模块，所述预警模块和生存模块设置在同一块固定板上，所述预警模块和生存模块之间通过导线连接，所述固定板的背面紧贴矿井的巷道壁固定，所述预警模块通过光缆与控制装置连接，外界人员能够在控制装置上通过预警模块传回的信息得知矿井内的透水情况，光纤传输信号损失干扰较少，信号传输距离长且精准，适合矿下使用；
进一步的，所述生存模块包括生存套装和固定部，其固定部用于固定生存套装，防止平时被人窃取拿走，所述固定部与预警模块连接，也与外界控制装置连接，所述固定部能够通过预警模块发出信号解除对生存套装的锁定，或者通过控制装置发出信号主动开启，方便遭遇人员拿取求生；
进一步的，所述预警模块包括悬臂梁、浮力标和保护壳，所述悬臂梁设置在保护壳中，所述保护壳能够起到密封作用，防止透水的时候，有水渗入，导致预警模块无法正常工作，所述悬臂梁的形状包括倒置的L型，分为横臂和竖臂，所述竖臂的下端固定，背部设置有光纤槽，光纤槽中设置有光栅光纤，所述光栅光纤通过光缆与外界的控制装置连接，所述悬臂梁的一侧设置有扭矩齿轮，所述扭矩齿轮与悬臂梁之间设置有涡卷弹簧，所述横臂的一端与竖臂垂直连接，另一端与涡卷弹簧的外圈末端连接，所述涡卷弹簧的内圈末端与扭矩齿轮的中心轴连接，所述浮力标包括浮球和啮合部，所述浮球和啮合部之间设置有连接杆，所述浮球伸出保护壳外，浮球球体采用密度小于水的材料制成，内部的啮合部与扭矩齿轮啮合连接，所述连接杆转动转动连接在保护壳内侧，矿井内透水时，在浮力的作用下，浮球会向上转动，所述光栅光纤产生形变，内部的光线波长发生变化，控制装置探测到该变化后通知外界人员及时处理事故。
如上所述一种矿山施工安全预警逃生系统，所述预警模块还包括放置槽，所述放置槽设置在固定板上，所述放置槽中设置有固定座，所述固定座紧贴固定板，上表面设置有朝上的安装槽，所述安装槽的截面形状与悬臂梁竖臂的形状相配合，使悬臂梁的竖臂下端能够插入安装槽中，所述固定座的一侧设置有与安装槽贯通垂直的固定孔，从固定孔中旋入螺栓，固定所述悬臂梁的下端。
进一步的，所述安装槽的深度为悬臂梁竖臂长度的1/4-1/3,所述安装槽过浅容易使悬臂梁固定不充分，容易从安装槽中脱出，过深会影响悬臂梁受力弯曲时的形变，导致所述预警逃生装置预警不准确。
进一步的，所述放置槽内还设置有连接耳，所述连接耳的顶端与扭矩齿轮的中心轴转动连接，用于支撑所述扭矩齿轮。
如上所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，所述保护壳的内侧开口的形状与放置槽的外圈形状相配合，所述保护壳扣在放置槽，防止矿井内透水事故发生时，水渗入预警模块中。
进一步的，所述保护壳的正面设置有滑动孔和按钮孔，所述滑动孔的形状包括竖直设置的长条形，所述按钮孔中设置有紧急按钮，所述紧急按钮的内侧通过导线与外界的控制装置连接，也通过导线与对应生存模块的固定部连接，遭遇透水事故的人员按下紧急按钮的同时，既能够通知矿井外人员矿内该套预警逃生装置设置的位置发生了透水事故，也能够主动打开固定部对生存套装的锁定，方便及时获取生存套装进行求生。
如上所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，所述固定部的形状包括圆筒形，由上半壳和下半壳组成，所述上半壳的内侧固定在固定板上，所述上半壳通过铰链与下半壳连接，所述上半壳与下半壳之间设置有锁止机构连接，防止固定部被随意打导致生存装置被盗，所述锁止机构其结构原理类似目前市场上广泛销售使用的电子门禁，其具体结构原理此处不再赘述。
进一步的，所述生存套装包括浮漂和呼吸管，所述上半壳和下半壳的内侧设置有朝内突出的限位环，所述浮漂在限位环的对应位置设置有限位槽，所述固定部锁定时，所述限位环卡入限位槽中防止生存套装松脱被盗。
进一步的，所述浮漂的中间设置有上下贯穿的呼吸孔，所述呼吸管穿过呼吸孔，所述呼吸管上端的直径大于呼吸孔的直径，所述呼吸管的下端穿过呼吸孔时，其上端会被卡住，在浮力的作用下浮漂会漂浮在水面上，遭遇透水事故的人员，可以在水下通过呼吸管进行呼吸，不会溺亡，大大减少了矿井发生透水事故时遭遇人员的溺亡率，遭遇人员也可通过所述生存套装进行一定程度的自救。
进一步的，所述浮漂的采用面粉烤制而成，所述浮漂中间多孔，密度小于水能够漂浮在水面上，方便遇难人员在水下通过呼吸管呼吸，当遭遇人员被困长时间时，面粉烤制而成的浮漂能够被食用，恢复遭遇人员的体力，防止遭遇人员因长时间被困饥饿虚脱而死。
进一步的，所述浮漂的外部包裹有保鲜膜，所述保鲜膜一方面能够隔绝空气，增长浮漂的保质期，另一方面，能够防止水渗入浮漂中，导致浮漂吸水下沉或分解，影响遇难人员求生。
本发明的有益效果在于：
本发明一种矿山施工安全预警逃生系统，所述预警逃生系统整合的了预警和生存功能，其预警功能通过其矿井内的设置的复数个预警模块和矿井外的控制装置联合实现，预警模块与控制装置之间通过光缆连接，传输速度快，信号损失少，信号传输准确，预警模块使用物理的浮球法来预警矿井内水位的上涨，可靠性较高。所述预警逃生系统的生存模块，既能方便遇难人员短期溺水时进行水下呼吸，防止溺亡，也能够在长期被困时被遇难人员食用恢复体力等待救援，大大提高了透水事故时人员的存活率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
在附图中：
图1为实施例1中一种矿山施工安全预警逃生系统的结构示意图；
图2为实施例1中预警逃生装置侧视图；
图3为实施例1中预警模块内部结构示意图；
图4为实施例1中生存模块示意图；
图5为实施例1中生存模块内部结构示意图；
图中各附图标记所代表的组件为：
1、预警模块，11、悬臂梁，12、浮力标，121、浮球，122、啮合部，13、保护壳，14、扭矩齿轮，15、放置槽，16、固定座，17、紧急按钮，2、生存模块，21、生存套装，211、浮漂，212、呼吸管，22、固定部，221、上半壳，222、下半壳，223、锁止机构，3、固定板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和进一步的实施例对本发明作进一步的描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
具体实施方式：
参见图1-图5，一种矿山施工安全预警逃生系统，所述预警逃生系统包括设置在矿井外的控制装置和设置在巷道中的复数个预警逃生装置，所述预警逃生装置包括预警模块1和生存模块2，所述预警模块1和生存模块2设置在同一块固定板3上，所述预警模块1和生存模块2之间通过导线连接，所述固定板3的背面紧贴矿井的巷道壁固定，所述预警模块1通过光缆与控制装置连接，外界人员能够在控制装置上通过预警模块1传回的信息得知矿井内的透水情况，光纤传输信号损失干扰较少，信号传输距离长且精准，适合矿下使用；
进一步的，所述生存模块2包括生存套装21和固定部22，其固定部22用于固定生存套装21，防止平时被人窃取拿走，所述固定部22与预警模块1连接，也与外界控制装置连接，当对应的预警模块1感知到透水事故发生时，所述固定部22可以通过预警模块1发出信号解除对生存套装21的锁定，或者通过控制装置发出信号主动开启，方便遭遇人员拿取求生；
进一步的，所述预警模块1包括悬臂梁11、浮力标12和保护壳13，所述悬臂梁11设置在保护壳13中，所述保护壳13能够起到密封作用，防止透水的时候，有水渗入，导致预警模块1无法正常工作，所述悬臂梁11的形状包括倒置的L型，分为横臂和竖臂，所述竖臂的下端固定，背部设置有光纤槽，光纤槽中设置有光栅光纤，所述光栅光纤通过光缆与外界的控制装置连接，所述悬臂梁 11的一侧设置有扭矩齿轮14，所述扭矩齿轮14与悬臂梁11之间设置有涡卷弹簧，所述横臂的一端与竖臂垂直连接，另一端与涡卷弹簧的外圈末端连接，所述涡卷弹簧的内圈末端与扭矩齿轮14的中心轴连接，所述浮力标12包括浮球12 和啮合部122，所述浮球12和啮合部122之间设置有连接杆，所述浮球12伸出保护壳13外，浮球球体采用密度小于水的材料制成，内部的啮合部122与扭矩齿轮14啮合连接，所述连接杆转动连接在保护壳13内侧，矿井内透水时，在浮力的作用下，浮球12会向上转动，在连接杆的杠杆作用下，啮合部122向下转动，此时扭矩齿轮14也被向下拨动转动，扭矩齿轮14也会被带动转动，涡轮弹簧开始产生扭矩，悬臂梁11开始弯曲，光栅光纤内光线的波长开始产生变化，所述控制装置包括光纤动态监测主机，所述光纤动态监测主机能够实时监测光栅光纤内光线的波长的变化，当浮球12被完全淹没后，光栅光纤内光线的波长的变化量突破临界值，光纤动态监测主机监测到此种变化，及时发出信号控制开启该预警逃生装置的固定部22，方便遭遇人员拿取生存套装21进行自救，同时也发出警报通知地面人员，透水地点的水面已经没过了对应的预警逃生装置需要紧急处理该事故。
参见图3，所述预警模块1还包括放置槽15，所述放置槽15设置在固定板 3上，所述放置槽15中设置有固定座16，所述固定座16紧贴固定板3，上表面设置有朝上的安装槽，所述安装槽的截面形状与悬臂梁11竖臂的形状相配合，使悬臂梁11的竖臂下端能够插入安装槽中，所述固定座16的一侧设置有与安装槽贯通垂直的固定孔，从固定孔中旋入螺栓，固定所述悬臂梁11的下端。
进一步的，本实施例所述安装槽的深度为悬臂梁11竖臂长度的1/4,所述安装槽过浅容易使悬臂梁11固定不充分，容易从安装槽中脱出，过深会影响悬臂梁11受力弯曲时的形变，导致所述预警逃生装置预警不准确。
进一步的，所述放置槽15内还设置有连接耳，所述连接耳的顶端与扭矩齿轮14的中心轴转动连接，用于支撑所述扭矩齿轮14。
进一步的，所述保护壳13的内侧开口的形状与放置槽15的外圈形状相配合，所述保护壳13扣在放置槽15，防止矿井内透水事故发生时，水渗入预警模块1 中。
进一步的，所述保护壳13的正面设置有滑动孔和按钮孔，所述滑动孔的形状包括竖直设置的长条形，所述按钮孔中设置有紧急按钮17，所述紧急按钮17 的内侧通过导线与外界的控制装置连接，也通过导线与对应生存模块2的固定部 22连接，遭遇透水事故的人员按下紧急按钮17的同时，既能够通知矿井外人员矿内该套预警逃生装置设置的位置发生了透水事故，也能够主动打开固定部22 对生存套装21的锁定，方便及时获取生存套装21进行求生。
参见图4和图5，所述固定部22的形状为圆筒形，由上半壳221和下半壳 222组成，所述上半壳221的内侧固定在固定板3上，所述上半壳221通过铰链与下半壳222连接，所述上半壳221与下半壳222之间设置有锁止机构223连接，防止固定部22能够被随意打开导致生存装置被盗，所述锁止机构223其结构原理类似目前市场上广泛销售使用的电子门禁，其具体结构原理此处不再赘述，所述锁止机构223可以由外界的控制装置和对应的预警逃生的紧急按钮17控制，当对应的紧急按钮17被按下，或外界的控制装置主动发出开启信号给锁止机构 223，所述锁止机构223会解除上半壳221和下半壳222的锁定，使上半壳221 能够向上翻转打开，其中放置的生存套装21能够被拿取。
进一步的，所述生存套装21包括浮漂211和呼吸管212，所述上半壳221 和下半壳222的内侧设置有朝内突出的限位环，所述浮漂211在限位环的对应位置设置有限位槽，所述固定部22锁定时，所述限位环卡入限位槽中防止生存套装21松脱被盗。
进一步的，所述浮漂211的中间设置有上下贯穿的呼吸孔，所述呼吸管212 穿过呼吸孔，所述呼吸管212上端的直径大于呼吸孔的直径，所述呼吸管212 的下端穿过呼吸孔时，其上端会被卡住，在浮力的作用下浮漂211会漂浮在水面上，遭遇透水事故的人员，可以在水下通过呼吸管212进行呼吸，不会溺亡，大大减少了矿井发生透水事故时遭遇人员的溺亡率，遭遇人员也可通过所述生存套装21进行一定程度的自救。
进一步的，所述浮漂211的采用面粉烤制而成，所述浮漂211中间多孔，密度小于水能够漂浮在水面上，方便遇难人员在水下通过呼吸管212呼吸，当遭遇人员被困长时间时，面粉烤制而成的浮漂211能够被食用，恢复遭遇人员的体力，防止遭遇人员因长时间被困饥饿虚脱而死。
优选的，本实施所述浮漂211采用类似哈尔滨传统食物大列巴的制作工艺制作而成，标准直径23-26cm，厚度在16cm以上，净重2kg以上，使所述浮漂211 足够大，足够重，能够稳定的漂浮在水面上，不容易因为水面晃动导致呼吸管 212进水，影响水下人员的呼吸。
制作所述浮漂211的原料选用白面粉、全麦粉、酵母粉、盐、植物油和鸡蛋，白面粉种含有淀粉，能够为遇难人员提供生存必须的能量，并使遇难人员容易获得饱腹感，饱腹感能够缓解遇难时的恐惧感，有利于人员生存，全麦粉富含膳食纤维，能够促进消化吸收保护肠胃，遇难人员的身体经过长时间的劳累、恐惧和饥饿折磨后，消化系统极其脆弱，营养不容易被吸收，全麦面粉的膳食纤维能够缓解该症状，而鸡蛋能够为遇难人员提供生存必须的蛋白质，防止遇难人员因蛋白质摄入不足而肌肉松弛，导致肌无力，影响生存。
制作所述浮漂211时，将白面粉和全麦粉搅拌混匀，酵母粉用温水化开加入，然后揉搓成团，用湿布盖住进行发酵，酵母粉中的酵母菌产生二氧化碳，使面团中出现细小的孔洞，从而使浮漂211能够浮在水面上。发酵完成后使用模具构造出呼吸孔和限位槽，表面刷上鸡蛋浆，呼吸孔和限位槽表面也刷上鸡蛋浆，再进行烤制，鸡蛋浆在烤制时能够封闭浮漂211表面孔洞，使浮漂211不容易吸水下沉，也能够浮漂211的整体硬度，浮漂211不容易分解出现裂缝。
进一步的，所述浮漂211的外部包裹有保鲜膜，所述保鲜膜一方面能够隔绝空气，增长浮漂211的保质期，另一方面，能够防止水渗入浮漂211中，导致浮漂211吸水下沉或分解，影响遇难人员求生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，包括设置在矿井外的控制装置和设置在巷道中的复数个预警逃生装置，所述预警逃生装置包括预警模块(1)和生存模块(2)，所述预警模块(1)和生存模块(2)设置在同一块固定板(3)上，所述预警模块(1)和生存模块(2)之间通过导线连接，所述固定板(3)的背面紧贴矿井的巷道壁固定，所述预警模块(1)通过光缆与控制装置连接。
所述生存模块(2)包括生存套装(21)和固定部(22)，所述固定部(22)固定生存套装(21)，所述固定部(22)与预警模块(1)连接，也与外界控制装置连接，所述固定部(22)能够通过预警模块(1)发出信号解除对生存套装(21)的锁定，或者通过控制装置发出信号主动开启；
进一步的，所述预警模块(1)包括悬臂梁(11)、浮力标(12)和保护壳(13)，所述悬臂梁(11)设置在保护壳(13)中，所述悬臂梁(11)的形状包括倒置的L型，分为横臂和竖臂，所述竖臂的下端固定，背部设置有光纤槽，光纤槽中设置有光栅光纤，所述光栅光纤通过光缆与外界的控制装置连接，所述悬臂梁(11)的一侧设置有扭矩齿轮(14)，所述扭矩齿轮(14)与悬臂梁(11)之间设置有涡卷弹簧，所述横臂的一端与竖臂垂直连接，另一端与涡卷弹簧的外圈末端连接，所述涡卷弹簧的内圈末端与扭矩齿轮(14)的中心轴连接，所述浮力标(12)包括浮球(121)和啮合部(122)，所述浮球(121)和啮合部(122)之间设置有连接杆，所述浮球(121)伸出保护壳(13)外，浮球(121)球体采用密度小于水的材料制成，内部的啮合部(122)与扭矩齿轮(14)啮合连接，所述连接杆转动转动连接在保护壳(13)内侧。
2.根据权利要求1所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述预警模块(1)还包括放置槽(15)，所述放置槽(15)设置在固定板(3)上，所述放置槽(15)中设置有固定座(16)，所述固定座(16)紧贴固定板(3)，上表面设置有朝上的安装槽，所述安装槽的截面形状与悬臂梁(11)竖臂的形状相配合，使悬臂梁(11)的竖臂下端能够插入安装槽中，所述固定座(16)的一侧设置有与安装槽贯通垂直的固定孔，固定孔中旋入螺栓，固定所述悬臂梁(11)的下端。
3.根据权利要求2所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述安装槽的深度为悬臂梁(11)竖臂长度的1/4-1/3。
4.根据权利要求1所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述放置槽(15)内还设置有连接耳，所述连接耳的顶端与扭矩齿轮(14)的中心轴转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述保护壳(13)的内侧开口的形状与放置槽(15)的外圈形状相配合。
6.根据权利要求5所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述保护壳(13)的正面设置有滑动孔和按钮孔，所述滑动孔的形状包括竖直设置的长条形，所述按钮孔中设置有紧急按钮(17)，所述紧急按钮(17)的内侧通过导线与外界的控制装置连接，也通过导线与对应生存模块(2)的固定部(22)连接。
7.根据权利要求1所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述固定部(22)的形状包括圆筒形，由上半壳(221)和下半壳(222)组成，所述上半壳(221)的内侧固定在固定板(3)上，所述上半壳(221)通过铰链与下半壳(222)连接，所述上半壳(221)与下半壳(222)之间设置有锁止机构(223)。
8.根据权利要求7所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述生存套装(21)包括浮漂(211)和呼吸管(212)，所述上半壳(221)和下半壳(222)的内侧设置有朝内突出的限位环，所述浮漂(211)在限位环的对应位置设置有限位槽。
9.根据权利要求8所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述浮漂(211)的中间设置有上下贯穿的呼吸孔，所述呼吸管(212)穿过呼吸孔，所述呼吸管(212)上端的直径大于呼吸孔的直径。
10.根据权利要求9所述的一种矿山施工安全预警逃生系统，其特征在于，所述浮漂(211)的采用面粉烤制而成，密度小于水，所述浮漂(211)的外部包裹有保鲜膜。
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