CN116181404B - 一种矿井透水事故应急救援装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井透水事故应急救援装置及方法，属于应急救援技术领域，本发明中的装置能够最大限度将透水点处的水排出，从而降低作业人员的安全风险，该装置包括行走机器人、投放机构以及承托机构，承托机构上承托有安全气囊，行走机器人上还设置有管道，通过投放机构能够有效地将管道伸入透水点处进行排水，与此同时，投放机构还能将安全气囊投放下来对待救援人员实时安全保护，另外，本发明还提供了上述装置的救援方法，该方法通过投放安全气囊与排水管道实时排水的同时对待救援人员实施安全保护，该方法还能分别单独实施人员保护或排水功能，具有较强的实用性。

Description

一种矿井透水事故应急救援装置及方法

技术领域

本发明属于应急救援排水技术领域，具体地说，涉及一种矿井透水事故应急救援装置及方法。

背景技术

在矿井采矿过程中，井下突水是比较严重的事故，特别是随着矿井向深部开采，矿山水灾事故的发生频率也逐渐增加，加之洪灾和废弃老井、老空积水的威胁，矿井重特大事故时有发生，矿井被淹后，会使矿井原有的排水系统遭到毁坏，需要紧急调运设备，进行抢险排水工作。

现有技术中，矿井使用的抢险排水设备包括水泵、管路和供变电装置；为了增加排水量，适应抢险救灾的需要，水泵普遍采用潜水泵；由于潜水泵外形大、重量重，因此排水的最低深度不够，需要配以接力泵来进行排水，以保证最终的排水水位，实际应用中，接力泵、潜水泵、管路和供变电装置这三部分虽然具有相同的接口标准，但是由于有不同的生产厂家，因而配套性差，发生 矿山水灾事故时，从不同的矿山排水基地调运设备，运输不方便，临时搭配组装，管路连接工作效率低，到事故现场安装耗时长，浪费宝贵的抢险救灾时间；并且组装后排水设备存在连接点密封不好和性能不稳定等问题，造成处理水害效率低，浪费抢险的黄金时间。

目前中国专利CN101915121A公开了一种矿井水害应急救援成套排水设备，包括混流接力泵、潜水泵、由排水管密封连接形成的排水管道和与混流接力泵以及潜水泵配套的隔爆变电站，所述混流接力泵排水口与潜水泵的吸水口导流罩连通为一体形成串联接力排水系统，所述排水管设置可密封的快装接头；所述隔爆变电站和串联接力排水系统设置有轮式行走机构或设置于承载车上。

上述现有技术虽然能够实现矿井排水的功能，但是，该现有技术在实际使用的过程中还存在重大的安全问题：在应急救援排水的时候排水管放置在水中实现排水，但是由于矿井内地势不平，而现有技术中的排水管无法精准放置到透水点的最深处，因此，无法完全将透水点中的水排出，从而在使用中存在一定的缺陷。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为解决现有技术中救援装置无法将透水点处的水完全排出的问题，本发明采用如下的技术方案。

一种矿井透水事故应急救援装置，包括行走机器人，行走机器人可以在矿井内的导轨上行走，行走机器人上设置有投放机构以及排水管道，

排水管道包括固定管道以及伸缩管道，投放机构与伸缩管道连接，投放机构执行投放工作的时候将伸缩管道相对固定管道以垂直的形式投放到透水点处。

优选地，上述的应急救援装置中，伸缩管道的端部连接有套管，并且套管上设置有配重机构，配重机构由于重力作用可以将伸缩管道拉伸伸长。

优选地，上述的应急救援装置中，投放机构包括收放线辊，收放线辊上连接有牵引索，牵引索另一端连接在所述的套管上，收放线辊转动对牵引索进行收放线操作，牵引索对伸缩管道进行牵引。

优选地，上述的应急救援装置中，投放机构还包括驱动组件，驱动组件驱使所述的收放线辊转动，驱动组件包括驱动机构以及主动齿轮、从动齿轮，从动齿轮装配在收放线辊上，并且从动齿轮转动可以驱使收放线辊转动，驱动机构安装在行走机器人上，驱动机构动力端连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，驱动机构工作驱使主动齿轮以及从动齿轮工作可以带动收放线辊转动进而实现收放线操作。

优选地，上述的应急救援装置中，行走机器人上还安装有承托机构，承托机构承托有气囊组件，行走机器人行走至透水点以后气囊组件由于套管上的下压机构下压作用从承托机构上脱离。

优选地，上述的应急救援装置中，承托机构对称设置在行走机器人上，承托机构包括装载架，装载架连接在行走机器人上，装载架末端安装有销轴，销轴上连接有承托组件，承托组件相对设置并且对气囊组件进行承托。

优选地，上述的应急救援装置中，销轴上还安装有扭簧，扭簧的一端连接在承托组件上，扭簧的另一端连接在装载架上，并且承托组件与销轴转动连接，当承托组件发生转动以后通过扭簧的扭力实现复位。

本发明另一个目的是提供一种使用上述应急救援装置实时的救援方法，包括如下步骤：

行走机器人在导轨上行走至透水地点；

投放机构通过下压作用将排水管道中的伸缩管道以相对固定管道垂直的方式没入到水中并配合外侧的抽水机构实施排水工作；

该方法还配合摄像机构使用，摄像机构实时拍摄矿井内环境，并根据拍摄结果实施调整伸缩管道的位置实施排水。

本发明另一个目的是提供另外一种使用上述应急救援装置实时的救援方法，包括如下步骤：

行走机器人在导轨上行走至透水地点；

投放机构将排水管道中的伸缩管道以相对固定管道垂直的方式没入到水中，下压机构下压气囊组件使得气囊组件从承托机构上脱离。

优选地，上述救援方法，当气囊组件与承托机构脱离以后，实施以下步骤：

气囊组件对待救援人员实施保护同时排水管道实施排水，或

气囊组件对待救援人员实施保护后通过行走机器人带出矿井后，排水管道实施排水。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明中的救援装置，通过设置行走机器人在导轨上行走，以到达矿井内的透水地点，到达透水地点以后投放机构可以将排水管道中的伸缩管道沿着纵向并保持垂直于固定管道的状态投放到透水点处进行排水，同时，配合行走机器人上的拍摄机构对矿井内的环境实时拍摄，可以实时调整伸缩管道的位置，以实现伸缩管道可以到达矿井透水点的最深处，实现将透水点的水完全排出的效果。

本发明中的救援装置还装配有承托机构，承托机构上承托有气囊，该气囊跟随行走机器人进入到矿井内到达透水点处，通过投放机构投放下来对待救援人员实时安全保护，从而保障待救援人员的生命安全。

本发明还提供了上述装置的救援方法，该救援方法包括将气囊与排水管道一起投放至透水点，实时对待救援人员安全保护的同时还实时排水，避免了在排水的时候待救援人员还处在水中存在的安全风险，另外，该救援方法还可以先实施救人再实施排水的方法以及无需人员救援的时候单独实施排水的方法，因此，本发明中的救援方法其适用范围较广，安全风险较低。

附图说明

图1为本发明中救援装置的结构示意图；

图2为本发明中救援装置与投放机构的装配结构示意图；

图3为本发明中行走机器人与投放机构的装配结构示意图；

图4为本发明中行走机器人与投放机构装配的另一视角结构示意图；

图5为图1沿着导轨长度方向剖视结构示意图；

图6为图1垂直导轨长度方向剖视结构示意图；

图7为本发明中行走机器人与导轨的装配结构示意图；

图8为本发明中投放机构与气囊组件的装配结构示意图；

图9为本发明中气囊组件的俯视图；

图10为图9中A-A方向的结构剖视图；

图11为图9的剖视立体图；

图12为图9中B-B方向的结构剖视图。

图中各附图标注与部件名称之间的对应关系如下：

100、行走机器人；101、连接架；102、固定架；103、管道安装架；

200、承托机构；201、装载架；202、销轴；203、承托组件；203a、连接臂；203b、承托板；204、扭簧；

300、投放机构；301、收放线辊；302、从动齿轮；303、主动齿轮；304、驱动机构；305、牵引索；

400、气囊组件；401、安全气囊；402、缓冲气囊；

500、排水管道；501、固定管道；502、伸缩管道；503、套管；503a、配重机构；503b、连接机构；503c、下压板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本发明提供了以下实施例。

如图1~4所示，其为本实施例中的应急救援装置的结构示意图，本实施例中的应急救援装置，使用在当矿井发生透水事故时对水进行排出，以达到救援避免作业人员被淹的问题。本实施例中的应急救援装置辅助轨道配合使用，轨道固定在矿井中，应急救援装置安装在轨道上，并且可以沿着轨道行走，实施救援作业。

如图1以及图7所示，轨道固定铺设在矿井中，应急救援装置包括行走机器人100，行走机器人装配在导轨上，并且可以沿着导轨的长度方向移动。本实施例中，行走机器人100沿着导轨的长度方向两端分别装配有连接架101以及管道安装架103，连接架101上安装有投放机构300，投放机构300底部承托有气囊组件400，管道安装架103上安装有排水管道500，行走机器人100行走至透水地点处，通过投放机构300将气囊组件400投放到透水地点，供作业人员穿戴，另外排水管道500没入到透水地点进行排水操作，本实施例中，气囊组件400以及排水管道500同时到达透水地点，在排水的时候同时也对作业人员进行安全防护，因此，本实施例中的救援方法是救援与排水同时进行，实现了作业人员得到救援的同时水量也同步减少，避免了现有技术中“先救人、再排水”的救援方式，现有技术中“先救人、再排水”的救援方式在实际作业中由于水的存在容易导致救援人员的困难增加，而且救援时间一旦过长容易导致作业人员的安全无法保障，本实施例中救援装置在救援作业人员的同时进行排水，降低了作业人员的安全风险，进一步保障了作业人员的安全。

如图4所示，本实施例中，行走机器人100通过管道安装架103安装有排水管道500，行走机器人100行走至矿井中可以将排水管道500牵引至矿井中，排水管道500包括固定管道501以及伸缩管道502，固定管道501可以沿着导轨长度方向跟随行走机器人100进入矿井中，伸缩管道502在行走机器人100的下方可以在纵向伸缩，使得其端部进入到水中，另外由于伸缩管道502可以在纵向相对于固定管道501垂直伸缩，因此，配合下述的摄像机构可以实现将伸缩管道502的端部伸入到透水点的最深处，可以将透水点处的水完全排出，从而大大提高了救援性能以及保障了待救援人员的安全性。

如图5以及图11所示，本实施例中，行走机器人100通过连接架101安装有投放机构300，投放机构300包括收放线辊301，收放线辊301转动连接在连接架101上，并且收放线辊301的一侧连接有从动齿轮302，从动齿轮302转动可以带动收放线辊301转动，本实施例中，在连接架101的一侧还设置有固定架102，固定架102固定在行走机器人100上，固定架102上安装有主动齿轮303以及驱动机构304，驱动机构304的动力端与主动齿轮303连接从而驱动机构工作可以驱使主动齿轮303转动，本实施例中，主动齿轮303与从动齿轮302啮合，因此，主动齿轮303转动的时候可以带动从动齿轮302进而可以驱使收放线辊301转动，本实施例中，由驱动机构、主动齿轮303以及从动齿轮302构成的驱动组件驱使收放线辊301转动，但是，驱动组件并不局限上述的结构，也可以有其他的结构替代，只要能够驱使收放线辊301转动即可。

如图5以及图6所示，其为本实施例中排水管道500与投放机构300相配合的连接关系示意图。本实施例中，伸缩管道502上固定有套管503，套管503上安装有配重机构503a，配重机构503a的作用是使得伸缩管道502处于非牵引状态时能够拉伸伸缩管道502，使得伸缩管道502伸长使得其端部进入到水中，达到排水工作的目的。本实施例中，收放线辊301上连接有牵引索305，牵引索305的另一端连接在套管503上，本实施例中，当收放线辊301转动的时候通过牵引索305拉动套管503，套管503向上移动从而带动伸缩管道502收缩使得其端部脱离水面，反之，收放线辊301反向转动，配重机构503a由于重力作用使得伸缩管道502伸长直至进入水中实现排水工作。

如图1以及图8所示，其为本实施例中的行走机器人100装配承托机构200的结构示意图，本实施例中，承托机构200包括装载架201，装载架201对称安装在行走机器人100的两侧，装载架201的底部连接有销轴202，并且销轴202上转动连接有承托组件203，承托组件203可以围绕销轴202转动，本实施例中，销轴202上还连接有扭簧204，扭簧204一端与承托组件203连接，其另一端连接在装载架201上，当承托组件203转动实时作业以后扭簧204由于其扭力作用能够实现承托组件203复位。本实施例中，承托组件203承托有气囊组件400，当承托组件203向下转动的时候，气囊组件400能够从救援装置上掉落下来，当气囊组件400掉落下来以后承托组件203由于扭簧204的作用复位。

如图1、图6以及图12所示，其为本实施例中伸缩管道502装配有下压机构的结构示意图，本实施例中的下压机构包括连接机构503b以及下压板503c，连接机构503b一端连接在套管503上，其另一端连接有下压板503c，并且下压板503c抵接在气囊组件400的表面，本实施例中，承托组件203包括连接臂203a以及承托板203b，连接臂203a转动装配在装载架201上的销轴202上，且连接臂203a的末端连接承托板203b，承托板203b为与气囊组件400相配合的弧形结构，承托板203b抵接在气囊组件400的侧壁上，由于承托板203b对称设置，因此，承托板203b相配合能够将气囊组件400进行承托固定，而下压板503c抵接在气囊组件400的表面，因此，当伸缩管道502由于配重机构503a的作用向下移动的时候带动下压机构向下移动，下压机构中的下压板503c向下移动从而推动气囊组件400向下移动使得承托板203b转动解除对气囊组件400的限制，因此，气囊组件400可以掉落至目的地。

如图1、图8、图9以及图11所示，本实施例中，气囊组件400包括安全气囊401以及缓冲气囊402，缓冲气囊402套设在部分的安全气囊401上，并且缓冲气囊402呈现柱状结构，因此，本实施例中安全气囊组件400通过设置成两种气囊的形式，进一步保障了气囊的使用可靠性，当安全气囊401发生漏气的情况缓冲气囊402依然能够起到对待救援人员的施救作用，从而进一步保障救援工作的有效性以及保障了待救援人员的安全性。

本实施例中，在装载架201上还安装有摄像机构，摄像机构跟随行走机器人100进入到矿井中对矿井内的环境进行拍摄，当摄像机构摄像到透水地点以后，行走机器人100将气囊组件400以及伸缩管道502投放至水中，实时对待救援人员的安全防护以及排水工作。

本实施例中，上述的救援方法包括但不限于上述的气囊组件400和排水管道500同时送达至漏水地点，还包括气囊组件400或排水管道500单独送达至漏水地点，其中，气囊组件400和排水管道500同时送达至透水地点的步骤如下：

行走机器人100在导轨上行走并通过摄像机构实时拍摄矿井内的环境只是拍摄机构拍摄到透水地点，然后通过驱动组件驱使收放线辊301转动进行放牵引索305，套管503由于解除牵引索305的牵引作用由于配重机构503a的作用拉伸伸缩管道502伸长直至伸缩管道502的端部进入到水中；与此同时，伸缩管道502向下移动带动下压机构下压气囊组件400，气囊组件400使得承托板203b转动直至气囊组件400掉落下来，承托板203b复位，从而实时排水救援工作。气囊组件400掉落下来供待救援人员穿戴从而保障生命安全。

上述步骤中主要包括通过投放机构300实施气囊组件400的投放以及排水管道500中的伸缩管道502伸入水中，本实施例还包括单独投放气囊组件400的救援方法，主要有如下步骤：当行走机器人100行至透水点以后，通过投放机构300将气囊组件400投放下来，此时，伸缩管道502进入水中，若暂时不用排水，则可以实时投放机构300反向运转，伸缩管道502由于牵引索305的作用伸出水面，若需实施救人操作，则待救援人员佩戴气囊组件400以后，抓取行走机器人100，则行走机器人100可以向外带出待救援人员，另外，本实施例中的救援方法还包括只排水、无需救人的救援方法，在实施之前无法在救援装置上装配气囊组件400则可以完成该操作。因此，本实施例中的救援方法一方面可以实施救人、排水同步操作，另一方面也可以实施救人或排水单独操作，具有较高的实用性。

本实施例中主要通过行走机器人100将救援装置带到指定漏水点，然后通过投放机构300投放气囊组件400和将排水管道500的伸缩管道502没入水中实施排水的救援方法，值得注意的是，本实施例中的方法也包括投放气囊组件400或将排水管道500的伸缩管道502没入水中实施排水单独操作的救援方法，其他通过本实施例中的救援装置能够实施的救援方法在本实施例中不再描述。

以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (5)

1.一种矿井透水事故应急救援装置，包括行走机器人（100），行走机器人（100）能够在矿井内的导轨上行走，并且行走机器人（100）上还设置有摄像机构对矿井环境进行实时拍摄，行走机器人（100）上设置有投放机构（300）以及排水管道（500），其特征在于：

排水管道（500）包括固定管道（501）以及伸缩管道（502），投放机构（300）与伸缩管道（502）连接，投放机构（300）执行投放工作时，将伸缩管道（502）以垂直于固定管道（501）的状态投放到透水点处；

伸缩管道（502）的端部连接有套管（503），并且套管（503）上设置有配重机构（503a），配重机构（503a）用于将伸缩管道（502）拉伸伸长；

行走机器人（100）上还安装有承托机构（200），承托机构（200）承托有气囊组件（400）；承托机构（200）包括装载架（201），装载架（201）连接在行走机器人（100）上，装载架（201）末端安装有销轴（202），销轴（202）上连接有承托组件（203），承托组件（203）对气囊组件（400）进行承托，销轴（202）上还安装有扭簧（204），扭簧（204）的一端连接在承托组件（203）上，扭簧（204）的另一端连接在装载架（201）上，并且承托组件（203）与销轴（202）转动连接，当承托组件（203）发生转动气囊组件（400）掉落以后通过扭簧（204）的扭力实现复位；

伸缩管道（502）装配有下压机构，下压机构包括连接机构（503b）以及下压板（503c），连接机构（503b）一端连接在套管（503）上，其另一端连接有下压板（503c），并且下压板（503c）抵接在气囊组件（400）的表面；

行走机器人（100）行走至透水点以后气囊组件（400）由于下压机构下压作用从承托机构（200）上脱离。

2.根据权利要求1所述的矿井透水事故应急救援装置，其特征在于：投放机构（300）包括收放线辊（301），收放线辊（301）上连接有牵引索（305），牵引索另一端连接在所述的套管（503）上，收放线辊（301）转动对牵引索（305）进行收放线操作，牵引索（305）对伸缩管道（502）进行牵引。

3.根据权利要求2所述的矿井透水事故应急救援装置，其特征在于：投放机构（300）还包括驱动组件，驱动组件驱使所述的收放线辊（301）转动，驱动组件包括驱动机构以及主动齿轮（303）、从动齿轮（302），从动齿轮（302）装配在收放线辊（301）上，并且从动齿轮（302）转动能够驱使收放线辊（301）转动，驱动机构安装在行走机器人（100）上，驱动机构动力端连接有主动齿轮（303），主动齿轮（303）与从动齿轮（302）相啮合，驱动机构工作驱使主动齿轮（303）以及从动齿轮（302）工作能够带动收放线辊（301）转动进而实现收放线操作。

4.一种如权利要求1所述的矿井透水事故应急救援装置实施的救援方法，其特征在于，包括如下步骤：

行走机器人（100）在导轨上行走至透水地点；

投放机构（300）将排水管道（500）中的伸缩管道（502）以相对固定管道（501）垂直的方式没入到水中，下压机构下压气囊组件（400）使得气囊组件（400）从承托机构（200）上脱离；下压机构的下压方法如下：

下压机构中的下压板（503c）向下移动从而推动气囊组件（400）向下移动使得承托组件（203）转动解除对气囊组件（400）的限制，气囊组件（400）掉落。

5.根据权利要求4所述矿井透水事故应急救援装置实施的救援方法，其特征在于：当气囊组件（400）与承托机构（200）脱离以后，实施以下步骤：

气囊组件（400）对待救援人员实施保护同时排水管道（500）实施排水，或

气囊组件（400）对待救援人员实施保护后通过行走机器人（100）带出矿井后，排水管道（500）实施排水。

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