一種煤礦安全氣囊的製作方法

2023-06-04 11:17:46 1

一種煤礦安全氣囊的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤礦安全氣囊裝置，適用於煤礦瓦斯爆炸、突出、冒頂等事故中礦工的生命安全保護。其中，呼吸內囊與呼吸裝置相連接，定位器放置於呼吸內囊外部，外囊由呼吸內囊外層、若干緩衝氣囊、可伸縮金屬骨架和外層保護層構成，氣體發生器放置於緩衝氣囊外部的內囊中，手動開關和感應器與氣體發生器相連，排氣閥設置在緩衝氣囊上，外囊的外層保護層上設有弧形拉鏈入口，可伸縮金屬骨架與外層保護層相連。本發明的煤礦安全氣囊可進行有效的煤與瓦斯爆炸、突出、冒頂等礦井事故後的人員避險，是礦工在危急情況下採取的有效避災措施，減少人員傷亡，為礦山應急救援贏取寶貴時間。
【專利說明】一種煤礦安全氣囊

【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦煤與瓦斯突出、頂板冒落、水災等災害發生後人身安全的保護，具體涉及一種煤礦安全氣囊。

【背景技術】
[0002]目前，我國的煤礦以井工開採為主，在生產過程中主要存在著水災、火災、瓦斯、礦塵以及頂板等災害。據統計目前受水害威脅的國有重點礦井佔國有重點礦井總數的48%以上。礦井瓦斯也是威脅我國煤礦安全生產的主要因素之一，據統計煤礦瓦斯事故佔礦井重特大事故的比例較大，2004至2009年期間共發生煤礦特別重大事故13起，死亡1587人，其中瓦斯事故死亡1227人，佔77.32% ;事故統計同時表明約有80%的人員傷亡並非災害發生瞬間發生，而是由於災區人員呼吸了災區的有害氣體導致。因此，保障事故發生後災區波及人員的安全，降低事故的人員傷亡，具有重要的現實意義。
[0003]傳統的礦井災害發生後的人員救助設備主要是自救器和各種救生艙(避難峒室)，自救器能保證事故發生後人員在約30分時間內的呼吸用氧，一般為人員穿越災區時隨身攜帶和使用，不能用於災區被困人員的長期使用。救生艙主要有可移動式救生艙和固定式救生艙，它們主要包括後艙體部件、中間艙體部件和前艙體部件等。可移動式救生艙一般在救生艙的底部安裝有軌輪機構，可在一定的範圍內移動，但由於其一般體積較大且不可伸縮，工作場所為了安裝可移動式救生艙一般需要掘進專用的峒室，無峒室時可安裝在巷道內，但嚴重影響巷道的行人和通風斷面，且由於可移動式救生艙體大和量重，移動不方便，在使用中受到限制。固定式救生艙移動一次要花費大量的人力物力，安裝後一般不移動。雖然救生艙能夠為艙內人員提供一個相對安全的生存條件，但或佔用工作空間或需要掘進專門的放置空間，並且移動不便，造價普遍較高。避難峒室一般為專門的峒室，需要掘進專門巷道，造價高且不能移動。


【發明內容】

[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種煤礦安全氣囊，其在未發生事故前體積小，重量輕，移動方便，既可放置於事故多發地區，也可根據實際需要在巷道進行任意設置，不影響巷道的行人和通風斷面，可以為煤與瓦斯爆炸、突出、冒頂等礦井事故的遇險人員提供避難空間，最大限度的減少人員傷亡，為礦山應急救援贏取寶貴時間。此外，本發明結構簡單，操作簡便，成本較低，便攜性好，重量輕，定位準確，自動化程度高。
[0005]為了達到解決上述技術問題的目的，本發明採用以下技術方案予以實現:
[0006]一種煤礦安全氣囊，分為內囊和外囊結構，包括氣體發生器(1)、定位器(2)，呼吸內囊(3)、緩衝氣囊(4)、外層保護層(5)、手動開關(6)、弧形拉鏈(7)、排氣閥(8)、呼吸裝置(9)、可伸縮金屬骨架(10)、感應器(11)，其特徵在於:內囊和外囊分別為球形結構，所述呼吸裝置(9)位於所述呼吸內囊(3)上並於之連通，所述定位器(2)位於所述呼吸內囊(3)外部，且位於所述緩衝氣囊(4)之間，外囊由所述呼吸內囊(3)外層、數個緩衝氣囊(4)、與所述緩衝氣囊(4)相接觸起支撐作用的可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)構成；其中，所述緩衝氣囊(4)和所述可伸縮金屬骨架(10)均處於所述外層保護層(5)內部，所述緩衝氣囊(4)呈橢球狀結構且各緩衝氣囊(4)相互連接，所述可伸縮金屬骨架(10)呈立方體框架結構且各支撐邊框相連接處設有球形節點，所述呼吸內囊(3)呈球狀結構，所述緩衝氣囊(4)與所述呼吸內囊(3)相連接，所述氣體發生器(I)分別位於所述緩衝氣囊(4)和所述呼吸內囊(3)內部，所述感應器(11)位於所述氣囊外側，通過連接線路與氣囊的氣體發生器(I)相連，手動開關設置在煤礦巷道所述氣囊設置點周圍，通過電路與氣囊的氣體發生器(I)相連，所述排氣閥(8)與所述緩衝氣囊(4)數量相同，並一對一地設置在所述緩衝氣囊(4)內部緊貼其內壁，所述弧形拉鏈(7)開口位於所述外層保護層(5)上，所述氣囊膨脹時，所述可伸縮金屬骨架(10)的邊框節點與所述外層保護層(5)相銜接作為支撐骨架。
[0007]所述的呼吸內囊(3)由緩衝氣囊⑷包圍，呼吸內囊(3)內部為壓縮氧氣，可為呼吸裝置(9)提供氧氣，供進入外囊人員呼吸，且能承受來自外部的壓力。
[0008]所述的外囊由呼吸內囊(3)外層、一組緩衝氣囊⑷、可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)組成，外形為球形結構，用於災害發生後有效的承受瓦斯爆炸衝擊波以及煤與瓦斯突出和冒頂的撞擊，氣囊衝氣膨脹後為球形結構，受到衝擊後可以沿巷道滾動，有效減小壓力。
[0009]所述的定位器⑵位於呼吸內囊(3)外部並與可伸縮金屬骨架(10)相連，用於災害發生後對遇險工人進行準確定位。
[0010]所述的排氣閥(8)為一種單向閥，位於緩衝氣囊(4)上，防止緩衝氣囊(4)受壓過大炸裂對氣囊內避險人員造成傷害，排氣閥(8)排出的氣體位於緩衝氣囊(4)和外層保護層(5)之間，有效減小緩衝氣囊(4)的受力不均勻。
[0011]所述的可伸縮金屬骨架(10)固定於外層保護層(5)內部，外層保護層(5)受緩衝氣囊(4)膨脹帶動張開時，帶動可伸縮金屬骨架(10)張開，可伸縮金屬骨架(10)張開後為剛性正方體結構，可有效的承受外界壓力，避免氣囊受壓過大而破裂。
[0012]所述氣體發生器⑴由氮化鈉加氧化劑和壓縮氮氣構成。
[0013]所述的感應器(11)位於外層保護層(5)外部，可感應瓦斯爆炸產生的衝擊波，並將信號傳遞給氣體發生器(I)，使氣體發生器(I)產生氣體膨脹緩衝氣囊(4)。
[0014]所述的手動開關(6)與氣體發生器(I)連接，在感應器(11)失靈或需要手動開啟煤礦安全氣囊時，成功開啟並使氣囊展開。
[0015]所述的弧形拉鏈(7)位於外層保護層(5)上，且拉鏈弧形與所述緩衝氣囊(4)的外層弧度相應，工人遇緊急情況後可通過弧形拉鏈(7)進入煤礦安全氣囊中，然後將拉鏈拉上，從而可以與外界隔絕。
[0016]本發明的有益效果是:結構簡單，操作簡便，成本較低，重量輕，便攜性好，定位準確，自動化程度高，其可以廣泛用於煤與瓦斯爆炸、突出、冒頂等礦井事故發生後人員的避險，減少人員傷亡，為礦山應急救援贏取寶貴時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為保護氣囊的透視圖；
[0018]圖2為保護氣囊的正視圖；
[0019]圖3為保護氣囊的剖面圖；
[0020]圖4為保護氣囊的弧形拉鏈示意圖；
[0021]圖5為保護氣囊在巷道內的布置示意圖。
[0022]圖中，1-氣體發生器，2-定位器，3-呼吸內囊，4-緩衝氣囊，5-外層保護層，6_手動開關，7-弧形拉鏈，8-排氣閥，9-呼吸裝置，10-可伸縮金屬骨架，11-感應器。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。
[0024]如圖1-5所示，本發明的煤礦安全氣囊，呼吸裝置(9)置於呼吸氣囊(3)上，呼吸內囊(3)內部為壓縮氧氣，定位器(2)放置於呼吸內囊(3)外部，外囊由呼吸內囊(3)外層、可伸縮金屬骨架(10)、若干緩衝氣囊(4)和外層保護層(5)構成，外囊內包含若干緩衝氣囊(4)，緩衝氣囊(4)與呼吸內囊(3)相連接，氣體發生器(I)放置於緩衝氣囊(4)內部，感應器(11)與氣體發生器(I)相連，手動開關(6)與氣體發生裝置(I)相連，排氣閥(8)設置在緩衝氣囊(4)上，緩衝氣囊(4)與外層保護層(5)相連接，外層保護層(5)上設有弧形拉鏈(7)，外層保護層(5)與可伸縮金屬骨架(10)相連。
[0025]呼吸內囊(3)為避險人員提供氧氣，且能承受來自外部的壓力，確保進入煤礦安全氣囊的人員安全，等待救援。
[0026]定位器(2)位於呼吸內囊(3)外部，用於災害發生後對遇險工人進行準確定位，為應急救援提供可靠資料。
[0027]裝置工作時，外層保護層(5)由衝滿氣體的緩衝氣囊(4)和可伸縮金屬骨架(10)支撐，外形為球形結構，災害發生後可有效的承受瓦斯爆炸衝擊波以及煤與瓦斯突出、冒頂等撞擊，另外，球形結構受到衝擊後可以沿巷道滾動，有效減小了承壓。
[0028]感應器(11)位於外層保護層(5)外部，可迅速感應瓦斯爆炸產生的衝擊波，並將信號傳遞給氣體發生器(I)，使氣體發生器(I)產生氣體，緩衝氣囊(4)膨脹。
[0029]氣體發生器(I)由氮化鈉加氧化劑和壓縮氮氣構成。氮化鈉加氧化劑反應生成氮氣流，同時釋放壓縮氮氣，使緩衝氣囊(4)快速膨脹。
[0030]緩衝氣囊(4)支撐外層保護層(5)，緩衝氣囊(4)自身為橢球狀結構，用於緩衝外囊承受的巨大壓力，且緩衝氣囊(4)數量較多，即使出現個別失效情況，其他的緩衝氣囊
(4)也可以有效支撐。
[0031]排氣閥(8)位於緩衝氣囊(4)上，防止緩衝氣囊(4)受壓過大炸裂而對避險工人造成傷害，排氣閥(8)是一種單向閥，可保證緩衝氣囊(4)內的壓力不超過某一定值。防止緩衝氣囊(4)受壓過大炸裂，導致遇險工人受到傷害。
[0032]可伸縮金屬骨架(10)固定於外層保護層(5)內部，隨緩衝氣囊⑷的膨脹可伸縮金屬骨架(10)張開，從而使氣囊可以有效的承受外界壓力，避免氣囊受壓過大而破裂。
[0033]弧形拉鏈(7)位於外層保護層(5)上，工人遇緊急情況可通過弧形拉鏈(7)進入煤礦安全氣囊中，然後將拉鏈拉上，從而可以與外界隔絕。
[0034]氣體發生器(I)由氮化鈉加氧化劑和壓縮氮氣構成。使氮化鈉加氧化劑反應生成氮氣流，同時釋放壓縮氮氣，使緩衝氣囊(4)快速膨脹，這種氣體生成裝置是一種目前已經成熟且應用廣泛的技術。
[0035]感應器(11)位於外層保護層(5)外部，可迅速感應瓦斯爆炸產生的衝擊波，並將信號傳遞給氣體發生器(I)，使氣體發生器(I)開始工作，使氣囊開始膨脹。
[0036]手動開關(6)在感應器(11)失靈時可以開啟氣體發生器(I)使氣囊展開。
[0037]本發明的工作原理是:
[0038]首先需要了解礦井煤與瓦斯爆炸、突出、冒頂等礦井事故的可能發生地點，在事故易發生地點放置煤礦安全氣囊，每個氣囊可供一名人員避險使用；當事故發生時，感應器
(11)將感應信號迅速傳遞給氣體發生器(I)上，使緩衝氣囊(4)膨脹並作用於可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)上，導致可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)展開，進氣囊入工作狀態。如果感應器失靈時，使用手動開關出)，使氣囊進入工作狀態。遇險工人從弧形拉鏈(7)進入氣囊內部，然後立即拉上拉鏈，戴上呼吸裝置(9)，抱住呼吸內囊(3)，當礦井災害形成的外力過大時，緩衝氣囊(4)和呼吸內囊(3)可緩衝外力對人的傷害，從而保護人員。同時定位器(2)發出位置信息，等待救援。如果等待救援中，當礦井災害形成的外力過大時，排氣閥(8)自動打開，放出氣體，當壓力減低到一定程度時，排氣閥(8)關閉。呼吸內囊(3)外部設有呼吸裝置(9)，可供避險人員氧氣。
[0039]上述實施例為本發明的較佳實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種煤礦安全氣囊，分為內囊和外囊結構，包括氣體發生器(1)、定位器(2)，呼吸內囊(3)、緩衝氣囊(4)、外層保護層(5)、手動開關￠)、弧形拉鏈(7)、排氣閥(8)、呼吸裝置(9)、可伸縮金屬骨架(10)、感應器(11)，其特徵在於:內囊和外囊分別為球形結構，所述呼吸裝置(9)位於所述呼吸內囊(3)上並於之連通，所述定位器(2)位於所述呼吸內囊(3)外部，且位於所述緩衝氣囊(4)之間，外囊由所述呼吸內囊(3)外層、數個緩衝氣囊(4)、與所述緩衝氣囊(4)相接觸起支撐作用的可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)構成；其中，所述緩衝氣囊(4)和所述可伸縮金屬骨架(10)均處於所述外層保護層(5)內部，所述緩衝氣囊(4)呈橢球狀結構且各緩衝氣囊(4)相互連接，所述可伸縮金屬骨架(10)呈立方體框架結構且各支撐邊框相連接處設有球形節點，所述呼吸內囊(3)呈球狀結構，所述緩衝氣囊(4)與所述呼吸內囊(3)相連接，所述氣體發生器(I)分別位於所述緩衝氣囊(4)和所述呼吸內囊(3)內部，所述感應器(11)位於所述氣囊外側，通過連接線路與氣囊的氣體發生器(I)相連，手動開關設置在煤礦巷道所述氣囊設置點周圍，通過電路與氣囊的氣體發生器(I)相連，所述排氣閥(8)與所述緩衝氣囊(4)數量相同，並一對一地設置在所述緩衝氣囊(4)內部緊貼其內壁，所述弧形拉鏈(7)開口位於所述外層保護層(5)上，所述氣囊膨脹時，所述可伸縮金屬骨架(10)的邊框節點與所述外層保護層(5)相銜接作為支撐骨架。
2.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的呼吸內囊(3)由緩衝氣囊(4)包圍，呼吸內囊(3)內部為壓縮氧氣，可為呼吸裝置(9)提供氧氣，供進入外囊人員呼吸。
3.根據權利要求2所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的外囊由呼吸內囊(3)外層、數個緩衝氣囊(4)、可伸縮金屬骨架(10)和外層保護層(5)組成，外形為球形結構，用於災害發生後有效的承受瓦斯爆炸衝擊波以及煤與瓦斯突出和冒頂的撞擊，氣囊衝氣膨脹後為球形結構，受到衝擊後可以沿巷道滾動，有效減小壓力。
4.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的定位器(2)位於呼吸內囊(3)外部並與可伸縮金屬骨架(10)相連，用於災害發生後對遇險工人進行準確定位。
5.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的排氣閥(8)為一種單向閥，位於緩衝氣囊(4)上，防止緩衝氣囊(4)受壓過大炸裂對氣囊內避險人員造成傷害，排氣閥(8)排出的氣體位於緩衝氣囊(4)和外層保護層(5)之間，有效減小緩衝氣囊(4)的受力不均勻。
6.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的可伸縮金屬骨架(10)固定於外層保護層(5)內部，外層保護層(5)受緩衝氣囊(4)膨脹帶動張開時，帶動可伸縮金屬骨架(10)張開，可伸縮金屬骨架(10)張開後為剛性正方體結構，可有效的承受外界壓力，避免氣囊受壓過大而破裂。
7.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述氣體發生器(I)由氮化鈉加氧化劑和壓縮氮氣構成。
8.根據權利要求7所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的感應器(11)位於外層保護層(5)外部，可感應瓦斯爆炸產生的衝擊波，並將信號傳遞給氣體發生器(1)，使氣體發生器(I)產生氣體膨脹緩衝氣囊(4)。
9.根據權利要求8所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的手動開關(6)與氣體發生器(I)連接，在感應器(11)失靈或需要手動開啟煤礦安全氣囊時，成功開啟並使氣囊展開。
10.根據權利要求1所述的一種煤礦安全氣囊，其特徵在於:所述的弧形拉鏈(7)位於外層保護層(5)上，且拉鏈弧形與所述緩衝氣囊(4)的外層弧度相應，工人遇緊急情況後可通過弧形拉鏈(7)進入煤礦安全氣囊中，然後將拉鏈拉上，從而可以與外界隔絕。
【文檔編號】E21F11/00GK104481583SQ201410756716
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】趙發軍, 劉泉, 候斌, 雷文杰, 王東升, 候奧龍, 張升 申請人:河南理工大學