災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法與流程
2023-05-20 20:32:11 2
本發明涉及煤礦巷道密閉的技術領域，具體涉及一種災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法。
背景技術：
火災、煤塵、衝擊地壓和瓦斯爆炸等危險是礦井常見災害，一旦發生，災害區域擴展快，影響範圍大，直接威脅礦井及其井下工作人員的生命安全，為防止災害的擴大，減少損失，保障救援人員的生命安全，需要快速有效的建立起密閉隔離牆將易自燃區、有害氣體源或瓦斯聚集區進行隔離。目前存在粉煤灰充填的快速密閉、噴塗聚氨脂泡沫堵漏式密閉、採用高壓氣瓶作為氣源的氣囊式快速密閉、降落傘式快速密閉、快速膠體防爆密閉牆等快速密閉技術，這些技術由於密閉形成時間長、漏風率大，在密閉施工過程中需要人工現場操作，密閉高瓦斯火區存在爆炸危險性，無法保證工作人員的生命安全。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提供了一種災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法，在實現巷道快速密閉的整個過程中，可以實現遠距離自動控制，無需人員現場操作，抗衝擊氣囊式密閉方法具有巷道形成密閉時間短、效率高、漏風率小等優點，同時可以承受由爆炸而產生的衝擊波，阻止衝擊波的傳遞。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為：
災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉裝置，包括氣囊、固定器和可以遠程遙控的plc，所述氣囊採用聚醯亞胺薄膜複合高強度玻纖織布作為密閉材料，長寬高為10m×3m×2.5m；固定器通過固定帶與氣囊的上端相連，且固定器與電線相連，氣囊通過進氣管與氣泵相連，通過進水管與水泵相連；所述氣泵通過吸氣管與氮源相連接，所述進氣管、進水管和吸氣管上分別安裝有一個電磁閥；氣囊的一側安裝有氣體壓力傳感器，另一側安裝有安全閥，下端安裝有水位傳感器、排水閥；固定器、電磁閥、氣體壓力傳感器、水位傳感器、水泵、氣泵均通過電線與plc相連接，並均受plc控制。
優選地，所述進氣管採用dn150進氣管，所述進水管採用dn100進水管，
優選地，所述電磁閥採用sh電磁閥.
優選地，所述氣體壓力傳感器採用pt604z氣體壓力傳感器，所述安全閥採用a24y-320p安全閥，排放壓力為30kpa，保證氣囊內壓不會超過30kpa；所述水位傳感器採用xs-pcm280水位傳感器；所述水泵採用isg100-160水泵，功率為15kw、揚程為32m、流量為100m3/h；所述氣泵採用mdl55-2氣泵，功率為55kw、排氣壓力為0.12mpa-0.25mpa、排氣量為21m3/min。
優選地，所述進氣管、進水管、電線通過管卡固定在巷道的上方。
本發明提供了一種災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法，包括如下步驟：
s1、將通過固定器和固定帶將氣囊固定在巷道的上方，並按權利要求1-5任一項所述的結構完成封閉裝置的組裝；
s2、由控制中心發出指令，plc收到指令後通過電線控制固定器釋放固定帶使氣囊的一端自然垂落在巷道地面；
s3、通過plc控制進氣管上的電磁閥和吸氣管上的電磁閥使它們處於打開狀態，同時氣泵啟動，通過進氣管向氣囊輸送氮氣，由氣體壓力傳感器監測氣囊中的氮氣壓力；
s4、當氣囊中的氣體壓力達到30kpa時，plc控制氣泵停止工作、關閉進氣管和吸氣管上的電磁閥，啟動水泵和控制進水管上的電磁閥處於打開狀態使水進入氣囊中，水位傳感器監測氣囊中的水位高度；
s5、當氣囊的氣體壓力超過30kpa時，安全閥自動打開釋放氮氣進入巷道中進而降低了巷道中的氧氣濃度，使氣囊的氣體壓力保持在30kpa；當水位高度達到2.45m時，水泵停止工作，同時進水管上的電磁閥關閉；
s6、災害成功治理後，打開氣囊上的排水閥，排出氣囊中的水和氮氣以實現氣囊的多次利用。
本發明具有以下有益效果：
在實現巷道快速密閉的整個過程中，災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法可以實現遠程自動控制氣囊進行巷道堵漏密閉和抗壓密閉，同時在巷道完全密閉的情況下實現堵漏密閉功能和抗壓密閉功能的遠距離自動切換和操作，無需人員現場操作，氣囊密閉方法同時具有巷道形成密閉時間短、效率高、漏風率小等優點，在5分鐘內氣囊充滿氮氣使氣囊內壓保持在30kpa，完成初次巷道密閉，能有效的防止火區co等有毒有害氣體洩漏及空氣串入火區，氣囊在注水時會釋放出氣囊中的氮氣進入巷道中，進而降低巷道中的氧氣濃度，在氣囊充滿水後可以承受由爆炸而產生的衝擊波，阻止衝擊波的傳遞，有效地縮短火災延續時間、減少事故損失，避免了二次災害的發生，給永久密閉作業人員提供了安全保障。
附圖說明
圖1為本發明專利未使用狀態下的結構示意圖。
圖2為本發明專利使用狀態下的結構示意圖。
圖中：1-巷道；2-氣囊；3-電線；4-固定器；5-固定帶；6-進氣管；7-進水管；8-管卡；9-電磁閥；10-氣體壓力傳感器；11-安全閥；12-水位傳感器；13-排水閥；14-水泵；15-氣泵；16-plc；17-吸氣管；18-氮源。
具體實施方式
為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1-圖2所示，本發明實施例提供了一種災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉裝置，包括氣囊2、固定器4和可以遠程遙控的plc16，所述氣囊2採用聚醯亞胺薄膜複合高強度玻纖織布作為密閉材料，長寬高為10m×3m×2.5m；所述固定器4通過固定帶5與氣囊2相連，且固定器與電線3下端相連，氣囊2通過進氣管6與氣泵15相連，通過進水管7與水泵14相連；所述氣泵15通過吸氣管17與氮源18相連接，所述進氣管6、進水管7和吸氣管17上分別安裝有一個電磁閥9；氣囊2的一側安裝有氣體壓力傳感器10，另一側安裝有安全閥11，下端安裝有水位傳感器12、排水閥13；所述的水位傳感器12是用於測量氣囊2中水的高度；所述的排水閥13在手動打開的情況下可以排出氣囊2的水和氮氣，在煤礦災害成功治理後，釋放出氣囊2中的水和氮氣，氣囊2可以重複多次利用；固定器4、電磁閥9、氣體壓力傳感器10、水位傳感器12、水泵14、氣泵15均通過電線3與plc16相連接，並均受plc16控制。
所述進氣管6採用dn150進氣管，所述進水管7採用dn100進水管，
所述電磁閥9採用sh電磁閥.
所述氣體壓力傳感器10採用pt604z氣體壓力傳感器，所述安全閥11採用a24y-320p安全閥，排放壓力為30kpa，保證氣囊2內壓不會超過30kpa；所述水位傳感器採用xs-pcm280水位傳感器；所述水泵14採用isg100-160水泵，功率為15kw、揚程為32m、流量為100m3/h；所述氣泵15採用mdl55-2氣泵，功率為55kw、排氣壓力為0.12mpa-0.25mpa、排氣量為21m3/min。
所述進氣管6、進水管7、電線3通過管卡8固定在巷道1的上方。
本發明實施例提供了一種災變環境下煤礦巷道遠程自動控制的抗衝擊氣囊式封閉方法，包括如下步驟：用固定器4和固定帶5將氣囊2固定在巷道1的上方，如圖1所示。在使用本發明專利時，由控制中心發出指令，plc16收到指令後通過電線3控制固定器4釋放固定帶5使氣囊2的一端自然垂落在巷道1地面，如圖2所示。plc16通過電線3控制進氣管6上的電磁閥9和吸氣管17上的電磁閥9使它們處於打開狀態，同時plc16控制氣泵15啟動，通過進氣管6向氣囊2輸送氮氣，由氣體壓力傳感器10監測氣囊2中的氮氣壓力。當氣囊2中的氣體壓力達到30kpa時，plc16控制氣泵15停止工作、關閉進氣管6和吸氣管17上的電磁閥9，啟動水泵14和控制進水管7上的電磁閥9處於打開狀態使水進入氣囊中，水位傳感器12監測氣囊2中的水位高度。當氣囊2的氣體壓力超過30kpa時，安全閥11自動打開釋放氮氣進入巷道中進而降低了巷道中的氧氣濃度，使氣囊2的氣體壓力保持在30kpa。當水位高度達到2.45m時，水泵14停止工作，同時進水管7上的電磁閥9關閉。在災害成功治理後，可以打開氣囊2上的排水閥13，排出氣囊2中的水和氮氣以便本發明專利多次利用。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。