煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置的製作方法

2023-09-20 05:06:35 2

專利名稱：煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體反衝式快速阻爆裝置。
背景技術：
瓦斯煤塵爆炸是煤炭生產行業亟待解決的重大安全問題，開展對其預防和控制的 研究工作十分必要。「六五」以來，我國研製成功並在煤礦企業中應用的系列隔爆、抑爆裝 置，根據抑爆方式的不同，可分為被動式抑爆和自動式抑爆兩大類。煤礦企業採用的被動式阻隔爆技術主要有隔爆水槽、水袋和巖粉棚等。其原理是 利用爆炸衝激波自身的能量作用於預先設置在爆炸傳播通道中的抑爆劑，形成一定區段的 抑爆帶，撲滅隨後到達的傳播火焰，同時耗散衝激波能量，防止形成過高壓力，達到抑爆的 目的。大量事故分析表明這些措施在事故發生時不能有效的發揮作用。例如水槽的水分 容易蒸發、缺失，需要經常衝水、換水，增加了工人的工作量。尤其是在風量大、氣溫高的採 區，水中易混入礦塵，造成滅火水霧因水量不足而不能有效隔斷爆炸火焰的傳播。回採巷道 水袋棚，按設計規定應該採用脫鉤吊掛的方式，但實際應用中的水袋棚卻多用鐵絲拴在梁 上，使得這一被動形式的隔爆設施在動作時霧化不充分，大大降低了隔爆效果。此外，如果 阻隔爆裝置的動作壓力過低，即靈敏度過高，則爆炸火焰到達，距離阻隔爆裝置較遠處，前 驅壓力波的較低衝擊壓力會使阻隔爆裝置開始動作，在火焰到達前就釋放出了抑制劑，這 樣在火焰到達阻隔爆裝置位置時，由於抑制劑已被提前釋放，且因重力作用大部分已沉落 在巷道的底板上，只剩下懸浮在空間中濃度較低的抑制劑。雖然含有抑制劑的瓦斯氣體可 能超出了爆炸極限，但由於爆炸火焰具有較高的內聚力和較好的整體性，火焰仍可能在巨 大的爆炸產物壓力的推動下，穿過該區域並引爆前面的瓦斯混合氣體而繼續向前傳播，阻 隔爆裝置起不到相應的作用。如果阻隔爆裝置的動作壓力高於前驅壓力波的壓力，或阻隔 爆裝置的動作延遲時間超過了火焰到達裝置所需的時間。其釋放的抑制劑就會降落在火焰 區後部，甚至落在火焰區之後，則未受到抑制劑影響的火焰前部就會繼續向前傳播，阻隔爆 裝置失去阻隔爆作用。自動式抑爆技術原理是通過傳感器等敏感原件及時探測爆炸信號，並通過控制單 元快速觸發抑爆劑噴灑裝置動作，以高壓引射或爆炸噴灑等方式噴灑抑爆劑，撲滅火焰或 衰減爆炸衝激波，完成抑爆。然而對於爆轟式的高速傳播過程，若依然採用上述自動式抑爆 技術，則要求有靈敏度更高的閥門和更有效的抑爆劑，在易發生瓦斯爆炸的巷道沿線建立 一系列的抑爆劑噴射裝置，通過電子控制的高靈敏度閥門與巷道相通。一旦在某處出現爆 炸，其上遊和下遊的閥門隨即自動開啟，抑爆劑噴入巷道，抑制爆炸的蔓延。在現階段，即使 技術上能滿足要求，其昂貴的成本也會使絕大多數使用單位望而卻步，在煤礦企業現有條 件下更是不可能實現。自動式抑爆技術同樣存在難精確的控制火焰波和衝擊波到達時間問 題，阻隔爆裝置起到阻隔爆作用條件有限。由此可見，現有被動式抑爆設施和自動式抑爆設施由於受到井下環境的限制，出 現了各種未預期的問題，尤其對弱爆炸(壓力低)和較強的爆炸(壓力高)抑爆效果極不理想，影響了瓦斯爆炸控制技術的可靠性。另外，現有的被動式抑爆設施和自動式抑爆均為 一次性抑爆裝置，不具備重複作用性，對井下爆炸後的二次爆炸或多次爆炸事故失去抑爆 作用。

發明內容
本發明是為了解決現有的煤礦採掘工作面內無法有效的阻止爆炸產生的衝擊波 及火焰的問題，從而提供一種煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置。煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，它包括支撐框架、阻爆門、阻爆板、兩 扇阻爆窗、橫梁、豎懸梁、電磁銜鐵、彈簧和控制系統，支撐框架通過橫梁分為上、下兩個部 分，阻爆板的左側邊固定在支撐框架下部分的左側邊上，所述阻爆板的右側邊、橫梁和支撐 框架的右側邊形成門框，阻爆門與所述門框鉸接；豎懸梁的頂端與支撐框架頂端下沿的中 部活動連接，豎懸梁的另一端與橫梁的上表面接觸；支撐框架的上部分通過豎懸梁分為左、 右兩個部分，所述兩扇阻爆窗分別鉸接在豎懸梁的左、右兩側；且其鉸接件上設置有電磁銜 鐵和彈簧；控制系統包括控制模塊、紫外線感應器和氣體產生裝置，紫外線感應器的感應信 號輸出端與控制模塊的感應信號輸入端連接，控制模塊的控制信號輸出端與氣體產生裝置 的控制信號輸入端連接；所述氣體產生裝置設置在阻爆門開啟面處。有益效果本發明在爆炸發生時，阻爆門和阻爆窗同時關閉，能夠有效地阻止爆炸 產生的爆炸波及火焰。並且可以將多個阻爆裝置分別設置在煤礦井下巷道的不同部位從而 實現聯合阻爆，阻隔爆效果更好。本發明具有阻爆門和阻爆窗的閉合動作快速，阻隔爆性能 強的優點。


圖1是本發明的結構示意圖2是本發明的控制部分的原理示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1和圖2說明本具體實施方式
，煤礦採掘工作面氣體反衝 式快速阻爆裝置，它包括支撐框架1、阻爆門2、阻爆板3、兩扇阻爆窗4、橫梁5、豎懸梁6、電 磁銜鐵14、彈簧15和控制系統，支撐框架1通過橫梁5分為上、下兩個部分，阻爆板3的左 側邊固定在支撐框架1下部分的左側邊上，所述阻爆板3的右側邊、橫梁5和支撐框架1的 右側邊形成門框，阻爆門2與所述門框鉸接；豎懸梁6的頂端與支撐框架1頂端下沿的中部 活動連接，豎懸梁6的另一端與橫梁5的上表面接觸；支撐框架1的上部分通過豎懸梁6分 為左、右兩個部分，所述兩扇阻爆窗4分別鉸接在豎懸梁6的左、右兩側；且其鉸接件上設置 有電磁銜鐵14和彈簧15 ；控制系統包括控制模塊11、紫外線感應器12和氣體產生裝置13， 紫外線感應器12的感應信號輸出端與控制模塊11的感應信號輸入端連接，控制模塊11的 控制信號輸出端與氣體產生裝置13的控制信號輸入端連接；所述氣體產生裝置13固定在 阻爆門2開啟面處，可以設置在阻爆門2開啟面側的巷道壁上。電磁銜鐵14用於控制彈簧15保持壓縮狀態。本實施方式在使用時，通過多個固定件16固定在煤礦井下的巷道中。
本實施方式中的彈簧15套在豎懸梁6上，當兩扇阻爆窗4開啟時，兩扇阻爆窗4 的開啟面將彈簧15壓縮，彈簧15的兩端展開搭接在阻爆窗4的開啟面上。阻爆門2與門 框的鉸接件上也設置有電磁銜鐵14和彈簧15，彈簧15的一端搭接在阻爆門2的開啟面上， 另一端搭接在阻爆門2側面的巷道壁上。當阻爆期間發生爆炸時，紫外線感應器12接收信 號，並將信號傳輸給控制模塊11，控制儀控制電磁銜鐵開關14失去磁性，彈簧15恢復伸長 使阻爆窗4和阻爆門2快速閉合，同時控制模塊11將信息傳遞給氣體產生裝置13，驅動氣 體產生裝置13中的燃氣劑迅速釋放出大量的氣體，進行氣體動力作用，使阻爆門2快速閉 合，撞擊防撞襯墊7，此時完成一次氣體反衝式快速阻爆裝置動作。阻爆過程前，若有絞車或 人員通過，紫外線感應器12接收到信號並傳遞給控制模塊11使產氣裝置處於不爆狀態，阻 爆門2仍處於原狀態，當絞車通過後，紫外線感應器12再次接收信號，並再次發給控制模塊 11，控制模塊11控制氣體產生裝置13進行氣體動力作用，驅動阻爆門2快速閉合，從而完 成一次避危險阻爆動作。本實施方式中對弱爆炸(壓力低)和較強的爆炸(壓力高)抑爆效果均很理想， 提高了瓦斯爆炸控制技術的可靠性。並且本發明對井下爆炸後的二次爆炸或多次爆炸事故 仍然具有抑爆作用。
具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的煤礦採掘工作面氣體 反衝式快速阻爆裝置的區別在於，阻爆門2由泡沫陶瓷基層21和鐵絲網層22組成，所述鐵 絲網層22覆蓋並固定在泡沫陶瓷基層21的內、外兩個面上。本實施方式中，阻爆板3與阻爆門2的材料相同。本實施方式中煤礦瓦斯、煤塵自動阻隔爆裝置的作用是消除瓦斯、煤塵爆炸時的 火焰鋒面高溫灼燒、衝擊波超壓破壞和井巷有毒有害氣體的危害和影響，同時應具備重複 作用及使用性，能夠對井下爆炸後的二次爆炸或多次爆炸發揮阻隔爆作用。鑑於泡沫陶瓷 具有火焰淬熄作用和衝擊波消減作用，因此利用其特點進行阻隔瓦斯爆炸火焰和衝擊波的 傳播。將爆炸火焰抑制在爆炸局部區域內，防止災害擴大。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
一或二所述的煤礦採掘工作面 氣體反衝式快速阻爆裝置的區別在於，它還包括N個防撞襯墊7，所述N個防撞襯墊7分布 並固定在阻爆板3的右側邊上，所述N為正整數。本實施方式中的防撞襯墊7為紫銅防撞襯墊。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
三所述的煤礦採掘工作面氣體 反衝式快速阻爆裝置的區別在於，它還包括可前後擺動的擺動電機19，所述可前後擺動的 擺動電機19的擺動軸與豎懸梁6接觸；所述可前後擺動的擺動電機19的控制信號輸入端 與控制模塊11的控制信號輸出端連接。本實施方式中所述的可前後擺動的擺動電機19制動豎懸梁上下動作，使支撐框 架1的上部實現全開啟，方便大型設備的運輸。
具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二或四所述的煤礦採掘工 作面氣體反衝式快速阻爆裝置的區別在於，它還包括限位開關20，所述限位開關20設置在 阻爆門2的開啟路徑上，所述限位開關20的限位信號輸出端與控制模塊11的限位信號輸 入端。
具體實施方式
六、本具體實施方式
與具體實施方式
五所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置的區別在於，它還包括兩個鎖緊插銷，所述橫梁5上開有兩個通孔，所 述兩個通孔分別位於豎懸梁6的兩側，兩個鎖緊插銷18的末端分別穿過兩個通孔將橫梁5 鎖緊在兩個阻爆窗4的下沿。橫梁5為能夠從中間拆分成兩部分的結構。本實施方式中，橫梁5還可以上設有控制按鈕，用於控制阻爆窗的開啟動或關閉 狀態。本實施方式中，當運輸大型機件時，將橫梁5上的鎖緊插銷18打開，將限位橫梁5 從中間拆開，並展開置於巷道壁一側，所述兩個鎖緊插銷18可以系在一根拉繩上，通過拉 繩拉動，使兩個鎖緊插銷18脫落。根據需要使擺動電機19控制豎梁6向上運動，使支撐框 架1的上部完全打開，保證大型機件通過。
具體實施方式
七、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二、四或六所述的煤礦採掘 工作面氣體反衝式快速阻爆裝置的區別在於，它還包括可伸縮密封裝置17，所述可伸縮密 封裝置17設置在支撐框架1的上。本實施方式用於在密封框架1與巷道接觸邊緣的空隙，以免爆炸時有火焰通過。
具體實施方式
八、本具體實施方式
與具體實施方式
七所述的煤礦採掘工作面氣體 反衝式快速阻爆裝置的區別在於，阻爆窗4中上開有風筒口 8，用於風筒的通過。
具體實施方式
九、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二、四、六或八所述的煤礦 採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置的區別在於，阻爆板3上開有M個管線通過孔9，所述 M為正整數。本實施方式中，根據需要開設有多個管線通過孔9，用於巷道內的管線的通過。
具體實施方式
十、本具體實施方式
與具體實施方式
九所述的煤礦採掘工作面氣體 反衝式快速阻爆裝置的區別在於，阻爆板3上開有開切通口 10。
權利要求
1.煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵是它包括支撐框架(1)、阻爆門 ⑵、阻爆板(3)、兩扇阻爆窗(4)、橫梁(5)、豎懸梁(6)、電磁銜鐵(14)、彈簧(15)和控制 系統，支撐框架(1)通過橫梁( 分為上、下兩個部分，阻爆板(3)的左側邊固定在支撐框 架(1)下部分的左側邊上，所述阻爆板(3)的右側邊、橫梁( 和支撐框架(1)的右側邊形 成門框，阻爆門( 與所述門框鉸接；豎懸梁(6)的頂端與支撐框架(1)頂端下沿的中部 活動連接，豎懸梁(6)的另一端與橫梁(5)的上表面接觸；支撐框架(1)的上部分通過豎 懸梁(6)分為左、右兩個部分，所述兩扇阻爆窗(4)分別鉸接在豎懸梁(6)的左、右兩側；且 其鉸接件上設置有電磁銜鐵(14)和彈簧(1 ；控制系統包括控制模塊(11)、紫外線感應器 (12)和氣體產生裝置(13)，紫外線感應器(1 的感應信號輸出端與控制模塊(11)的感應 信號輸入端連接，控制模塊(11)的控制信號輸出端與氣體產生裝置(1 的控制信號輸入 端連接；所述氣體產生裝置(13)設置在阻爆門(2)開啟面處。
2.根據權利要求1所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於阻爆 門O)由泡沫陶瓷基層和鐵絲網層0 組成，所述鐵絲網層0 覆蓋並固定在泡沫 陶瓷基層的內、外兩個面上。
3.根據權利要求1或2所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於 它還包括N個防撞襯墊(7)，所述N個防撞襯墊(7)分布並固定在阻爆板(3)的右側邊上， 所述N為正整數。
4.根據權利要求3所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於它還 包括可前後擺動的擺動電機(19)，所述可前後擺動的擺動電機(19)的擺動軸與豎懸梁(6) 接觸；所述可前後擺動的擺動電機(19)的控制信號輸入端與控制模塊(11)的控制信號輸 出端連接。
5.根據權利要求1、2或4所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在 於它還包括限位開關(20)，所述限位開關OO)設置在阻爆門(2)的開啟路徑上，所述限位 開關OO)的限位信號輸出端與控制模塊(11)的限位信號輸入端。
6.根據權利要求5所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於它還 包括兩個鎖緊插銷，所述橫梁( 上開有兩個通孔，所述兩個通孔分別位於豎懸梁(6)的兩 側，兩個鎖緊插銷的末端分別穿過兩個通孔將橫梁( 鎖緊在兩個阻爆窗(4)的下沿。
7.根據權利要求1、2、4或6所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵 在於它還包括可伸縮密封裝置(17)，所述可伸縮密封裝置(17)設置在支撐框架(1)上。
8.根據權利要求7所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於阻爆 窗中上開有風筒口(8)。
9.根據權利要求1、2、4、6或8所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特 徵在於阻爆板(3)上開有M個管線通過孔(9)，所述M為正整數。
10.根據權利要求9所述的煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，其特徵在於阻 爆板⑶上開有開切通口(10)。
全文摘要
煤礦採掘工作面氣體反衝式快速阻爆裝置，涉及一種氣體反衝式快速阻爆裝置。它解決現有的煤礦採掘工作面內無法有效的阻止爆炸產生的衝擊波及火焰的問題。它設置有阻爆門和兩扇阻爆窗，在發生爆炸時，通過控制系統控制阻爆門和兩扇阻爆窗閉合，從而起到阻隔爆炸的效果。本發明型適用於煤礦的巷道中。
文檔編號E21F17/12GK102061929SQ20101055316
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者姜天文, 孫建華, 張錦鵬, 李萬武, 李豔霞, 舒彥民, 趙建華, 趙益, 邢書仁, 魏春榮 申請人:黑龍江科技學院