專利名稱：全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦安全生產(chǎn)預(yù)警防災(zāi)技術(shù)，具體地說是一種預(yù)警、預(yù)防和搶險為一體的煤礦瓦斯全自動預(yù)警防爆系統(tǒng)。
2、背景技術(shù)地下開采的煤礦由于煤層賦存條件及礦山生產(chǎn)條件限制，均存在瓦斯突出、瓦斯爆炸、煤塵爆炸的災(zāi)害危險。瓦斯是井下可爆可燃有害氣體的總稱，主要成分是甲烷，又稱沼氣。瓦斯是一種天然的與煤共生的可燃?xì)怏w(如天然氣、煤層氣)，我國煤炭部門稱之為煤層瓦斯，即貯存在地下煤層中的天然氣。瓦斯突出是指隨著煤礦開采深度的增加、瓦斯含量的增加，軟弱煤層突破抵抗線，瞬間釋放大量瓦斯和煤層氣而造成的一種地質(zhì)災(zāi)害。煤礦開采深度越深，瓦斯瞬間釋放的能量也會越大。
通常在大量的有害氣體瞬間涌入后，會形成窒息，不一定會發(fā)生爆炸事故。但是，如果出現(xiàn)以下三種情況后，就會引發(fā)爆炸事故。一、是空氣中氧氣含量達(dá)到12％以上；二、是瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5％-16％之間；三是遇到明火，點火溫度達(dá)到650攝氏度以上。空氣中瓦斯的濃度在5.3％至14％時，有明火的情況下就能發(fā)生爆炸，大于這種濃度只會燃燒。這種爆炸從理論上來分析，屬于混合氣體爆炸，它是由可燃性氣體甲烷和助燃?xì)怏w氧氣以適當(dāng)?shù)臐舛然旌?，由于燃燒波或爆炸波的傳播而引起的。瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，爆炸產(chǎn)生的沖擊波會揚起大量煤塵使之參與爆炸和燃燒，產(chǎn)生更大的破壞力。另外，爆炸燃燒不僅耗盡空氣中的氧氣，還會產(chǎn)生大量的有害氣體，造成人員中毒、窒息死亡。
新建與開采多年的井下煤礦，大巷內(nèi)及各運輸巷道的底版及巷道壁均積滿煤塵，煤塵以相當(dāng)?shù)暮穸雀街谙锏辣谏稀Ｃ簤m參與瓦斯爆炸的情況是連續(xù)的，并向外部延續(xù)。由于礦山通風(fēng)系統(tǒng)是由進(jìn)風(fēng)井進(jìn)新風(fēng)，新風(fēng)經(jīng)大巷和采場，再由出風(fēng)井抽出。由風(fēng)井進(jìn)入井下的新風(fēng)是迎著瓦斯爆炸的方向運動的。由于空氣中的含氧量為21％，該含氧量明顯大于瓦斯爆炸12％的臨界含氧氣量。就是說充分的通風(fēng)，加劇了瓦斯爆炸后，所點燃的煤塵燃燒，越是靠近進(jìn)新風(fēng)的位置，燃燒越劇列。故使整個大巷成為火筒。使搶險人員無法下井進(jìn)行搶險、救護工作。瓦斯、煤塵爆炸是形成重、特大瓦斯爆炸事故的關(guān)鍵所在。這就是煤礦瓦斯產(chǎn)生、爆炸、爆炸后搶險、救護困難的基本機理和原因。
根據(jù)中華全國總工會的諸多專家曾參與過幾次重、特大瓦斯爆炸事故的調(diào)查工作。據(jù)他們介紹，瓦斯突出在防治瓦斯技術(shù)中是一個世界性的難題，目前還不能做到完全防范。隨著國內(nèi)煤礦開采深度和瓦斯?jié)舛鹊牟粩嘣黾?，瓦斯突出及爆炸事故有逐年增加的態(tài)勢。
從2003年國有煤礦共發(fā)生重特大，一次死亡3人以上的瓦斯事故44起、死亡520人、重傷人數(shù)47人。其中一次死亡3～9人的重大事故31起、死亡146人、重傷19人；一次死亡10～29人特大事故9起、死亡155人、重傷13人；一次死亡30人以上特別重大事故多起、死亡219人、重傷15人。到2004年12月1日上午陳家山煤礦井下發(fā)生的一次死亡166人的特、重大瓦斯爆炸事故。而在此前一個多月的時間里，河南大平煤礦和平頂山新生煤礦兩起特大瓦斯爆炸事故共造成了181名礦工遇難，可以看出瓦斯爆炸事故發(fā)展的嚴(yán)峻趨勢。再看2005年2月14日15時遼寧孫家灣瓦斯爆炸203人遇難的慘狀。每年重、特大瓦斯爆炸事故直線上升，每次死亡人數(shù)成倍增加。可想我國現(xiàn)有煤礦瓦斯防爆措施與檢測手段到了該總結(jié)和上個新臺階的時候了。
現(xiàn)有的煤礦瓦斯檢測和防爆只是注重檢測儀器精度的提高、但對實際發(fā)生的瓦斯突出與爆炸便是無能為力了。對將要發(fā)生的特、重大瓦斯爆炸更是束手無策。更談不上瓦斯爆炸發(fā)生后的搶險、救護。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服上述缺點，提供一種具有預(yù)警功能的煤礦瓦斯全自動防爆系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，在井下開采的煤礦礦井內(nèi)的采煤工作面、回風(fēng)巷、工作面上的偶角、采煤機、低瓦斯礦井的煤巷、半巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面、高瓦斯煤(巖)與瓦斯突出礦井的煤巷、半巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進(jìn)工作面、局部通風(fēng)機前、掘進(jìn)機、在回風(fēng)流機電設(shè)備峒室的進(jìn)風(fēng)側(cè)、高瓦斯礦井進(jìn)風(fēng)的主要運輸巷內(nèi)，使用架線電機車時裝煤點、瓦斯涌出巷道的下風(fēng)流中、測風(fēng)站、通風(fēng)機的風(fēng)峒等處均設(shè)置瓦斯檢測報警器、溫度報警器可控式滅火器和可控式除塵降溫噴淋裝置。瓦斯報警器、溫度報警器、可控式滅火器和可控式除塵降溫噴淋裝置的控制線通過線纜與地面總控制中心計算機連接并通過顯示屏幕顯示監(jiān)控。所有井下的瓦斯靜動態(tài)濃度均由地面控制中心計算機監(jiān)控記錄，并通過屏幕顯示。如果井下的某處瓦斯或溫度即將超出規(guī)定數(shù)值，裝置會及時發(fā)出報警并加強井下通風(fēng)的同時，啟動除塵降溫噴淋裝置對報警點周邊的采掘工作面和主要運輸巷進(jìn)行長時間的高壓噴淋增濕降溫除塵。如果井下的某處一旦發(fā)生瓦斯爆炸，爆炸點以及爆炸氣浪所能經(jīng)過的大巷中的滅火器會立即啟動，對爆炸焰氣進(jìn)行圍堵。由于采用定時噴水除塵降溫和溫控實時除塵噴水降溫增濕，消除了煤塵的助燃，因此可將局部瓦斯的爆炸危害降低到最小程度。同時在高壓噴淋和滅火器的作用下主要巷道可保持暢通無阻，為搶險人員提供了安全搶險救災(zāi)通道，將人員傷亡和財產(chǎn)損失降低到最小。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)由瓦斯報警器、溫度報警器和監(jiān)視器組成的預(yù)警設(shè)備通過數(shù)據(jù)線纜與地面總控制中心計算機相連。井下各處的瓦斯、溫度和人員情況均由總控制計算機記錄并通過屏幕顯示，組成多路冗余預(yù)警。根據(jù)設(shè)定值當(dāng)某處超限時瞬間報警，在提示人們避險的同時，自動井下噴水除塵降溫處理，避免瓦斯爆炸。即使發(fā)生瓦斯爆炸，也可防止熱一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即瓦斯爆炸后的鏈鎖反應(yīng)，防止瓦斯爆炸后引起煤塵參與爆炸燃燒，使災(zāi)情減小到最低程度。自動高壓噴水裝置的使用可改變以往瓦斯爆炸后搶險人員無法進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行搶險的被動局面。為搶險人員進(jìn)入出事點打開安全通道。
(2)一旦某處發(fā)生瓦斯爆炸，滅火器在溫度報警器的控制下啟動撲滅爆炸源，滅火劑直接將采煤工作面和掘進(jìn)工作面覆蓋，瞬間控制局面，避免災(zāi)情蔓延。
(3)監(jiān)控預(yù)警實行集中管理，智能控制，徹底改變使用便攜式瓦斯檢查儀人工隨機檢查的誤查、數(shù)據(jù)誤差、報告延時、防爆措施滯后的弊端。
(4)地面中央總控制室與井下的檢測、監(jiān)視報警設(shè)備組成全方位礦山瓦斯防爆，提高了礦山生產(chǎn)的安全程度，增加了下井工人的安全感。多路冗余防爆提供了后備防爆能力，改變了目前人們對煤礦瓦斯爆炸引起的煤塵爆炸束手無策的局面和恐懼感。


附圖為具有預(yù)警功能的煤礦瓦斯全自動防爆系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標(biāo)記分別表示；溫度報警器1、瓦斯報警器2；監(jiān)視器3；滅火器4；噴水管5；消防主水管6、控制線7；磁控閥8；地面監(jiān)控計算機9；高壓泵站10；巷道11；采掘工作面12。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具有預(yù)警功能的煤礦瓦斯全自動防爆系統(tǒng)作以下詳細(xì)說明。
如附圖所示，本發(fā)明的全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)是將溫度報警器1、瓦斯報警器2、多媒體監(jiān)視器3、滅火器4、高壓噴水裝置設(shè)置在井下各主巷道11和采掘工作面12中，通過控制線7與地面監(jiān)控計算機9連接組成檢測、預(yù)警和防爆消防系統(tǒng)，晝夜對井下的生產(chǎn)環(huán)境和安全狀況進(jìn)行自動監(jiān)控防爆管理在系統(tǒng)中(1)噴水裝置是由噴水管5、磁控閥8、消防主水管6和地面高壓泵站10組成，噴水管5通過磁控閥8與消防主水管6連接，消防主水管6與地面高壓泵站10連接，高壓噴水裝置的工作受溫度報警器1和地面監(jiān)控計算機9控制；(2)滅火器4的工作受溫度報警器1控制和地面監(jiān)控計算機9控制用于爆時阻燃滅火；(3)溫度報警器1、瓦斯報警器2、監(jiān)視器3分區(qū)多點設(shè)置在巷道11、采掘工作面12的頂部或側(cè)壁上用于多媒體通訊和給地面監(jiān)控計算機9采集管理信息。
滅火器4可選用采用電控式泡沫滅火器、電控干粉滅火器、電控式干粉滅火彈或明火引爆式干粉滅火彈。
滅火器4和噴水管5在主要巷道11和采掘工作面12的兩側(cè)壁或頂部上采用分區(qū)多點相對設(shè)置，其滅火劑和噴淋水的覆蓋范圍為采掘工作面12的全部空間和瓦斯爆燃點開始火焰所能經(jīng)過的巷道11的全部空間。
高壓噴水裝置平時用于定時對巷道11和采掘工作面12進(jìn)行降溫除塵，爆時集中消防阻爆、阻煙、除塵和開辟救災(zāi)通道。
多媒體監(jiān)視器3平時用于監(jiān)管安全生產(chǎn)，實況錄像。爆時用于查驗災(zāi)情，組織搶險救災(zāi)，保障井上井下通訊聯(lián)絡(luò)，事后錄像資料用于調(diào)查事故原因，消除事故隱患和杜絕事故發(fā)生。
實施例如附圖所示，溫度檢測報警器和瓦斯報警器是裝置的耳目，它通過自身的溫度傳感器和瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳈z測井下的空氣中瓦斯的含量和環(huán)境溫度，并通過數(shù)據(jù)線纜將瓦斯?jié)舛群蜏囟鹊膭討B(tài)數(shù)據(jù)傳給地表總控制室的監(jiān)控計算機，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，同時將井下各處瓦斯、溫度、人員活動狀況顯示在大屏幕上。
在井下不管任何原因引起的任何位置明火點、瓦斯爆炸點，防爆滅火器瞬間自動啟動。與明火點和爆炸點相鄰的滅火器也會在監(jiān)控計算機的控制下立即依次啟動形成立體滅火阻火屏障。
一旦井下有爆炸事故發(fā)生，監(jiān)控計算機會自動啟動高壓供水泵站，所有主要巷道的高壓噴水裝置全部打開，保證搶險和救護安全暢通。
本發(fā)明的系統(tǒng)中所使用的溫度報警器、瓦斯報警器、監(jiān)視器、消防主水管、噴水管和線纜總成以及監(jiān)控計算機均為礦山通用設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通訊器材。安裝施工為通用技術(shù)，按說明書附圖所示施工即可。
滅火器可選用市售的電控一次性使用或重復(fù)使用的，比如電控泡沫滅火器、電控干粉滅火器等等，電控滅火彈或明火引爆式滅火彈多為一次性使用。所謂可控是指溫度報警器探測到火源時直接向滅火器的執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出滅火指令，啟動開關(guān)讓滅火劑向外噴射，溫度報警器也可信息給監(jiān)控計算機，由監(jiān)控計算機發(fā)出指令控制滅火器工作，或當(dāng)火源即將到達(dá)某段區(qū)域時監(jiān)控計算機自動提前控制啟動滅火器噴射滅火劑阻止火焰蔓延。
多媒體監(jiān)視器的作用是為地面監(jiān)控計算機提供井下安全狀況的實際圖像，通過監(jiān)視器全方位監(jiān)視井下各個場點的安全生產(chǎn)，并通過監(jiān)視器附帶對講通訊設(shè)備及時制止礦工的違章操作、野蠻生產(chǎn)、亂用明火等違章行為，監(jiān)視錄像錄音經(jīng)計算機存儲，為事故發(fā)生后勘查現(xiàn)場，調(diào)查事故原因提供真實有力的依據(jù)。多媒體監(jiān)視器可選用市售的具有紅外夜視功能的通用產(chǎn)品，一旦事故發(fā)生后，在照明狀況不良的情況下依舊以照常監(jiān)視井下的情況，掌握事故具體破壞程度和范圍，為搶險救災(zāi)人員實施排險，人員搶救提供寶貴的圖像和聲音信息。
本發(fā)明的煤礦瓦斯全自動預(yù)警防爆裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、 安全可靠、使用方便、易于維護等特點，將是礦山的必備安全生產(chǎn)設(shè)備，廣泛推廣使用，可大幅度減少礦難事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因而，具有很好的推廣使用價值。
權(quán)利要求
1.全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，其特征在于溫度報警器、瓦斯報警器、多媒體監(jiān)視器、滅火器、高壓噴水裝置設(shè)置在井下各主巷道和采掘工作面中，并通過控制線與地面監(jiān)控計算機連接組成檢測、預(yù)警和防爆消防系統(tǒng)，晝夜對井下的生產(chǎn)環(huán)境和安全狀況進(jìn)行自動監(jiān)控防爆管理在系統(tǒng)中(1)高壓噴水裝置是由高壓噴水管、磁控閥、消防主水管和地面高壓泵站組成，高壓噴水管通過磁控閥與消防主水管連接，消防主水管與地面高壓泵站連接，高壓噴水裝置的工作受溫度報警器和地面監(jiān)控計算機控制；(2)滅火器的工作受溫度報警器控制和地面監(jiān)控計算機控制用于爆時阻燃滅火；(3)溫度報警器、瓦斯報警器、監(jiān)視器分區(qū)多點設(shè)置在巷道、采掘工作面的頂部或側(cè)壁上用于多媒體通訊和給地面監(jiān)控計算機采集管理信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，其特征在于滅火器是電控式泡沫滅火器、電控式干粉滅火器、電控式干粉滅火彈或明火引爆式干粉滅火彈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，其特征在于滅火器和噴水管在主要巷道兩側(cè)壁或頂部上采用分區(qū)多點相對設(shè)置，其滅火劑和噴淋水的覆蓋范圍為采掘工作面的全部空間或瓦斯爆燃點開始火焰所能經(jīng)過的巷道的全部空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，其特征在于高壓噴水裝置平時用于定時對巷道和采掘工作面進(jìn)行降溫除塵，爆時集中消防阻爆、阻煙、除塵和開辟救災(zāi)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，其特征在于多媒體監(jiān)視器平時用于監(jiān)管安全生產(chǎn)，實況錄像，爆時用于查驗災(zāi)情，組織搶險救災(zāi)，保障井上井下通訊聯(lián)絡(luò)，事后錄像資料用于調(diào)查事故原因，消除事故隱患和杜絕事故發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種全自動煤礦瓦斯預(yù)警防爆系統(tǒng)，是在井下主要巷道和采掘工作面中設(shè)置有溫度報警器、瓦斯報警器、監(jiān)視器、滅火器、消防主水管、噴水管和線纜，溫度報警器、瓦斯報警器、監(jiān)視器和滅火器通過控制線與地面監(jiān)控計算機連接組成預(yù)警防爆系統(tǒng)，消防主水管通過磁控閥與噴水管連接，消防主水管與地面高壓泵站連接。本發(fā)明的煤礦瓦斯全自動預(yù)警防爆系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、使用方便、易于維護等特點，將是礦山的必備安全生產(chǎn)設(shè)備，廣泛推廣使用，可大幅度減少礦難事故的發(fā)生，因而，具有很好的推廣使用價值。
文檔編號E21F17/18GK1693671SQ20051004366
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者楊光良, 楊彥 申請人:楊光良