CN112627896A - 井下快速密闭装置及密闭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下安全技术领域，特别是井下快速密闭装置，其中压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器和乙炔传感器均设置在井下且与控制器信号连接，控制器与液态CO2/N2存储器内的加热储能装置信号连接，液态CO2/N2存储器上设有泄压装置，且液态CO2/N2存储器以及泄压装置的排出口设置在储气胶囊内部；控制器用于在压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器和乙炔传感器检测的井下环境数据超过设定阈值后向加热储能装置输送开启信号，并通过泄压装置将液态CO2/N2存储器内的气化后的CO2/N2气体释放到储气胶囊中，最终通过储气胶囊封闭井下巷道。本装置适用于火灾事故判断和灾区的快速隔离。同时本发明还提出了使用本井下快速密闭装置的井下快速密闭方法。
Description
技术领域
本发明涉及井下安全技术领域，特别是井下快速密闭装置及密闭方法。
背景技术
煤矿火灾、煤尘或瓦斯***是矿井的灾害之一，如何快速隔离火区和***区域、阻止危害扩大、减少灾害损失，为救灾赢得时间成为救灾关键。目前，国内外科研人员针对快速密闭进行了广泛深入研究，快速密闭的方式有快速板壁，气囊式快速密闭，填充式快速密闭。但是现有快速密闭不能实现发生事故后立即对灾害区域进行隔离，需要一段准备和施工时间。这样增加了次生灾害发生的危险，不利于救援和减少灾害损失。因此，准确判定灾害的发生和发生灾害的地点，判定后立即启动密闭装置成为研究的方向。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出的井下快速密闭装置，适用于火灾事故判断和灾区的快速隔离。同时本发明还提出了使用本井下快速密闭装置的井下快速密闭方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
在第一个技术方案中，井下快速密闭装置，包括控制器、压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器、乙炔传感器、加热储能装置、液态CO2/N2存储器、储气胶囊和泄压装置，其中压力传感器、温度传感器、火焰传感器、 CO传感器和乙炔传感器均设置在井下且与控制器信号连接，所述控制器与液态CO2/N2存储器内的加热储能装置信号连接，所述液态CO2/N2存储器上设有泄压装置，且液态CO2/N2存储器以及泄压装置的排出口设置在储气胶囊内部；
所述控制器用于在压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器和乙炔传感器检测的井下环境数据超过设定阈值后向加热储能装置输送开启信号，并通过泄压装置将液态CO2/N2存储器内的CO2/N2气体释放到储气胶囊中，最终通过储气胶囊封闭井下巷道。
在第二个技术方案中，井下快速密闭方法，使用如第一个技术方案中的井下快速密闭装置，所述温度传感器、火焰传感器、CO传感器、乙炔传感器均设置在井下巷道内，压力传感器监测巷道内压力，温度传感器监测巷道环境温度，火焰传感器监测巷道或者受限空间的火焰，CO浓度传感监测巷道内的CO浓度，乙炔浓度传感器监测煤层自然发火乙炔浓度，控制器根据监测到的巷道内压力、巷道环境温度、巷道或者受限空间内的火焰、巷道内的CO浓度、煤层自然发火乙炔浓度判定有火灾发生时启动加热储能装置，液态 CO2/N2存储器内液态CO2/N2受热膨胀气化，当达到泄压装置耐受压力时，向储气胶囊内释放气化后的CO2/N2气体密闭受灾巷道。
在第二个技术方案中，作为优选的，
巷道内2min内压力变化率达到200％以上，可能有***、巷道垮塌或者突出事故发生；
巷道内环境温度大于限值50°时，判定巷道内已经出现火源，有火灾事故发生；
巷道或受限空间内火焰传感器监测到火焰出现时，判定巷道内已经有火灾事故发生；
巷道或受限空间内的CO浓度达到限值40ppm，或变化值10％/min，判定巷道内已经有火灾事故发生；
煤层自然发火C2H2浓度达到限值1ppm，判定巷道内已经有火灾事故发生。
在第二个技术方案中，作为优选的，当发生煤尘或瓦斯***时，储气胶囊超过耐受程度破裂，高压气态CO2/N2瞬间逸散到巷道中，为周边环境降温并对***起到抑制作用。
使用本发明的有益效果是：
本发明利用传感器监测根据监测数据由控制器判定火灾事故发生，启动加热储能装置，储气胶囊充气快速封闭巷道，如有煤尘或瓦斯***，储气胶囊破裂后高压气态CO2/N2逸散到巷道中，可为周边环境降温并起到抑制作用，储气胶囊适用于井下不同断面，对于不平整的断面也能起到密封作用，为外部空间构筑永久密闭创造有利条件。
附图说明
图1为本发明井下快速密闭装置的结构示意图。
1-压力传感器，2-温度传感器，3-火焰传感器，4-CO传感器，5-乙炔传感器，6-控制器，7-加热储能装置，8-液态CO2/N2存储器，9-储气胶囊，10- 泄压装置。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
实施例1
如图1所示，在第一个技术方案中，井下快速密闭装置，包括控制器6、压力传感器1、温度传感器2、火焰传感器3、CO传感器4、乙炔传感器5、加热储能装置7、液态CO2/N2存储器8、储气胶囊9和泄压装置10，其中压力传感器1、温度传感器2、火焰传感器3、CO传感器4和乙炔传感器5均设置在井下且与控制器6信号连接，控制器6与液态CO2/N2存储器8内的加热储能装置7信号连接，液态CO2/N2存储器8上设有泄压装置10，且液态CO2/N2存储器8以及泄压装置10的排出口设置在储气胶囊9内部；控制器6用于在压力传感器1、温度传感器2、火焰传感器3、CO传感器4和乙炔传感器5 检测的井下环境数据超过设定阈值后向加热储能装置7输送开启信号，并通过泄压装置10将液态CO2/N2存储器8内的CO2/N2气体释放到储气胶囊9中，最终通过储气胶囊9封闭井下巷道。
本实施例中的液态CO2/N2存储器8为液态CO2储存器或者是液态N2存储器。
实施例2
本实施例提出的井下快速密闭方法，使用实施例1中的井下快速密闭装置，其中温度传感器2、火焰传感器3、CO传感器4、乙炔传感器5均设置在井下巷道内，压力传感器1监测巷道内压力，温度传感器2监测巷道环境温度，火焰传感器3监测巷道或者受限空间的火焰，CO浓度传感监测巷道内的CO浓度，乙炔浓度传感器监测煤层自然发火乙炔浓度，控制器6根据监测到的巷道内压力、巷道环境温度、巷道或者受限空间内的火焰、巷道内的CO 浓度、煤层自然发火乙炔浓度判定有火灾发生时启动加热储能装置7，液态 CO2/N2存储器8内液态CO2/N2受热膨胀气化，当达到泄压装置10耐受压力时，向储气胶囊9内释放气化后的CO2/N2气体密闭受灾巷道。
具体的，巷道内2min内压力变化率达到200％以上，可能有***、巷道垮塌或者突出事故发生；巷道内环境温度大于限值50°时，判定巷道内已经出现火源，有火灾事故发生；巷道或受限空间内火焰传感器3监测到火焰出现时，判定巷道内已经有火灾事故发生；巷道或受限空间内的CO浓度达到限值40ppm，或者变化率为10％/min时，判定巷道内已经有火灾事故发生；煤层自然发火C2H2浓度达到限值1ppm，判定巷道内已经有火灾事故发生。
由于矿井的各种环境参数不同，导致相关临界值会发生变化，具体临界值根据各矿井的实际情况进行调整。
作为优选的，当发生煤尘或瓦斯***时，储气胶囊9超过耐受程度破裂，高压气态CO2/N2瞬间逸散到巷道中，为周边环境降温并对***起到抑制作用。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (4)
1.井下快速密闭装置，其特征在于：包括控制器、压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器、乙炔传感器、加热储能装置、液态CO2/N2存储器、储气胶囊和泄压装置，其中压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器和乙炔传感器均设置在井下且与控制器信号连接，所述控制器与液态CO2/N2存储器内的加热储能装置信号连接，所述液态CO2/N2存储器上设有泄压装置，且液态CO2/N2存储器以及泄压装置的排出口设置在储气胶囊内部；
所述控制器用于在压力传感器、温度传感器、火焰传感器、CO传感器和乙炔传感器检测的井下环境数据超过设定阈值后向加热储能装置输送开启信号，并通过泄压装置将液态CO2/N2存储器内的气化后的CO2/N2气体释放到储气胶囊中，最终通过储气胶囊封闭井下巷道。
2.井下快速密闭方法，使用如权利要求1所述的井下快速密闭装置，其特征在于：所述温度传感器、火焰传感器、CO传感器、乙炔传感器均设置在井下巷道内，压力传感器监测巷道内压力，温度传感器监测巷道环境温度，火焰传感器监测巷道或者受限空间的火焰，CO浓度传感监测巷道内的CO浓度，乙炔浓度传感器监测煤层自然发火乙炔浓度，控制器根据监测到的巷道内压力、巷道环境温度、巷道或者受限空间内的火焰、巷道内的CO浓度、煤层自然发火乙炔浓度判定有火灾发生时启动加热储能装置，液态CO2/N2存储器内液态CO2/N2受热膨胀气化，当达到泄压装置耐受压力时，向储气胶囊内释放气化后的CO2/N2气体密闭受灾巷道。
3.根据权利要求2所述的井下快速密闭方法，其特征在于：
巷道内2min内压力变化率达到200％以上，可能有***、巷道垮塌或者突出事故发生；
巷道内环境温度大于限值50°时，判定巷道内已经出现火源，有火灾事故发生；
巷道或受限空间内火焰传感器监测到火焰出现时，判定巷道内已经有火灾事故发生；
巷道或受限空间内的CO浓度达到限值40ppm，或变化值10％/min，判定巷道内已经有火灾事故发生；
煤层自然发火C2H2浓度达到限值1ppm，判定巷道内已经有火灾事故发生。
4.根据权利要求2所述的井下快速密闭方法，其特征在于：当发生煤尘或瓦斯***时，储气胶囊超过耐受程度破裂，高压气态CO2/N2瞬间逸散到巷道中，为周边环境降温并对***起到抑制作用。
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