一種防突風門自鎖裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防突風門自鎖裝置和方法，是一種機電設(shè)備，是一種安全設(shè)施，是一種用于煤礦井下方式瓦斯事故的安全裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤與瓦斯突出是煤礦井下生產(chǎn)過程中發(fā)生的一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，它能在較短時間內(nèi)由煤體向巷道或采場突然噴出大量的煤炭及涌出大量的瓦斯，并造成一定的、有時是十分巨大的動力效應(yīng)，它是繼瓦斯爆炸之后最嚴重的瓦斯災(zāi)害，是地應(yīng)力和瓦斯壓力共同作用的結(jié)果。
[0003]煤與瓦斯突出災(zāi)害具有極大的破壞性，主要表現(xiàn)在:(1)噴出的瓦斯從幾百方到幾萬方，使井巷充滿瓦斯，造成人員窒息，噴出的煤、巖石從幾十噸到幾萬噸以上，造成煤流埋人；(2)釋放的大量高壓瓦斯流能夠摧毀巷道設(shè)施，破壞通風系統(tǒng)，甚至造成風流逆轉(zhuǎn)，影響礦井通風系統(tǒng)；(3)突出的瓦斯沿著(或逆著)風流引起瓦斯、煤塵連環(huán)爆炸，猛烈的動力效應(yīng)能導致冒頂和火災(zāi)事故，是較大規(guī)模突出事故引發(fā)人員傷亡的直接原因。
[0004]因為煤與瓦斯突出災(zāi)害是一種極其復(fù)雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象，掌握突出要素之間的制約關(guān)系，預(yù)測突出地點、突出強度與突出時間是很困難的。到目前為止，對各種地質(zhì)、開采條件下突出發(fā)生的規(guī)律還沒有完全掌握。許多國家和地區(qū)為了確保煤礦安全生產(chǎn)不得不關(guān)閉煤與瓦斯突出礦井。雖然大量的科研人員和煤礦一線的工作人員不斷摸索規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗，采用各種防治手段和措施解決了許多技術(shù)難題，在瓦斯防治和瓦斯利用方面有了很大的突破，但瓦斯依然是煤礦安全的“第一殺手”，防治煤與瓦斯突出仍然是重中之重。
[0005]從已發(fā)生的事故的啟示或教訓是:在某些局部性災(zāi)害發(fā)生后，若能在很短的時間內(nèi)對可能發(fā)生的更大規(guī)模的災(zāi)變做出預(yù)判，并在災(zāi)變發(fā)生前采取應(yīng)急措施，消除發(fā)生災(zāi)變擴大的一些必要條件，采取限制和防治事故擴大范圍的有效措施，從而可避免造成更大的瓦斯爆炸事故損失或傷亡。因此研究被動式煤與瓦斯事故防突裝備及構(gòu)筑物，將突出后的災(zāi)害損失降到可控范圍或最低是當前防治煤與瓦斯突出的重中之重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種防突風門自鎖裝置和方法。所述的裝置和方法能夠?qū)⒁寻l(fā)生的煤與瓦斯突出災(zāi)害封堵在最小范圍，為礦井迅速采取有效的應(yīng)急處理措施提供保障，從而防止因局部性災(zāi)害引起的瓦斯爆炸事故。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種防突風門自鎖裝置，包括:距離掘進工作面后5-10m處隨掘進面前行移動安裝的多個傳感器，傳感器通過電纜與實時監(jiān)測各個傳感器采集的環(huán)境參數(shù)以及對各個環(huán)境參數(shù)進行分析、處理、顯示的監(jiān)測站聯(lián)接，所述的監(jiān)測站安裝在大巷進風側(cè)；所述的監(jiān)測站通過電纜與防突風門的自鎖控制器聯(lián)接，所述的防突風門為安裝在掘進巷道開門口處向掘進面?zhèn)葐蜗蜷L開的反向風門，所述的自鎖控制器安裝在防突風門的大巷側(cè)，所述的監(jiān)測站和自鎖控制器設(shè)有自備電池電源。
[0008]進一步的，所述的傳感器包括:瓦斯傳感器、粉塵傳感器、風速傳感器、溫度傳感器，各傳感器通過或門電路聯(lián)接。
[0009]進一步的，所述的防突風門包括:牢固固定在掘進巷道開門口處的門框和門扇，所述門扇上固定連接第一鋼絲繩，所述的第一鋼絲繩通過滑輪組與配重連接，所述的配重上還連接第二鋼絲繩，所述的第二鋼絲繩連接掛在控制桿上的吊環(huán)，所述的控制桿由自鎖控制器在固定座內(nèi)滑動。
[0010]進一步的，所述的監(jiān)測站和鎖控制器設(shè)有自備電池電源。
[0011]—種使用上述裝置的防突風門自鎖方法，包括如下步驟:
常態(tài)下:各個傳感器不斷監(jiān)測掘進面的各個環(huán)境參數(shù)包括:瓦斯、粉塵、風速、溫度，這時防突風門完全打開，第一鋼絲繩松弛，吊環(huán)掛在控制桿上，第二鋼絲繩將配重挑起，承受配重的所有重量；
出現(xiàn)不安全征兆狀態(tài):監(jiān)測站顯示，瓦斯出現(xiàn)異常增加，或者瓦斯、粉塵、風速、溫度四項指標中有兩項、三項或四項出現(xiàn)異常，但均未達到危險值，為防止出現(xiàn)大規(guī)模事故，撤離掘進面的工作人員，由人員手動啟動自鎖控制器，控制桿縮入固定座中，使吊環(huán)脫離，第二鋼絲繩放松，配重下降，拉緊第一鋼絲繩，第一鋼絲繩在配重的拉力下，拉動防突風門，并使防突風門關(guān)閉；
突發(fā)事件狀態(tài):監(jiān)測站檢測到瓦斯指標超過危險值，或粉塵、風速、溫度指標有兩到三項超過危險值，監(jiān)測站自動向自鎖控制器發(fā)出啟動指令，自鎖控制器啟動，控制桿縮入固定座中，使吊環(huán)脫離，第二鋼絲繩放松，配重下降，拉緊第一鋼絲繩，第一鋼絲繩在配重的拉力下，拉動防突風門，并使防突風門關(guān)閉。
[0012]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過在掘進工作面上設(shè)置多種傳感器，收集掘進面上的各種環(huán)境參數(shù)，實時監(jiān)測并發(fā)現(xiàn)掘進工作面煤與瓦斯突出的征兆，或者發(fā)生突出后，迅速啟動防突風門的自鎖程序，牢牢關(guān)閉反向防突風門，將災(zāi)害封堵在一定范圍，避免發(fā)生大范圍的爆炸事故，使損失降到最低。該防突風門自鎖裝置結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，是掘進工作面煤與瓦斯防突減災(zāi)方法一種簡單、有效的裝置。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明的實施例一所述裝置在巷道中的安裝位置示意圖；
圖2是本發(fā)明的實施例三所述防突風門的結(jié)構(gòu)原理示意圖，是圖1中的C向視圖；
圖3是本發(fā)明的實施例三所述自鎖控制器結(jié)構(gòu)示意圖，是圖1中的D點放大圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例一:
本實施例是一種防突風門自鎖裝置，如圖1所示。本實施例包括:距離掘進工作面1后5-10m處隨掘進面前行移動安裝的多個傳感器2，傳感器通過電纜與實時監(jiān)測各個傳感器采集的環(huán)境參數(shù)以及對各個環(huán)境參數(shù)進行分析、處理、顯示的監(jiān)測站3聯(lián)接，所述的監(jiān)測站安裝在大巷4進風側(cè)；所述的監(jiān)測站通過電纜與防突風門5的自鎖控制器6聯(lián)接，所述的防突風門為安裝在掘進巷道7開門口處向掘進面?zhèn)葐蜗蜷L開的反向風門，所述的自鎖控制器安裝在防突風門的大巷側(cè)，所述的監(jiān)測站和自鎖控制器設(shè)有自備電池電源。本實施例所述裝置在掘進工作面安裝布置，如圖1所示。
[0016]本實施例所述的裝置包括三個部分:參數(shù)采集、監(jiān)測控制和防突風門。本實施例將三者有機的結(jié)合在一起，實現(xiàn)對掘進工作面的防護。這三部分的安裝位置十分講究，只有正確的安裝位置，才能起到有效的防護作用。
[0017]本實施例所述的三個部分的安裝位置十分關(guān)鍵，必須考慮在突發(fā)事件發(fā)生時，設(shè)備能夠繼續(xù)安全的運行。傳感器的安裝位置可以在距離掘進工作面的5-10米處。距離如果離工作面太近，則容易受到掘進機械的干擾，太遠則降低監(jiān)控的效果。如果掘進巷道較長，還可以安裝多組傳感器，以便通過記錄分析參數(shù)突變的位置。監(jiān)測站是整個裝置的關(guān)鍵部位，需安裝在相對比較安全的大巷中，并且安裝在進風側(cè)，也就是掘進巷道的上風側(cè)，如圖1所示，箭頭A是大巷的進風方向。防突風門安裝在掘進巷道與大巷連接的位置，也就是掘進巷道開門口處，但通常情況下防突風門不是正好安裝在掘進巷道的開門口處，而是距開門口處向里一段距離的位置，如圖1所示。由于瓦斯突出之類的事故，都是在掘進工作面的氣流向大巷方向的，因此，防突風門單向常開門，圖1的虛線表示防突風門關(guān)閉的情況，實線表示防突風門打開的狀態(tài)，當事故發(fā)生時，以便防突風門迅速鎖閉，防止瓦斯流入大巷，最大限度的降低損失。由于掘進巷道中的風向是由掘進迎頭向大巷方向吹，如圖1中箭頭B所示，所以防突風門的開閉方向與掘進巷道中的風向相反，故此成為反向風門。防突風門一面對著大巷，一面對著掘進工作面。對著大巷的一面相對安全，因此自鎖控制器安裝在大巷一側(cè)。
[0018]參數(shù)采集部分即為各種傳感器，在井下經(jīng)常安裝的傳感器包括:瓦斯傳感器、粉塵傳感器、風速傳感器、溫度傳感器，當然還可以安裝更多類型的傳感器，而且各種類傳感器的數(shù)量可以是多個，如果使用2-4個瓦斯傳感器，或多個粉塵傳感器。這些傳感器可以是單獨安裝的傳感器，也可以是傳感器組合體。各個傳感器之間的關(guān)系是或的關(guān)系，即任何一個傳感器所輸出的參數(shù)如果超過安全值，都會發(fā)生觸發(fā)。因此，各個傳感器可以使用或門電路聯(lián)接。
[0019]各種傳感器可以安裝在一起，或分布在巷道的多個位置，可以帶有一定的電子處理設(shè)施，因此也需要電源，為此，可以設(shè)置專門的電源供電，如使用電池供電。由于是井下設(shè)備，應(yīng)當是本質(zhì)安全型設(shè)備。傳感器和監(jiān)測站之間可以采用無線傳輸，以確保在發(fā)生突發(fā)事件時還可以獲得現(xiàn)場的各種環(huán)境參數(shù)。
[0020]監(jiān)測站與自鎖控制器電纜聯(lián)接，監(jiān)測站具有自動、或工作人員強制啟動自鎖程序功能，命令自鎖控制器關(guān)閉防突風門。監(jiān)測站是一種可以進行數(shù)據(jù)存儲和處理的電子裝置，并帶有顯示屏幕，可以顯示各種參數(shù)和告警。監(jiān)測站應(yīng)當安裝在防突風門外的大巷中，遠離掘進工作面的相對安全的位置，即使在發(fā)生突發(fā)事件時還可以繼續(xù)工作。監(jiān)測站可以是分站形式，即在多個巷道中設(shè)置分站，并將這些分站聯(lián)接到上位機上，形成總監(jiān)控，以便掌握整個礦井的情況。
[0021]監(jiān)測站也應(yīng)當是本質(zhì)安全型設(shè)備，也應(yīng)當有自備不間斷電源，如果使用電池供電等方式，實現(xiàn)不間斷供電，以應(yīng)對突發(fā)事件。
[0022]防突風門可以有多種形式，其要點是牢固結(jié)實的門扇和門框，牢固的固定在巷道壁上。防突風門向工作面方向單向打開，并在正常情況下常開，一旦發(fā)生突發(fā)事件，則在控制器的控制下，迅速關(guān)閉。
[0023]由于防突風門必須結(jié)實，因此，通常比較厚重，常用的彈簧門無法滿足要求，因此，需使用帶有配重的自動關(guān)閉設(shè)施。在通常情況下將配重吊起，當發(fā)生突發(fā)事件時，將配重落下，配重在重力作用下通過滑輪拉動門扇關(guān)閉，實現(xiàn)隔離。
[0024]防突風門的關(guān)閉由自鎖控制器控制。自鎖控制器是電氣控制裝置，用以將觸發(fā)的電信號化為機械動作，使門扇關(guān)閉。由于防突風門的自鎖控制器也是電氣設(shè)備，因此，為安全有效，也應(yīng)當有自己的自備不間斷電源。
[0025]實施例二:
本實施例是實施例一的改進，是實施例一關(guān)于傳感器的細化。本實施例所述的傳感器包括:瓦斯傳感器、粉塵傳感器、風速傳感器、溫度傳感器，各傳感器通過或門電路聯(lián)接。
[0026]傳感器為粉塵傳感器、瓦斯傳感器、風速傳感器、溫度傳感器通過或門電