本發(fā)明屬于煤礦災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦巷道防爆密閉氣囊。

背景技術(shù)：

煤礦行業(yè)生產(chǎn)過程中，瓦斯和火災(zāi)是主要的自然災(zāi)害，給煤礦行業(yè)造成的損失不可估量。在煤礦瓦斯災(zāi)害和火災(zāi)救災(zāi)過程中，巷道密閉是十分常見的救災(zāi)技術(shù)手段。通過巷道密閉，阻隔密閉點(diǎn)內(nèi)外的空氣流動(dòng)和熱量交換，防止火災(zāi)或者瓦斯爆炸向礦井更大范圍內(nèi)蔓延，從而確保救災(zāi)工作的順利進(jìn)行，將災(zāi)害損失控制在最低值。我國現(xiàn)有的巷道密閉技術(shù)，主要為砂石充填防爆密閉手段，其施工工藝繁瑣、施工時(shí)間過長，不利于人員的迅速撤離，與緊急撤離的理念不符。而且現(xiàn)有氣囊密閉技術(shù)通常采用單層氣囊的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度低，大多用于礦井火災(zāi)救災(zāi)過程中，阻絕有害氣體的流動(dòng)，而無法防爆。因此，本發(fā)明致力于研發(fā)一種煤礦巷道防爆密閉氣囊，解決現(xiàn)有的巷道密閉技術(shù)存在的缺陷，更好的保障礦井救災(zāi)過程的順利進(jìn)行，促進(jìn)煤礦行業(yè)的安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種煤礦巷道防爆密閉氣囊，其整體形態(tài)近似為一圓柱形橡膠氣囊，按照規(guī)格不同，其長度為4～6m，斷面面積為8～14m³，其結(jié)構(gòu)主要包括：內(nèi)層氣囊、外層氣囊、氣樣采集管。

所述內(nèi)層氣囊位于外層氣囊內(nèi)部，內(nèi)外兩層氣囊由多組橡膠隔膜連接，由此將外層氣囊在長度方向上分為4～6節(jié)隔層，位于氣囊迎爆面的隔層稱為迎爆隔層，位于氣囊充氣端的隔層稱為充氣隔層，中部其余若干隔層稱為緩沖隔層。

所述迎爆隔層、內(nèi)層氣囊、充氣隔層外部材料由高強(qiáng)度丁腈橡膠制作，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、耐高溫性能。緩沖隔層外部材料、橡膠隔膜由合成順丁橡膠制作，具有耐磨、彈性好、阻燃的性能。

所述外層氣囊相鄰隔層之間安設(shè)2個(gè)間隔閥，在充氣隔層尾端安裝兩個(gè)充氣閥，分別為外層充氣閥和內(nèi)層充氣閥，上述各閥均為單向閥。內(nèi)層氣囊向密閉氣囊外引出一條充氣導(dǎo)管，連接內(nèi)層充氣閥，用于內(nèi)層氣囊的充氣。內(nèi)層氣囊和外層氣囊各隔層均安裝有泄氣閥，內(nèi)層氣囊向密閉氣囊外引出一條泄氣導(dǎo)管，連接內(nèi)層充氣閥，用于內(nèi)層氣囊的泄氣。

所述氣樣采集管為金屬波紋管材質(zhì)，可彎曲，且具有一定強(qiáng)度，該管通過繩扣附著于外層氣囊外，氣囊充氣后，氣樣采集管被夾于巷道壁和氣囊外表面之間，且能夠保證其管路的連通性。

所述外部氣囊的工作氣壓低于內(nèi)部氣囊的工作氣壓，有利于氣囊整體的伸縮和變形，進(jìn)而可以與巷道壁緊密貼實(shí)，確保密閉效果。

一種煤礦巷道防爆密閉氣囊，其特征在于，主要操作步驟如下：

步驟一、準(zhǔn)備工作

結(jié)合氣囊規(guī)格、巷道斷面實(shí)際情況，確定所需注入的氣體體積，以及內(nèi)層氣囊的工作壓力值P₁和外層氣囊的工作壓力值P₂。依據(jù)氣態(tài)方程，計(jì)算出高壓瓶裝氮?dú)庖?guī)格和參數(shù)，選擇合適規(guī)格的高壓氮?dú)馄?。將防爆密閉氣囊、高壓氮?dú)馄?、充氣管路由電機(jī)車運(yùn)送至巷道設(shè)計(jì)的密閉位置，適當(dāng)清理密閉地點(diǎn)的雜物，將氣囊攤開，平鋪在巷道地面。

步驟二、氣囊充氣

內(nèi)外層氣囊同時(shí)進(jìn)行充氣，從而可以大大節(jié)省操作時(shí)間。

外層氣囊的充氣操作過程為：用充氣管路連接高壓氮?dú)馄亢屯鈱映錃忾y，通過外層充氣閥和隔層之間的間隔閥依次為外層氣囊的各節(jié)隔層充氣。充氣后，外層氣囊能夠借助合成順丁橡膠良好的彈性與巷道壁緊密貼合。

內(nèi)層氣囊的充氣操作過程為：用充氣管路連接高壓氮?dú)馄亢蛢?nèi)層充氣閥，直接由內(nèi)層充氣閥通過充氣導(dǎo)管為內(nèi)層氣囊充氣。

充氣完成后，拆下高壓氮?dú)馄亢统錃夤苈罚烦鋈藛T和輔助設(shè)備。當(dāng)巷道密閉內(nèi)側(cè)發(fā)生瓦斯爆炸，爆炸氣體沖擊密閉氣囊，壓縮氣囊，對其做功，從而消耗瓦斯爆炸的能量，保證巷道密閉外部的安全。當(dāng)外層氣囊某節(jié)隔層與巷道壁的劇烈摩擦導(dǎo)致破裂，其他隔層內(nèi)層氣囊可繼續(xù)維持氣密性，從而在一定程度上保持巷道的密閉性，確保密閉和防爆效果。

步驟三、氣樣數(shù)據(jù)監(jiān)測

在密閉期間，為便于實(shí)時(shí)監(jiān)測密閉內(nèi)部的空氣溫度、瓦斯?jié)舛?、氧氣濃度等參?shù)，由工作人員定時(shí)通過氣樣采集管抽取氣樣，利用氣相色譜儀分析巷道密閉內(nèi)側(cè)的空氣參數(shù)，從而對密閉內(nèi)部災(zāi)害危險(xiǎn)性作出進(jìn)一步的分析。

步驟四、氣囊回收

在密閉結(jié)束后，對密閉區(qū)域進(jìn)行啟封，此時(shí)回收密閉氣囊。首先啟動(dòng)內(nèi)層氣囊的泄氣閥，進(jìn)行內(nèi)層氣囊泄氣，結(jié)束后，外層氣囊由充氣隔層向迎爆隔層方向，依次啟動(dòng)各隔層的泄氣閥，完成泄氣工作，將密閉氣囊折疊回收。

本發(fā)明利用爆炸氣體對氣囊壓縮做功的形式，使爆炸的能量消耗殆盡，確保巷道密閉外側(cè)空間的安全。相比已有的巷道密閉技術(shù)，本發(fā)明的主要有益成果在于：該煤礦煤礦巷道防爆密閉氣囊相比傳統(tǒng)的砂石充填防爆密閉手段，工藝簡便易操作，內(nèi)外氣囊同時(shí)充氣，節(jié)省了人力和時(shí)間，有利于救災(zāi)人員盡快完成密閉施工和撤離，保障了人員的生命安全。密閉氣囊結(jié)構(gòu)采用內(nèi)外雙層氣囊結(jié)構(gòu)，且外層氣囊劃分為多個(gè)隔層，安全可靠。此外，使用密閉氣囊密閉期間，可進(jìn)行密閉內(nèi)部的氣樣采集工作，有利于及時(shí)分析災(zāi)情變化情。

附圖說明

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步清楚、完整的說明：

圖1為煤礦巷道防爆密閉氣囊結(jié)構(gòu)示意圖

附圖標(biāo)記說明：

圖中：1、迎爆隔層，2、緩沖隔層，3、充氣隔層，4、外層充氣閥，5、內(nèi)層泄氣閥，6、外層泄氣閥，7、高壓氮?dú)馄浚?、間隔閥，9、橡膠隔膜，10、氣樣采集管，11、充氣導(dǎo)管，12、內(nèi)層充氣閥，13、泄氣導(dǎo)管，14、內(nèi)層氣囊

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種煤礦巷道防爆密閉氣囊，下面通過附圖和實(shí)施例，以某礦2201工作面回采期間的技術(shù)應(yīng)用為工程背景，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

首先對本發(fā)明所提出的密閉氣囊作如下說明：

一種煤礦巷道防爆密閉氣囊，其整體形態(tài)近似為一圓柱形橡膠氣囊，按照規(guī)格不同，其長度為4～6m，斷面面積為8～14m²，其結(jié)構(gòu)主要包括：內(nèi)層氣囊14、外層氣囊、氣樣采集管10。結(jié)合2201工作面順槽實(shí)際尺寸，選用斷面面積10m²，長度為6m的防爆密閉氣囊。

所述內(nèi)層氣囊14位于外層氣囊內(nèi)部，內(nèi)外兩層氣囊由多組橡膠隔膜9連接，由此將外層氣囊在長度方向上分為6節(jié)隔層，位于氣囊迎爆面的隔層稱為迎爆隔層1，位于氣囊充氣端的隔層稱為充氣隔層3，中部其余若干隔層稱為緩沖隔層2。迎爆隔層1、內(nèi)層氣囊14、充氣隔層3外部材料由高強(qiáng)度丁腈橡膠制作，具有強(qiáng)度高、耐沖擊、耐高溫性能。緩沖隔層2外部材料、橡膠隔膜9由合成順丁橡膠制作，具有耐磨、彈性好、阻燃的性能。

外層氣囊相鄰隔層之間安設(shè)2個(gè)間隔閥8，在充氣隔層3尾端安裝兩個(gè)充氣閥，分別為外層充氣閥4和內(nèi)層充氣閥12，上述各閥均為單向閥。內(nèi)層氣囊14向密閉氣囊外引出一條充氣導(dǎo)管11，連接內(nèi)層充氣閥12，用于內(nèi)層氣囊的充氣。內(nèi)層氣囊14和外層氣囊各隔層均安裝有泄氣閥，內(nèi)層氣囊14向密閉氣囊外引出一條泄氣導(dǎo)管13，連接內(nèi)層充氣閥12，用于內(nèi)層氣囊的泄氣。

所述氣樣采集管10為金屬波紋管材質(zhì)，可彎曲，且具有一定強(qiáng)度，該管通過繩扣附著于外層氣囊外，氣囊充氣后，氣樣采集管10被夾于巷道壁和氣囊外表面之間，且能夠保證其管路的連通性。

所述外部氣囊的工作氣壓低于內(nèi)部氣囊的工作氣壓，有利于氣囊整體的伸縮和變形，進(jìn)而可以與巷道壁緊密貼實(shí)，確保密閉效果。

某礦2201工作面回采期間，工作面瓦斯?jié)舛葒?yán)重超限，根據(jù)相關(guān)安全規(guī)程，計(jì)劃對該工作面進(jìn)行封閉，于工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽各施工一道密閉，決定采用本發(fā)明提出的煤礦巷道防爆密閉氣囊。技術(shù)應(yīng)用過程如下：

首先結(jié)合氣囊規(guī)格、巷道斷面實(shí)際情況，確定內(nèi)層氣囊14的工作壓力值0.3MPa和外層氣囊的工作壓力值0.12MPa。依據(jù)氣態(tài)方程，計(jì)算出高壓瓶裝氮?dú)庖?guī)格和參數(shù)，選擇合適規(guī)格的高壓氮?dú)馄?。將防爆密閉氣囊、高壓氮?dú)馄?、充氣管路由電機(jī)車運(yùn)送至巷道設(shè)計(jì)的密閉位置，適當(dāng)清理密閉地點(diǎn)的雜物，將氣囊攤開，平鋪在巷道地面。

內(nèi)外氣囊充氣各由兩名工作人員同時(shí)操作，外層氣囊的充氣操作過程為：用充氣管路連接高壓氮?dú)馄亢屯鈱映錃忾y，通過外層充氣閥4和隔層之間的間隔閥8依次為外層氣囊的各節(jié)隔層充氣。充氣后，外層氣囊能夠借助合成順丁橡膠良好的彈性與巷道壁緊密貼合。內(nèi)層氣囊14的充氣操作過程為：用充氣管路連接高壓氮?dú)馄亢蛢?nèi)層充氣閥12，直接由內(nèi)層充氣閥12通過充氣導(dǎo)管11為內(nèi)層氣囊14充氣。

當(dāng)巷道密閉內(nèi)側(cè)發(fā)生瓦斯爆炸，爆炸氣體沖擊密閉氣囊，壓縮氣囊，對其做功，從而消耗瓦斯爆炸的能量，保證巷道密閉外部的安全。當(dāng)外層氣囊某節(jié)隔層與巷道壁的劇烈摩擦導(dǎo)致破裂，其他隔層內(nèi)層氣囊14可繼續(xù)維持氣密性，從而在一定程度上保持巷道的密閉性，確保密閉和防爆效果。

充氣完成后，拆下高壓氮?dú)馄?和充氣管路，撤出人員和輔助設(shè)備。在密閉期間，為便于實(shí)時(shí)監(jiān)測密閉內(nèi)部的空氣溫度、瓦斯?jié)舛?、氧氣濃度等參?shù)，由工作人員于回風(fēng)順槽定時(shí)通過氣樣采集管10抽取氣樣，利用氣相色譜儀分析巷道密閉內(nèi)側(cè)的空氣參數(shù)，從而對密閉內(nèi)部災(zāi)害危險(xiǎn)性作出進(jìn)一步的分析。

根據(jù)井下監(jiān)測數(shù)據(jù)，密閉50天后，密閉空間內(nèi)部瓦斯?jié)舛群拖嚓P(guān)指標(biāo)氣體濃度恢復(fù)至安全水平，遂決定對密閉區(qū)域進(jìn)行啟封，此時(shí)回收密閉氣囊。首先啟動(dòng)內(nèi)層泄氣閥5，進(jìn)行內(nèi)層氣囊泄氣，結(jié)束后，外層氣囊由充氣隔層3向迎爆隔層1方向，依次啟動(dòng)各隔層的泄氣閥，完成泄氣工作，將密閉氣囊折疊回收。