煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下巷道瓦斯爆炸抑爆領域，具體涉及煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]煤炭是我國能源的支柱產業(yè)，為國家整個能源戰(zhàn)略提供著重要保證。“十二五”以來，煤炭和煤層開發(fā)是進行能源建設的重點，在國民經濟和社會發(fā)展中具有舉足輕重的地位。我國是世界上煤礦瓦斯“突出”事故最嚴重的國家，至今已經發(fā)生I萬多次突出事故。隨著開采強度的不斷增強，我國煤礦開采深度平均每年將增加10至20米，高瓦斯礦井將越來越多。目前，國內大多數(shù)煤礦企業(yè)在煤礦瓦斯安全上多采用被動式抑爆系統(tǒng)和主動式抑爆裝置:被動式抑爆系統(tǒng)如隔爆巖粉棚、隔爆水棚等，即在爆炸發(fā)生后才采取的撲救措施，它存在啟動時間過長、效率不確定等不足；主動式瓦斯抑爆裝置是通過探測器對爆炸初期的情況進行主動探測，當探測到爆炸時，抑爆裝置在爆炸的初始階段噴出抑爆物質，吸收爆炸產生的能量阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播。雖然被動式抑爆系統(tǒng)或主動式抑爆裝置在煤礦巷道爆炸抑制中能起到一定的抑爆作用，但是被動式抑爆系統(tǒng)或主動式抑爆裝置都只有在爆炸發(fā)生后才發(fā)生動作，并不能提前根據爆炸因素預測爆炸可能會發(fā)生，進而破壞爆炸因素阻止爆炸發(fā)生，而且這些系統(tǒng)只有一層防護，不能滿足煤礦巷道惡劣的環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供防治煤礦巷道瓦斯爆炸的發(fā)生的煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明前期，爆炸因素的探測預警及破壞爆炸因素部分；中期，爆炸形成初期主動探測噴射抑爆物質抑制爆炸傳播和發(fā)展；后期，減小爆炸損失形成水幕屏障關閉隔爆門從而徹底切斷爆炸的傳播。
[0005]為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]一種煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護系統(tǒng)，它包括:
[0007]主動預警防護層，用于探測煤礦巷道內瓦斯爆炸因素參數(shù)，當所述爆炸因素參數(shù)達到預警上限時，啟動設備降低煤礦巷道內瓦斯爆炸因素；
[0008]自動抑爆防護層，用于對爆炸初期進行探測，當探測到爆炸時，阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播；
[0009]自動隔爆防護層，用于與所述自動抑爆防護層進行聯(lián)動，當所述自動抑爆防護層探測到爆炸時，根據設定時間啟動隔爆系統(tǒng)切斷爆炸傳播；
[0010]智能管理系統(tǒng)，所述主動預警防護層、自動抑爆防護層、自動隔爆防護層分別與所述智能管理系統(tǒng)連接，用于對所述主動預警防護層、自動抑爆防護層、自動隔爆防護層進行實時監(jiān)測定位、數(shù)據存儲及故障診斷。
[0011]更進一步的技術方案是主動預警防護層包括:瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控子系統(tǒng)，用于采空區(qū)、上偶角、工作面瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測；
[0012]紅外熱成像監(jiān)控子系統(tǒng)，用于設備火花、電暈及皮帶發(fā)熱監(jiān)測；
[0013]光纖溫度監(jiān)控子系統(tǒng)，用于巷道煤壁、采空區(qū)的溫度監(jiān)測；
[0014]采空區(qū)指標氣體無線監(jiān)控子系統(tǒng)，用于指標氣體濃度監(jiān)測；所述指標氣體包括硫化氫、一氧化碳；
[0015]還包括氮氣/ 二氧化碳滅火子系統(tǒng)和細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)。
[0016]更進一步的技術方案是自動抑爆防護層包括自動噴粉抑爆子系統(tǒng)和細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)。
[0017]更進一步的技術方案是自動隔爆防護層包括自動水袋抑爆子系統(tǒng)。
[0018]更進一步的技術方案是智能管理系統(tǒng)包括智慧線傳輸定位及數(shù)據存儲子系統(tǒng)。
[0019]更進一步的技術方案是光纖溫度監(jiān)控子系統(tǒng)是無源無縫式光纖溫度監(jiān)控子系統(tǒng)。
[0020]更進一步的技術方案是提供一種煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護方法，所述的方法包括以下步驟:
[0021]第一層主動預警防護
[0022]通過瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控子系統(tǒng)探測瓦斯?jié)舛龋斕綔y到瓦斯?jié)舛瘸^預警上限時，加大通風量；
[0023]通過煤塵濃度探測器探測煤塵濃度，當探測到煤塵濃度超過設定上限時，啟動細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)進行降塵；
[0024]通過紅外熱成像監(jiān)控子系統(tǒng)和光纖溫度監(jiān)控子系統(tǒng)探測工作設備溫度，當探測到溫度達到上限時，自動切斷工作設備電源；
[0025]第二層自動抑爆防護
[0026]通過光學探測器對爆炸產生的初期進行自動火焰探測，當探測到火焰時，抑爆裝置在爆炸的初始階段噴出抑爆介質阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播，抑制煤礦瓦斯爆炸；
[0027]第三層自動隔爆防護
[0028]當光學探測器探測到爆炸的初期信號時，根據設定時間啟動自動水袋抑爆子系統(tǒng)，并關閉巷道內的防爆門，切斷爆炸的繼續(xù)傳播。
[0029]更進一步的技術方案是第二層自動抑爆防護中當探測到火焰時，自動噴粉抑爆子系統(tǒng)和細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)在爆炸的初始階段噴出抑爆物質，吸收爆炸產生的能量、隔絕氧氣，阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播，抑制煤礦瓦斯爆炸。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是針對煤礦巷道瓦斯爆炸抑制的煤礦巷道瓦斯爆炸抑制多層防護系統(tǒng)。系統(tǒng)由前級爆炸因素探測預警排除系統(tǒng)、中級主動爆炸抑制系統(tǒng)、后級徹底切斷爆炸系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)這四部分來共同完成對煤礦巷道瓦斯爆炸的多層防護，實現(xiàn)煤礦巷道瓦斯爆炸的多層抑制，本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)煤礦巷道的初期預警排除爆炸因素將爆炸消除扼殺在搖籃里；中期爆炸初期主動探測噴射抑爆物質在爆炸的小能量階段將爆炸控制??；后期啟動隔爆水棚、關閉隔爆門將爆炸徹底切斷。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)結構框圖。
[0032]圖2為本發(fā)明一個實施例的多層防護構成圖。
【具體實施方式】
[0033]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0034]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0035]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示，本實施例公開一種煤礦巷道瓦斯爆炸多層防護系統(tǒng)，其系統(tǒng)構成可參見圖1所示，它包括主動預警防護層，用于探測煤礦巷道內瓦斯爆炸因素參數(shù)，當所述爆炸因素參數(shù)達到上限時，降低煤礦巷道內瓦斯爆炸因素；進一步具體的實施方案是，主動預警防護層包括:瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控子系統(tǒng)，用于采空區(qū)、偶角、工作面瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測；紅外熱成像監(jiān)控子系統(tǒng)，用于設備火花、電暈及皮帶發(fā)熱監(jiān)測；光纖溫度監(jiān)控子系統(tǒng)，用于巷道煤壁、采空區(qū)的溫度監(jiān)測；采空區(qū)指標氣體無線監(jiān)控子系統(tǒng)，用于甲烷、一氧化碳濃度監(jiān)測；還包括氮氣/二氧化碳滅火子系統(tǒng)和細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)。本實施例在煤礦巷道內還未發(fā)生爆炸之間，主動預警防護層的前級爆炸因素預警探測排除系統(tǒng)主要對瓦斯?jié)舛?、有毒氣體濃度、煤塵濃度、工作設備溫度等因素進行探測，當相關參數(shù)達到設置上限時，分別增大通風量、開啟降塵裝置、切斷設備工作電源等，降低爆炸因素。
[0038]自動抑爆防護層，用于對爆炸初期進行探測，當探測到爆炸時，阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播；具體的，自動抑爆防護層包括自動噴粉抑爆子系統(tǒng)和細水霧降塵抑爆子系統(tǒng)。本實施例在煤礦巷道內發(fā)生爆炸時的初期階段，自動抑爆防護層的中級主動爆炸抑制系統(tǒng)主要對爆炸產生的初期進行主動探測，當探測到爆炸時，抑爆裝置迅速作出反應，在爆炸的初始階段噴出抑爆物質，吸收爆炸產生的能量、降低氧氣濃度阻止爆炸的擴大并切斷爆炸的繼續(xù)傳播。
[0039]自動隔爆防護層，用于與所述自動抑爆防護層進行聯(lián)動，當所述自動抑爆防護層探測到爆炸時，根據設定時間啟動切斷爆炸傳播系統(tǒng)；具體的，自動隔爆防護層包括自動水袋抑爆子系統(tǒng)。本實施例中自動隔爆防護層與中級主動爆炸抑制系統(tǒng)進行聯(lián)動，當中級主動爆炸抑制系統(tǒng)的探測器探測到爆炸的初期信號時，根據設定時間啟動巷道內