一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统技术方案

技术编号:15051231 阅读:151 留言:0更新日期:2017-04-05 22:37
本发明专利技术提供一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统,属于采矿安全技术领域。该系统包括多模态信号传感器、信号综合处理器、声光报警装置、启动开关、气体发生器、半柔性安全气囊和电源。多模态信号传感器检测掘进工作空间中的温度、湿度、瓦斯浓度等参数,信号实时传输至信号综合处理器进行处理,当信号异常时,信号综合处理器输出预警信号至声光报警装置和气体发生器,气体发生器迅速产生大量惰性气体,使安全气囊膨胀,阻塞巷道断面,对瓦斯及煤岩固体向采掘空间的喷出起到阻隔缓冲作用。本发明专利技术可在紧急情况下第一时间保护工作人员的生命安全,在煤与瓦斯突出事故中起到缓冲作用,可为人员的安全逃生赢得时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采矿安全
,特别是指一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统。
技术介绍
煤与瓦斯突出一直是我国煤矿的重大灾害之一。据统计,在我国煤矿重大灾害事故中,70%以上是瓦斯事故,死亡人数占煤矿事故总死亡人数的40%左右。随着煤炭开采深度的增加,地应力和瓦斯应力增加,煤体在高应力作用下更易失稳,多种因素共同作用的结果导致了原来未发生突出的矿井和矿区开始出现了瓦斯动力现象。煤与瓦斯突出的发生时首要任务是让工作人员迅速撤离危险区域,保证工作人员的生命安全,其次是防止造成二次事故以及次生灾害。由于瓦斯突出的发生具有突发性,且快速喷出的煤和瓦斯具有极大的破坏力,留给工作人员撤离的时间往往很短,所以突出发生时,往往成大量的人员伤亡,如果突出后再引起瓦斯、煤尘爆炸,爆炸冲击波以及产生的有毒有害烟气会对人员造成更加严重的伤害。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统,解决突出发生时人员逃生时间不足的问题。该系统包括多模态信号传感器、信号综合处理器、声光报警装置、启动开关,气体发生器、半柔性安全气囊以及电源;其中,多模态信号传感器与信号综合处理器相连,信号综合处理器与声光报警装置、启动开关、电源相连,气体发生器与半柔性安全气囊相连,启动开关与气体发生器相连。多模态信号传感器包括四种以上信号传感元件,包括温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、瓦斯浓度传感器、瓦斯压力传感器等,用于采集工作空间以及煤体内部的温度、湿度、大气压力、瓦斯浓度、瓦斯压力信号,多模态信号传感器采用高度集成化设计,安装于高强度半封闭保护壳中。信号综合处理器内置深度学习算法,对多模态信号传感器采集的信号进行综合处理,判断突出发生的可能性大小以及突出发生的严重程度,并根据处理结果输出不同信号,控制声光报警装置和气体发生器。声光报警装置包括发声器和发光器,发声器可以发出高频率、高响度的声音报警信号,同时发光器发出高频率、高亮度的光学报警信号。气体发生器由惰性气体存储装置以及惰性气体产生装置组成,在接收到信号综合处理器或启动开关发出的动作信号之后,可以在短时间内释放出大量惰性气体,使半柔性安全气囊快速充气展开。半柔性安全气囊由内部充气层、中部保护层以及外部抗冲击层组成,其中,内部充气层为高柔性高弹性的橡胶涂层,中部保护层为高抗拉强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温的芳纶纤维,外部抗冲击层为抗冲击陶瓷颗粒涂层。电源为可充电式高能量密度电池组与电源适配器组合结构,两种供电方式构成冗余设计,一般情况下以电源适配器为系统供电,特殊情况无法使用电源适配器时,采用电池组供电,当电源适配器正常工作时,可同时为电池组充电。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:该系统结构简单,布置方便,安全可靠,气囊轻便且强度高,自动化、智能化程度高,能够广泛应用于具有瓦斯突出倾向性的掘进工作面。本专利技术布置于具有瓦斯突出倾向性的巷道中,可以在出现瓦斯突出征兆时或者瓦斯突出发生初期迅速动作,保障工作人员的生命安全,为工作人员的安全撤离赢得宝贵时间,从而防止重大人员伤亡事故的发生,提高矿山安全生产水平。附图说明图1为本专利技术的煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统结构示意图;图2为本专利技术的半柔性安全气囊展开模式及气囊三层材质示意图。其中:1-多模态信号传感器,2-信号综合处理器,3-声光报警装置,4-启动开关,5-气体发生器,6-半柔性安全气囊,7-电源,8-半柔性气囊展开状态,9-外部抗冲击层,10-中部保护层,11-内部充气层。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统。如图1所示,该系统中,多模态信号传感器1与信号综合处理器2相连,信号综合处理器2与声光报警装置3、启动开关4、电源7相连,气体发生器5与半柔性安全气囊6相连,启动开关4与气体发生器5相连。其中,多模态信号传感器1包括四种以上信号传感元件,用于采集工作空间以及煤体内部的温度、湿度、大气压力、瓦斯浓度、瓦斯压力信号,多模态信号传感器1安装于高强度半封闭保护壳中。信号综合处理器2内置深度学习算法,对多模态信号传感器1采集的信号进行综合处理,并根据处理结果输出不同信号,控制声光报警装置3和气体发生器5。如图2所示,半柔性安全气囊6展开后,在半柔性气囊展开状态8可见,半柔性安全气囊6由内部充气层11、中部保护层10以及外部抗冲击层9组成,其中,内部充气层11为高柔性高弹性的橡胶涂层,中部保护层10为高抗拉强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温的芳纶纤维,外部抗冲击层9为抗冲击陶瓷颗粒涂层。该系统的具体使用过程为:(1)首先将需要布放本系统的掘进工作面的各项历史数据,输入所述信号综合处理器2,对深度学习算法进行训练,得到良好的训练结果从而为综合处理多种信号打好基础。(2)将系统按所述连接方案进行组装,多组多模态信号传感器1布放至合理位置,采集工作空间中的各项信号。(3)将气体发生器5与半柔性安全气囊6相连接,设置多组,分别放置于掘进工作面合理位置,亦可布置于掘进机上,保证半柔性安全气囊5位于掘进工作面与工作人员之间。(4)将启动开关4设置于工作人员易操作的位置,亦可布置于掘进机上,保证在特殊情况下,工作人员可手动启动半柔性安全气囊,使其正常展开。(5)将多组声光报警装置3设置在掘进工作空间的多个关键位置,保证在发出声光报警时,工作人员能够及时收到报警信号。(6)多模态信号传感器1实时动态采集工作空间内的温度、湿度、气压、瓦斯浓度、瓦斯压力等多种数据,实时传输至信号综合处理器2,信号综合处理器2内置的深度学习算法对采集的多种信号进行综合处理,判断当前掘进工作面发生瓦斯突出的可能性大小以及严重程度,输出不同等级信号。如果无突出危险性,则保持正常的信号收集,如果经过判断得出掘进工作面具有轻微或低等级突出危险性,则向声光报警装置3发出动作信号,控制声光报警装置3发出声光报警,此时工作人员根据现场实际情况,判断是否通过气囊手动启动开关4启动半柔性安全气囊6并及时撤离掘进工作面,如果信号综合处理器2根据采集的多种信号判断出具有高瓦斯突出危险性,在向声光报警装置3发出动作信号,控制声光报警装置3发出声光报警的同时,向气体发生器5发出动作信号,从而及时使半柔性安全气囊6快速顺利充气展开,在掘进工作面与工作人员之间形成阻隔屏障。由于半柔性安全气囊6具有气密性,良好弹性和韧性,表面为抗冲击陶瓷颗粒涂层,可以对喷出的固体及气体形成一定缓冲和阻隔作用,从而保护工作人员不受喷出瓦斯及煤块的直接冲击,为人员撤离危险区域赢得时间。(7)定期对系统进行检查与维护,确保各个装置状态良好运行正常。以上所述是本专利技术的优选实施方式,应当指出,对于本
的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统,其特征在于:包括多模态信号传感器(1)、信号综合处理器(2)、声光报警装置(3)、启动开关(4),气体发生器(5)、半柔性安全气囊(6)以及电源(7);其中:所述多模态信号传感器(1)与信号综合处理器(2)相连,信号综合处理器(2)与声光报警装置(3)、启动开关(4)、电源(7)相连,气体发生器(5)与半柔性安全气囊(6)相连,启动开关(4)与气体发生器(5)相连。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统,其特征在于:包括多模态信号传感器(1)、信号综合处理器(2)、声光报警装置(3)、启动开关(4),气体发生器(5)、半柔性安全气囊(6)以及电源(7);其中:所述多模态信号传感器(1)与信号综合处理器(2)相连,信号综合处理器(2)与声光报警装置(3)、启动开关(4)、电源(7)相连,气体发生器(5)与半柔性安全气囊(6)相连,启动开关(4)与气体发生器(5)相连。2.根据权利要求1所述的煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统,其特征在于:所述多模态信号传感器(1)包括四种以上信号传感元件,用于采集工作空间以及煤体内部的温度、湿度、大气压力、瓦斯浓度、瓦斯压力...

【专利技术属性】
技术研发人员:高玉坤贺帅张恒张英华黄志安王辉付明明严屹然
申请(专利权)人:北京科技大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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