一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，包括回风巷、风井、防爆门、风硐和设置于风硐出风端的主通风机；还包括消波巷道，该消波巷道设置在风井同回风巷相连的巷道转弯处，或设置在爆炸波传播路线上的其他巷道转弯处；所述消波巷道内设置有阻波墙和若干个消波墙，所述阻波墙和若干个消波墙相间隔设置。本发明专利技术利用爆炸波的传播和衰减规律，从井巷布置等方面提出一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，以期将风井中爆炸波的冲击强度削减至较低水平，从而提升主通风机等通风设施的安全防护水平，并相应降低新型风井防爆门的抗爆要求和设计难度。

Blast wave pre reduction structure for protecting mine ventilation shaft facilities

The invention discloses an explosion wave pre-attenuation structure for protecting mine ventilation facilities, including return air lane, air shaft, explosion-proof door, air tunnel and main ventilator at the outlet end of air tunnel; and also includes a wave attenuation laneway, which is set at the turning point of the laneway connecting the air shaft with the return air laneway or at the propagation of explosion wave. Other turning points of roadways on the route; the wave-absorbing roadway is provided with a wave-resisting wall and several wave-absorbing walls, and the wave-resisting wall and several wave-absorbing walls are separated. According to the law of propagation and attenuation of explosion wave, a structure of pre-attenuation of explosion wave for protecting ventilation facilities in coal mines is proposed from aspects of layout of shaft and roadway, in order to reduce the shock intensity of explosion wave in ventilation shaft to a lower level, thereby improving the safety protection level of ventilation facilities such as main ventilator, and reducing the new level accordingly. Blast resistant requirements and design difficulty of blast doors for air shaft.

【技术实现步骤摘要】
一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构
本专利技术涉及煤矿通风安全
，特别是涉及一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，用于减小主通风机等煤矿风井设施遭受到的冲击危害。
技术介绍
矿井主通风机是矿井通风系统中的核心设施，担负着向矿井输送新鲜空气、排出有毒有害气体和粉尘的重任，其连续、可靠运行是矿井安全生产的首要保证，因而通常被称为“矿井肺脏”。为避免矿井主通风机在井下发生爆炸时遭到损毁，主通风机通常布置于风井井口侧边一定距离之外，且在井口设置防爆门作为保护设施。当井下发生爆炸时，爆炸波会首先冲开防爆门，快速泄放到大气中，从而使得主通风机免遭损坏。抢险救灾实践表明，当井下爆炸威力巨大时，强大的爆炸波会将防爆门冲毁，甚至对主通风机、引风硐等设施造成损坏、损毁，导致矿井通风中断且长时间难以恢复，进而造成事故扩大化。针对我国现行防爆门易被冲毁的缺陷，国内提出了众多具有限位和自动复位功能的新型防爆门。研究表明，在强烈爆炸波作用下，对于高速冲起或旋开的防爆门，在有限的时间、空间内实现有效限位和可靠复位是相当困难的。这必然使得新型防爆门研制难以避开体积庞大、外形笨重、结构复杂、缓冲限位困难等设计难题。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对煤矿风井通风设施的安全防护问题，利用爆炸波的传播和衰减规律，从井巷布置等方面提出一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，以期将风井中爆炸波的冲击强度削减至较低水平，从而提升主通风机等通风设施的安全防护水平，并相应降低新型风井防爆门的抗爆要求和设计难度。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，包括回风巷、与回风巷连通的风井、设置在风井顶端的防爆门、连通于风井一侧的风硐和设置于风硐出风端的主通风机；该用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构还包括消波巷道，该消波巷道设置在风井同回风巷相连的巷道转弯处，或设置在爆炸波传播路线上的其他巷道转弯处；所述消波巷道内设置有阻波墙和若干个消波墙，所述阻波墙和若干个消波墙相间隔设置。进一步的，所述消波巷道为盲巷，该盲巷为沿回风巷道轴向延长的延长巷道，该盲巷的入口处设置一道阻波墙，该盲巷的内部设置多组消波墙，该多组消波墙交错布置，构成“Z”字形气流通道。进一步的，所述盲巷呈内外断面形状一致的结构或呈口小腔大的结构。进一步的，所述盲巷长度为20m。进一步的，所述阻波墙为钢筋混凝土阻波墙，阻波墙墙高取盲巷巷道高度的0.6倍，墙厚以能抵抗1MPa以上的爆炸压力；所述消波墙为半高混凝土墙体，墙高取盲巷巷道高度的0.6倍，墙宽取盲巷宽度的0.8倍。进一步的，所述盲巷的阻波墙上部的气流通道处设置虚墙。进一步的，所述消波巷道为绕巷，绕巷从风井同回风巷连接的巷道转弯处引出，绕巷出口与风井交汇；绕巷出口处须设置一道阻波墙，该绕巷出口内侧设置多组消波墙，该多组消波墙交错布置，构成“Z”字形气流通道。进一步的，绕巷可在立体空间实施，或在平面空间内构建；当绕巷在立体空间内实施时，该绕巷可采用螺旋盘升方式开挖；绕巷出入口为平巷；当绕巷在爆炸波传播路线上的其他巷道转弯处实施时，通常在平面空间内开掘绕巷巷道。进一步的，所述阻波墙为钢筋混凝土阻波墙，墙高取绕巷巷道高度的0.8倍，墙厚以能抵抗1MPa以上的爆炸压力；所述消波墙为半高混凝土墙体，墙高取盲巷巷道高度的0.6倍，墙宽取盲巷宽度的0.8倍。进一步的，当绕巷在不含可燃气体的岩层中布置时，所述绕巷的出入口分别设置有密封虚墙进行封闭，在出口处，该密封虚墙设置在阻波墙上方；当绕巷在含可燃气体的岩层中布置时，所述阻波墙不设置密封虚墙，此时绕巷不封闭。进一步的，绕巷的巷道长度取40m。进一步的，阻波墙内外两侧可设置墙柱和缓冲体。进一步的，所述消波墙的墙体上以阵列方式设置大量气流通道。进一步的，所述气流通道截面可选为圆形、方形、菱形等几何形状。进一步的，所述消波墙的壁面采用凹凸不平的粗糙壁面。进一步的，盲巷和绕巷内部设置隔爆水（岩）棚。进一步的，虚墙由易于被爆炸波击破的薄板构筑而成。本专利技术的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，提出的消波方法的技术原理为：利用增设消波巷道后形成的巷道分岔，将强爆炸波分离为两道相对较弱的爆炸波，一道进入风井向井口方向传播，另一道进入消波巷道；利用消波巷道及内部的消波墙、阻波墙等辅助设施，消减进入消波巷道内的爆炸波，延长其传播距离和时间，使分离后的爆炸波在时间、空间上相互错开，无法再次叠加合并为强爆炸波，从而达到大幅减弱爆炸波的目的。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：（1）利用爆炸波在巷道分岔处衰减的原理，通过改变爆炸波能量的时空分布来减弱爆炸波，对爆炸波的消减效果显著；（2）消波巷道构筑于矿井现有巷道之外，相对独立，对矿井生产影响极小。在消波巷道内部布置阻波墙、消波墙等附属设施时，无须考虑通风、行人、运输等方面的限制因素，这使得辅助消波设施的设计、施工等具有很大的自由度；（3）在消减爆炸波强度的同时，降低了爆炸波的传播速度，延迟了其到达主通风机、防爆门等保护对象的时间。这种延迟可为防爆门自动开启等主动防爆技术多争取数十毫秒的反应时间，从而可降低相关技术的实现难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术盲巷消波的工程布置示意图；图2是本专利技术绕巷消波的工程布置示意图；图3是本专利技术盲巷消波的工程布置立体示意图；图4是本专利技术盲巷消波方法中爆炸波运动规律示意图；图5是本专利技术绕巷消波方法中爆炸波运动规律示意图；图中，1、回风巷；2、风井；3、防爆门；4、风硐；5、主通风机；6、阻波墙；7、消波墙；8、隔爆水（岩）棚；9、盲巷；10、虚墙；11、绕巷。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例一：如图1、图3所示，本实施例的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，包括回风巷1、与回风巷1连通的风井2、设置在风井2顶端的防爆门3、连通于风井2一侧的风硐4和设置于风硐4出风端的主通风机5；还通过在爆炸波传播路线上的巷道转弯处增设盲巷及辅助设施构成消波系统，来实现对爆炸波的消减。在该消波系统中，盲巷9为消波巷道，其功能是在原有巷道基础上形成巷道分岔结构，实现对爆炸波的分流、滞阻和消减。盲巷9长度取20m左右，巷道断面既可同回风巷保持一致，也可扩大盲巷内部断面，形成口小腔大的空间结构。盲巷9入口处设置一道阻波墙6，其作用是调节进入盲巷9的爆炸波强度和减缓盲巷9内爆炸波的逸出速度。阻波墙6高度取盲巷高度的0.6倍左右，具体可根据盲巷9长度进行设计。盲巷9越长，消波空间越大，阻波墙6高度宜越低；反之则越高。阻波墙墙体采用钢筋混凝土墙，墙厚按抵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，包括回风巷、与回风巷连通的风井、设置在风井顶端的防爆门、连通于风井一侧的风硐和设置于风硐出风端的主通风机；其特征在于：该用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构还包括消波巷道，该消波巷道设置在风井同回风巷相连的巷道转弯处，或设置在爆炸波传播路线上的其他巷道转弯处；所述消波巷道内设置有阻波墙和若干个消波墙，所述阻波墙和若干个消波墙相间隔设置。

【技术特征摘要】
1.一种用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，包括回风巷、与回风巷连通的风井、设置在风井顶端的防爆门、连通于风井一侧的风硐和设置于风硐出风端的主通风机；其特征在于：该用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构还包括消波巷道，该消波巷道设置在风井同回风巷相连的巷道转弯处，或设置在爆炸波传播路线上的其他巷道转弯处；所述消波巷道内设置有阻波墙和若干个消波墙，所述阻波墙和若干个消波墙相间隔设置。2.如权利要求1所述的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，其特征在于：所述消波巷道为盲巷，该盲巷为沿回风巷道轴向延长的延长巷道，该盲巷的入口处设置一道阻波墙，该盲巷的内部设置多组消波墙，该多组消波墙交错布置，构成“Z”字形气流通道。3.如权利要求2所述的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，其特征在于：所述盲巷呈内外断面形状一致的结构或呈口小腔大的结构；所述盲巷长度为20m。4.如权利要求2所述的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，其特征在于：所述阻波墙为钢筋混凝土阻波墙，阻波墙墙高取盲巷巷道高度的0.6倍，墙厚以能抵抗1MPa以上的爆炸压力；所述消波墙为半高混凝土墙体，墙高取盲巷巷道高度的0.6倍，墙宽取盲巷宽度的0.8倍；所述盲巷的阻波墙上部的气流通道处设置虚墙。5.如权利要求1所述的用于保护煤矿风井设施的爆炸波预先消减结构，其特征在于：所述消波巷道为绕巷，绕巷从风井同回风巷连接的巷道转弯处引出，绕巷出口与风井交汇；绕巷出口处须设置一道阻波墙，该绕巷出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维宾，陈冰，孙玉宁，
申请(专利权)人：河南理工大学，焦作大学，
类型：发明
国别省市：河南,41