一种矩形巷道的组合式快速封堵装置及方法与流程

本发明属于矿山设备技术领域，尤其涉及一种矩形巷道的组合式快速封堵装置及方法。

背景技术：

目前，煤炭采用后退式开采时，在开采之后形成采空区，由于外部裂隙，氧气进入采空区，在采空区发生余煤自然，为避免巷道内大量瓦斯气体进入燃烧区发生爆炸，引起事故并造成煤炭损失，因此需要一种快速封堵装置解决以上问题。而目前的封堵装置通常采用气囊式充气密闭将燃烧区隔离，气囊通过充气膨胀与巷道壁紧密贴合，但由于井下巷道凸凹不平、尺寸偏差，气囊受到自身尺寸的限制从而不能做出灵活调整，另一方面气囊式充气密闭整体散热性差，随着燃烧区温度增加，燃烧区内气压增大，气囊与巷道壁间的压力有限，有被气压顶开的风险。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种矩形巷道的组合式快速封堵装置及方法。

一种矩形巷道的组合式快速封堵装置，包括组合防火板、耐火气囊、温度传感器、控制器、电动抽水泵、水箱、电源和小型充气瓶，温度传感器、电动抽水泵与控制器电连接，电源为整个装置供电；所述组合防火板包括第一防火板、第二防火板、第三防火板和第四防火板，由以上四种防火板通过t型导轨和t型凹槽拼接而成，能够上下移动实现矩形巷道顶、底方向的封堵，耐火气囊与组合防火板左右两侧连接，实现矩形巷道两侧壁的封堵。

所述第一防火板包括剪式千斤顶、第一伸缩块、前盖板及后盖板，所述第一伸缩块通过紧固螺栓连接在剪式千斤顶的上、下两底座上；所述第二防火板包括剪式千斤顶、第二伸缩块、前盖板及后盖板，所述第二伸缩块通过紧固螺栓连接在剪式千斤顶的上、下两底座上；第一伸缩块、第二伸缩块与剪式千斤顶的丝杆螺母沿轴向平行设置，第一伸缩块、第二伸缩块远离丝杆螺母的上端面均设置有t型导轨。

所述第一伸缩块上与上端面t型导轨垂直的两侧端面设置有t型凹槽，第二伸缩块上与上端面与t型导轨垂直的两侧端面一侧设置有t型导轨、另一侧设置有t型凹槽；第一伸缩块侧面的t型凹槽与第二伸缩块侧面的t型导轨配合实现第一防火板和第二防火板的连接。

所述前盖板、后盖板外表面设置有散热管，前盖板和后盖板间通过橡胶软管在第一防火板、第二防火板内部连接，前盖板上的散热管带有进水口和出水口，进水口通过电动水泵与外接水箱连接；所述前盖板、后盖板上均开有通槽，用来放置温度传感器或调节丝杆螺母，温度传感器能够实时监测第一防火板、第二防火板的温度。

所述剪式千斤顶的丝杆上靠近丝杆螺母的位置垂直设置有密封挡板，密封挡板与丝杠螺纹连接，用于增强密封性，第一伸缩块、第二伸缩块上设置有与密封挡板对应的凹槽，用于固定密封挡板，当无需剪式千斤顶调整高度时，密封挡板卡在凹槽内。

所述密封挡板侧面开有螺纹孔，前盖板与后盖板通过螺栓连接在密封挡板上，第一伸缩块侧面用螺钉连接有滑块，前盖板及后盖板上开有与滑块对应的滑槽。

所述第三防火板是由合页将两块板连接起来的可折叠的防火板，第三防火板三个侧面设置有t型凹槽，两一个侧面设置有波浪形密封橡胶垫。

所述第四防火板是由合页将两块板连接起来的可折叠的防火板，第四防火板两个相邻侧面设置有t型凹槽，另外两侧面分别设置有t型导轨和波浪形密封橡胶垫。

所述耐火气囊为耐火材料制成的气囊，其上设置有进气阀和排气阀，耐火气囊上设置有t型导轨。

一种矩形巷道的组合式快速封堵装置的使用方法，采用上述的矩形巷道的组合式快速封堵装置进行封堵，包括以下步骤：

步骤一：将第三防火板展开，将带有波浪形密封橡胶垫相对一侧的t型凹槽与第一防火板任意一侧第一伸缩块上的t型导轨配合连接，保证组合后两侧t型凹槽在同一直线；

步骤二：将第四防火板上带有波浪形密封橡胶垫相对一侧的t型凹槽与第二防火板任意一侧第二伸缩块上的t型导轨配合连接，保证组合后的t型凹槽在同一直线；

步骤三：将耐火气囊的t型导轨沿第二防火板与第四防火板组装后的t型凹槽穿过；

步骤四：将带有耐火气囊、第二防火板与第四防火板组装后形成的板块的t型导轨，沿第一防火板与第三防火板组合后的板块的t型凹槽穿过，完成组合防火板的组装；

步骤五：在封堵装置骨架完成组装后，使用橡胶软管依次将第一防火板的散热管进水口与相邻第二防火板的散热管出水口相连，第一防火板的散热管出水口与相邻第二防火板的散热管进水口相连，两侧第二防火板的散热管进水口与电动抽水泵相连，第二防火板的散热管出水口与水箱相连，从而实现闭合的水循环；

步骤六：通过扶手将组装后的封堵装置扶起直立，使气囊位于巷道两侧，通过棘轮扳手调节第一防火板的剪式千斤顶和第二防火板的剪式千斤顶的丝杆螺母，推动第三防火板与第四防火板沿气囊的t型导轨向两侧移动，使波浪形密封橡胶垫受力变形与巷道壁紧密贴合；

步骤七：利用小型充气瓶通过进气阀向耐火气囊内部充气，耐火气囊进气膨胀后与巷道壁紧密贴合。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种矩形巷道的组合式快速封堵装置及方法，组合防火板的材质是铝合金，会大幅度降低防火板块的质量，便有搬运；且铝合金具有良好的导热性，有利于及时将燃烧区产生的热量吸收传递；

2、本发明所提供的装置矩形巷道内壁，通过波浪形密封橡胶垫和耐热气囊紧贴巷道内壁，保证封堵墙具有一定强度；

3、对于面积较大的第三防火板、第四防火板采用折叠的方式，便于在巷道内收放携带；

4、装置中的连接方式都是通过t型凹槽与t型导轨连接，大幅度降低组装时间，并连接牢固；

5、剪式千斤顶、剪式千斤顶可以伸缩一定长度，能够对第一防火板、第二防火板高度的调整，对巷道内壁挤压；耐火气囊能够填充巷道壁两侧间隙，有效保证与上下巷道壁的紧密贴合，使封堵装置能够牢靠的固定在所需位置，降低封堵装置被气压顶开的风险；

6、气囊所需充气量小，小型充气瓶便于携带，降低安装设备的整体质量；

7、剪式千斤顶、剪式千斤顶的丝杆螺母可通过棘轮扳手快速调整，提高封堵效率；

8、第一防火板、第二防火板安装有温度传感器与散热管，可根据自身温度调节散热方式，当温度传感器检测到的温度达到预设温度时，控制器启动电动抽水泵通过水冷快速降低封堵装置温度，逐步降低燃烧区温度。

附图说明

图1为实施例提供的一种矩形巷道的组合式快速封堵装置的整体结构示意图；

图2为本发明中剪式千斤顶的连接结构示意图；

图3为本发明中第一防火板内部结构示意图；

图4为本发明中第二防火板内部结构示意图；

图5为本发明中后盖板示意图；

图6为本发明中第一防火板整体结构示意图.；

图7为本发明中第二防火板整体示意图；

图8为本发明中第三防火板示意图；

图9为本发明中波浪形密封橡胶垫示意图；

图10为本发明中第四防火板示意图；

图11为本发明中第一防火板与第三防火板组装后的示意图；

图12为本发明中第二防火板与第四防火板组装后的示意图；

图13为本发明中耐火气囊示意图；

图14为本发明中第二防火板、第四防火板与耐火气囊组装后的示意图；

图15为实施例提供的封堵装置的应用状态主视图；

图16为本发明的水循环流程图；

图17为本发明的封堵装置散热过程流程框图；

其中，

1—巷道，2—耐火气囊，3—第一防火板，3-1—密封挡板，3-2—丝杆螺母，3-3—第一伸缩块，3-4—支撑臂，3-5—紧固螺栓，3-6—滑块，3-7—后盖板，3-8—温度传感器放置槽，3-9—t型凹槽，3-10—t型导轨，3-11—滑槽，3-12—前盖板，3-13—进水口，3-14—扶手，3-15—出水口，3-16—千斤顶螺母调整通槽，3-17—螺纹孔，4—第二防火板，5—第三防火板，6—第四防火板，7—合页，8—波浪形密封橡胶垫，9—橡胶软管，10—水箱，11—电源，12—电动抽水泵，13—控制器，14—导线。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。本实施例中的上、下、左、右均是针对此实施例提供的封堵装置进行的叙述，仅用于清楚的描述封堵装置的结构及各部分的连接，不用于限定装置的结构。

如图1、图15所示，一种矩形巷道的组合式快速封堵装置，包括组合防火板、耐火气囊2、温度传感器、控制器13、电动抽水泵12、水箱10、电源11和小型充气瓶(图中未显示)，温度传感器、电动抽水泵12与控制器13电连接，电源11为整个装置供电，电动抽水泵12、水箱10、电源11外接在组合防火板外部。组合防火板包括第一防火板3、第二防火板4、第三防火板5和第四防火板6，由以上四种防火板通过t型导轨3-10和t型凹槽3-9拼接而成，能够上下移动实现矩形巷道1顶、底方向的封堵，耐火气囊2与组合防火板左右两侧连接，实现矩形巷道1两侧壁的封堵。本实施例提供的一种矩形巷道的组合式快速封堵装置，包括一块第一防火板3、两块第二防火板4、两块第三防火板5、四块第四防火板6和两个耐火气囊2。

所述第一防火板3包括剪式千斤顶、第一伸缩块3-3、前盖板3-12及后盖板3-7，如图2-6所示，所述第一伸缩块3-3通过紧固螺栓3-5连接在剪式千斤顶的上、下两底座上；当旋转剪式千斤顶的丝杆螺母3-2时，支撑臂3-4和丝杆螺母3-2之间通过螺纹连接产生相对运动，当同侧的支撑臂3-4相向或相背运动时，支撑臂3-4与丝杆螺母3-2间的夹角产生变化，支撑臂3-4通过底座带动第一伸缩块3-3远离或靠近丝杆螺母3-2，从而实现剪式千斤顶伸出或收缩，用以调整第一防火板3的高度。第一伸缩块3-3与丝杆螺母3-2沿轴向平行设置，第一伸缩块3-3远离丝杆螺母3-2端面设置有t型导轨3-10，第一伸缩块3-3与t型导轨3-10垂直的两侧端面设置有t型凹槽3-9。靠近丝杆螺母3-2的位置垂直设置有密封挡板3-1，密封挡板3-1与丝杠螺纹连接，用于增强第一防火板3的密封性，第一伸缩块3-3上设置有与密封挡板3-1对应的凹槽，用于固定密封挡板3-1，当无需剪式千斤顶调整高度时，密封挡板3-1卡在凹槽内。密封挡板3-1侧面开有螺纹孔3-17，前盖板3-12与后盖板3-7通过螺栓连接在密封挡板3-1上，第一伸缩块3-3侧面用螺钉连接有滑块3-6，前盖板3-12及后盖板3-7上开有与滑块3-6对应的滑槽3-11，用于限制第一伸缩块3-3的运动并限定其运动轨迹，当剪式千斤顶伸缩时，滑块3-6在滑槽3-11内滑动，前盖板3-12、后盖板3-7与第一伸缩块3-3紧密贴合，保证第一伸缩块3-3伸缩后，第一防火板3仍具有良好的密封性。

如图4、图7所示，所述第二防火板4包括剪式千斤顶、第二伸缩块、前盖板3-12及后盖板3-7，所述第二伸缩块通过紧固螺栓3-5连接在剪式千斤顶的上、下两底座上，当旋转剪式千斤顶的丝杆螺母3-2时，支撑臂3-4和丝杆螺母3-2之间通过螺纹连接产生相对运动，当同侧的支撑臂3-4相向或相背运动时，支撑臂3-4与丝杆螺母3-2间的夹角产生变化，支撑臂3-4通过底座带动第二伸缩块远离或靠近丝杆螺母3-2，从而实现剪式千斤顶伸出或收缩，用以调整第二防火板4的高度。第二伸缩块与丝杆螺母3-2沿轴向平行设置，第二伸缩块远离丝杆螺母3-2端面设置有t型导轨3-10，第二伸缩块与t型导轨3-10垂直的两侧端面一侧设置有t型导轨3-10、另一侧设置有t型凹槽3-9。靠近丝杆螺母3-2的位置垂直设置有密封挡板3-1，密封挡板3-1与丝杠螺纹连接，用于增强第二防火板4的密封性，第二伸缩块上设置有与密封挡板3-1对应的凹槽，用于固定密封挡板3-1，当无需剪式千斤顶调整高度时，密封挡板3-1卡在凹槽内。密封挡板3-1侧面开有螺纹孔3-17，前盖板3-12与后盖板3-7通过螺栓连接在密封挡板3-1上，第二伸缩块侧面用螺钉连接有滑块3-6，前盖板3-12及后盖板3-7上开有与滑块3-6对应的滑槽3-11，用于限制第二伸缩块的运动并限定其运动轨迹，当剪式千斤顶伸缩时，滑块3-6在滑槽3-11内滑动，前盖板3-12、后盖板3-7与第二伸缩块紧密贴合，保证第二伸缩块伸缩后，第二防火板4仍具有良好的密封性。

如图5-7所示，所述前盖板3-12、后盖板3-7外表面设置有散热管，前盖板3-12和后盖板3-7间通过软管在第一防火板3、第二防火板4内部连接，前盖板3-12上的散热管带有进水口3-13和出水口3-15，进水口3-13通过电动水泵与外接水箱10连接，实现水从进水口3-13进入，流经后盖板3-7后从出水口3-15流出，实现三人的目的；电动水泵与控制器13连接，受控制器13控制；所述前盖板3-12、后盖板3-7上均开有通槽，一个用来调节丝杆螺母3-2，另一个用来放置温度传感器，温度传感器能够实时监测第一防火板3、第二防火板4的温度。本实施例中，前盖板3-12上的通槽用来调节丝杆螺母3-2，称之为千斤顶螺母调整通槽3-16，后盖板3-7上的通槽用来放置温度传感器，称之为温度传感器放置槽3-8。所述通槽均设置在靠近丝杠螺母一侧，可将通槽与剪式千斤顶、剪式千斤顶内部分隔开，避免粉尘进入到第一防火板3、第二防火板4内部。所述前盖板3-12和后盖板3-7上设置有扶手3-14，用于防火板的搬运。

如图8-9所示，所述第三防火板5是由合页7将两块板连接起来的可折叠的防火板，第三防火板5三个侧面设置有t型凹槽3-9，两一个侧面设置有波浪形密封橡胶垫8，与巷道壁接触，增大摩擦。第三防火板5可通过与波浪形密封橡胶垫8相对的t型凹槽3-9与第一防火板3的第一伸缩块3-3的t型导轨3-10配合，将第三防火板5安装在第一防火板3的上下两侧，实现第三防火板5与第一防火板3的连接。

如图10所示，所述第四防火板6是由合页7将两块板连接起来的可折叠的防火板，第四防火板6两个相邻侧面设置有t型凹槽3-9，另外两侧面分别设置有t型导轨3-10和波浪形密封橡胶垫8。波浪形密封橡胶垫8与巷道壁接触，增大摩擦。第四防火板6可通过与波浪形密封橡胶垫8相对的t型凹槽3-9与第二防火板4的第二伸缩块的t型导轨3-10配合，将第四防火板6与第二防火板4安装在第二防火板4上下两侧，实现第四防火板6与第二防火板4的连接，保证连接后的第四防火板6与第二防火板4的t型导轨3-10在同一侧，将第四防火板6与第二防火板4连接后的整体与第一防火板3和第三防火板5连接后的整体，通过t型导轨3-10和t型凹槽3-9连接，实现组合防火板的组装。组装后的组合防火板上下两侧均为波浪形密封橡胶垫8，左右两侧均为t型凹槽3-9，波浪形密封橡胶垫8与巷道1顶、底壁接触。

所述耐火气囊2为耐火材料制成的气囊，其上设置有进气阀和排气阀，耐火气囊2上设置有t型导轨3-10。将耐火气囊2通过t型导轨3-10连接与组合防火板两侧的凹槽配合，将耐火气囊2安装在组合防火板的两侧，通过对耐火气囊2内部充气，膨胀后实现与巷道壁紧密贴合。整个封堵装置各部分之间均采用的是t型凹槽3-9和t型导轨3-10的连接，降低拼接时间，且具有良好的密封性。

作为优选的技术方案，所述第一防火板3和第二防火板4的前盖板3-12、后盖板3-7、第三防火板5、第四防火板6均为铝合金材质，降低了组合防火板的质量。

上述的一种矩形巷道的组合式快速封堵装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：如图11所示，将两块第三防火板5展开，将带有波浪形密封橡胶垫8相对一侧的t型凹槽3-9与第一防火板3任意一侧第一伸缩块3-3上的t型导轨3-10配合连接，保证组合后两侧t型凹槽3-9在同一直线，此时第三防火板5将无法翻转，只可沿着第一伸缩块3-3上的t型导轨3-10滑动；调节剪式千斤顶能够推动第三防火板5垂直于第一伸缩块3-3上的t型导轨3-10移动；

步骤二：如图12所示，将第四防火板6上带有波浪形密封橡胶垫8相对一侧的t型凹槽3-9与第二防火板4任意一侧第二伸缩块上的t型导轨3-10配合连接，保证组合后的t型凹槽3-9在同一直线，此时第四防火板6可以继续翻转，可沿着第二伸缩块上的t型导轨3-10滑动；调节剪式千斤顶能够推动第四防火板6垂直于第二伸缩块上的t型导轨3-10移动；

步骤三：如图13-14所示，将耐火气囊2的t型导轨3-10沿第二防火板4与第四防火板6组装后的t型凹槽3-9穿过，此时第四防火板6将不可翻转，同时也不能沿第二伸缩块上的t型导轨3-10滑动；调节第二防火板4中剪式千斤顶能够推动第四防火板6沿气囊t型导轨3-10移动；

步骤四：将带有耐火气囊2、第二防火板4与第四防火板6组装后形成的板块的t型导轨3-10，沿第一防火板3与第三防火板5组合后的板块的t型凹槽3-9穿过，完成组合防火板的组装；此步骤注意保证所有前盖板3-12在同侧，便于调整剪式千斤顶、剪式千斤顶的丝杆螺母3-2，此时封堵装置完成组装，组装后的各板块只能沿耐火气囊2导轨的方向移动；

步骤五：如图16的水循环流程图所示，在封堵装置骨架完成组装后，使用橡胶软管9依次将第一防火板3的散热管进水口3-13与相邻第二防火板4的散热管出水口3-15相连，第一防火板3的散热管出水口3-15与相邻第二防火板4的散热管进水口3-13相连，两侧第二防火板4的散热管进水口3-13与电动抽水泵12相连，第二防火板4的散热管出水口3-15与水箱10相连，从而实现闭合的水循环，此时封堵装置完成组装；

步骤六：如图15所示，组装人员通过扶手3-14将组装后的封堵装置扶起直立，使气囊位于巷道1两侧，通过棘轮扳手调节第一防火板3的剪式千斤顶和第二防火板4的剪式千斤顶的丝杆螺母3-2，推动第三防火板5与第四防火板6沿气囊的t型导轨3-10向两侧移动，每个剪式千斤顶只能控制与之相连的防火板，剪式千斤顶产生的推力，使第三防火板5、第四防火板6与巷道壁压力增大，导致波浪形密封橡胶垫8受力变形与巷道壁紧密贴合，同时产生的压力增大了封堵装置与巷道壁的摩擦力，保证封堵装置能够紧紧卡在该位置；

步骤七：利用小型充气瓶通过进气阀向耐火气囊2内部充气，耐火气囊2进气膨胀后与巷道壁紧密贴合，起到密封缝隙的作用。

如图17所示，首先在控制器13内预设温度值，本实施例中控制器13采用单片机，温度传感器通过导线14与控制器13电连接，能够实时监测第一防火板3、第二防火板4的温度并反馈给控制器13，当温度低于预设值时，防火板依靠自身铝合金材质良好的导热性自然冷却降低温度，当反馈到控制器13的温度超过预设值时，控制器13启动电动抽水泵12进行水冷循环进行降温。