一种井下隧道安全监控及救援系统的制作方法

本发明涉及井下安全生产技术领域，尤其涉及一种井下隧道安全监控及救援系统。

背景技术：

随着采掘深度的不断加大，井下隧道的长度越来越长，地下地质复杂，断裂带多，危险源较多，塌方、冒顶、透水、瓦斯爆炸、火灾、岩溶作用、窒息中毒等因素造成的安全事故频发，每每造成群死群伤重大安全事件，对社会家庭、企业、社会、国家都带来巨大的损失。一旦出现安全事故，救援难度较大，生命财产安全不能充分保障。

技术实现要素：

针对现有技术方案中井下隧道出现安全事故不易救援的问题，本发明提供了一种井下隧道安全监控及救援系统。

本发明提供如下的技术方案：一种井下隧道安全监控及救援系统，包括前端避难舱、后端控制舱以及设置在所述前端避难舱和后端控制舱之间的连接管廊；所述前端避难舱和后端控制舱外侧均设置有危险源监测装置；所述后端控制舱设置有与所述危险源监测装置信号连接的控制器；所述连接管廊设置有与所述前端避难舱内部连通的人员撤离通道。

优选地，所述连接管廊埋设在隧道地面下，所述前端避难舱、后端控制舱底部均设置有和所述连接管廊连接的转移舱。

优选地，所述前端避难舱和后端控制舱之间还设置有与所述连接管廊连通的中间支援舱。

优选地，还包括换气系统和液体输送系统；所述换气系统包括设置在所述连接管廊内的通风管道以及设置在所述前端避难舱内且与所述通风管道连接的抽风机；所述液体输送系统包括设置在所述连接管廊内的液体管道以及设置在所述前端避难舱内且与所述液体管道连接的出水口，所述出水口设置有阀门。

优选地，所述前端避难舱和后端控制舱外侧均设置有与所述液体管道连接的喷淋口。

优选地，所述连接管廊内还设置有辅助撤离系统，所述辅助撤离系统包括设置在所述人员撤离通道内的牵引车。

优选地，所述危险源监测装置包括气体监测装置、粉尘监测装置、地层应变测量装置、地下水变化监测装置、声音监测装置、图像采集装置、辐射监测装置中的一种或多种；所述气体监测装置包括有害气体传感器和氧气浓度传感器。

优选地，所述前端避难舱和后端控制舱均设置有监测装置安装孔、观察窗、舱外照明灯、应急物资储藏柜以及与所述控制器信号连接的报警装置。

优选地，所述控制器包括与所述监测装置信号连接的分析模块以及与所述分析模块信号连接的危险源数据库。

优选地，所述连接管廊还包括线路管道，所述线路管道包括强电管道和弱电管道。

本发明的有益效果是：1、前端避难舱为井下人员提供紧急避难所，连接管廊提供人员撤离通道，在出现安全事故时，井下人员可躲入前端避难舱内，或者通过连接管廊脱离事故发生区域；2、危险源监测装置可监测采矿一线的多种危险源，使控制器可以提前发现安全事故发生的征兆，在安全事故发生之前提醒井下人员进入前端避难舱。

附图说明

图1为本发明一个实施例的示意图。

图2为本发明中前端避难舱的一个实施例的侧视图。

图3为本发明中前端避难舱的一个实施例的剖面图。

图4为本发明中后端控制舱的一个实施例的侧视图。

图5为本发明中后端控制舱的一个实施例的剖面图。

图6为本发明中连接管廊的一个实施例的剖面图。

图7为本发明中牵引车的一个实施例的示意图。

附图标记：1-前端避难舱，11-转移舱，12-喷淋口，13-监测装置安装孔，14-观察窗，15-舱外照明灯，16-应急物资储藏柜，2-后端控制舱，21-控制器，3-连接管廊，31-人员撤离通道，32-通风管道，33-液体管道，34-牵引车，341-舱体，342-定位驱动轮，343-牵引绳，35-强电管道，36-弱电管道，4-中间支援舱。

具体实施方式

以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了如图1-7所示的一种井下隧道安全监控及救援系统，包括前端避难舱1、后端控制舱2以及设置在所述前端避难舱1和后端控制舱2之间的连接管廊3；所述前端避难舱1和后端控制舱2外侧均设置有危险源监测装置；所述后端控制舱2设置有与所述危险源监测装置信号连接的控制器21；所述连接管廊3设置有与所述前端避难舱1内部连通的人员撤离通道31。

前端避难舱设置在采掘作业的一线场地，在安全事故发生时用于井下人员的紧急避难。井下隧道处于采掘作业一线的每个巷道均可设置一个前端避难舱。后端控制舱设置在井下隧道相对于采掘作业一线较为安全、地质结构相对稳定的浅层区域，通过连接管廊与每个前端避难舱连通。连接管廊用于连通前端避难舱和后端控制舱，保障前端避难舱的供氧、供水、供电和数据连接，并通过人员撤离通道及时将前端避难舱内的人员撤离到后方安全区域。

具体地，前端避难舱、后端控制舱、连接管廊均为钢结构，且在关上舱门后，前端避难舱和连接管廊均相对于外界封闭，隔绝舱内和外部的气体交换，并且前端避难舱和连接管廊设置有隔热材料层，尽量减少热交换；井下人员可通过前端避难舱进入连接管廊，再转移到后端控制舱或其他前端避难舱，支援物资也可通过连接管廊输送到前端避难舱中。进一步地，前端避难舱、后端控制舱、连接管廊均可设置成标准化、模块化的结构，更方便安装和扩展。

危险源监测装置用于井下隧道的危险源的数据采集，并传递给后端控制仓内的控制器中。控制器可采用具有数值计算、逻辑计算和数据存储能力的电脑，可用于将危险源数据形成随时间变化的线性数据模型，或者用于将危险源数据与内部预先存储的数据库中的数据模型进行比对并判断是否具有安全事故征兆。具体地，危险源监测装置可包括有害气体传感器、氧传感器、有害粉尘浓度传感器等。

优选地，如图3和图5所示，所述连接管廊3埋设在隧道地面下，所述前端避难舱1、后端控制舱2底部均设置有和所述连接管廊3连接的转移舱11。

连接管廊埋设在隧道地面下更为安全，特别是遇到塌方、火灾、瓦斯爆炸等情况时，隧道地面可充当连接管廊的坚固保护层。转移舱设置在前端避难舱、后端控制舱的底部，也埋设在隧道地面下，并且与连接管廊连通，井下人员从前端避难舱经转移舱进入连接管廊中。具体地，如图2所示，转移舱的结构与连接管廊相匹配。转移舱可沿前端避难舱的长度方向延伸，并且两端可拆连接有舱门，其一端与连接管廊连通时，舱门可直接卸下，便于安装。

优选地，所述前端避难舱1和后端控制舱2之间还设置有与所述连接管廊3连通的中间支援舱4。

中间支援舱可避免前端避难舱和后端控制舱之间距离过远，缩短人员在连接管廊中的转移时间，防止出现意外情况。具体地，中间支援仓的结构与前端避难舱相同，在新的采掘作业一线施工巷道施工完成后，原有的前端避难舱可直接作为中间支援舱使用。

优选地，还包括换气系统和液体输送系统；所述换气系统包括设置在所述连接管廊3内的通风管道32以及设置在所述前端避难舱1内且与所述通风管道32连接的抽风机；所述液体输送系统包括设置在所述连接管廊3内的液体管道33以及设置在所述前端避难舱1内且与所述液体管道33连接的出水口，所述出水口设置有阀门。

换气系统用于保持前端避难舱和连接管廊内的空气流通，防止空气中氧含量过低，具体地，包括通风管道和抽风机，通风管道可与后端控制舱连通，后端控制舱的空气通过通风管道被抽风机抽送到前端避难舱中，再经连接管廊流出。液体输送系统用于保障前端避难舱内的供水，包括液体管道、出水口和阀门。进一步地，前端避难舱内可设置有废水收集容器，废水收集容器可设置有排水管和阀门。

优选地，如图2和图4所示，所述前端避难舱1和后端控制舱2外侧均设置有与所述液体管道33连接的喷淋口12。喷淋口用于为前端避难舱外表面降温，防止温度过高。

优选地，如图7所示，所述连接管廊3内还设置有辅助撤离系统，所述辅助撤离系统包括设置在所述人员撤离通道31内的牵引车34。

辅助撤离系统用于辅助行动困难的人员撤离以及运送应急物资。具体地，牵引车可包括舱体341、设置在舱体341底部的4个定位驱动轮342、设置在舱体341内用于驱动4个定位驱动轮转动的驱动电机以及设置在舱体341两侧的牵引绳343。舱体用于安置行动困难的人员或者应急物资；驱动电机用于产生辅助动力；牵引绳用于改变行进方向。

优选地，所述危险源监测装置包括气体监测装置、粉尘监测装置、地层应变测量装置、地下水变化监测装置、声音监测装置、图像采集装置、辐射监测装置中的一种或多种；所述气体监测装置包括有害气体传感器和氧气浓度传感器。

有害气体传感器用于监测井下隧道的有害气体的浓度，比如瓦斯（ch4）、一氧化碳（co）、二氧化碳（co2）、硫化氢(h2s)、二氧化硫(so2)等，可采用光离子化检测仪；氧气浓度传感器用于监测井下隧道中的氧含量，可采用氧传感器；粉尘监测装置用于监测二氧化硅（sio2）粉尘的浓度，可采用粉尘浓度传感器；地层应变测量装置主要用于井下隧道内的空间地层位移、空间变形的测量；地下水变化监测装置用于空气湿度监测、坑道内地下水的渗流与排放数据变化测量、地下水位直接测量；声音监测装置主要用于地层变化发出的声音、采掘作业与地层作用发出的声音、气体渗漏、地下水流动渗漏发出的声音、报警器具发出的声音、矿井坑道支护结构应力变化发出的声音、以及其他生产过程中发出的杂音信号收集，可采用微型麦克风；图像采集装置可采集前端避难舱附近的图像信息，用于判断现场具体情况，可采用高清摄像头；辐射监测装置用于监测井下隧道的辐射剂量，可采用辐射传感器。

优选地，如图2和图4所示，所述前端避难舱1和后端控制舱2均设置有监测装置安装孔13、观察窗14、舱外照明灯15、应急物资储藏柜16以及与所述控制器信号连接的报警装置。

监测装置安装孔设置在前端避难舱外表面的顶部或底部，用于安装上述各种监测装置。观察窗可采用高强度耐热玻璃，用于观察前端避难舱外部的状况。舱外照明灯用于为舱外提供照明灯光，方便观察，并为图像采集装置补光。应急物资储藏柜用于存储应急医疗、生存物资。报警装置用于接受控制器的控制信号并发出声光报警信号，提醒井下人员进入前端避难舱中。

优选地，所述控制器21包括与所述监测装置信号连接的分析模块以及与所述分析模块信号连接的危险源数据库。

所述分析模块用于过滤、整理、分析从危险源监测装置发送的数据。危险源数据库中存储有害气体、粉尘浓度等行业标准，以及预先根据矿区地质分析建立的地质数据模型、地下水变化模型，还预设有险情响应预案等。具体地，分析模块将危险源数据根据时间的变化形成线性数据模型，并与危险源数据库中存储的行业标准、数据模型进行比对，将危险源数据变化情况划分为绿色安全、黄色警告、红色禁止警报等数个等级，同时匹配相应的险情响应预案，起到对安全事故危险源提前发现并处理的作用，同时在安全事故不可避免时提前提醒井下人员进入前端避难舱中或者直接撤离。

优选地，如图6所示，所述连接管廊3还包括线路管道，所述线路管道包括强电管道35和弱电管道36。具体地，强电管道用于容纳供电线路，弱电管道用于容纳光纤等通讯线路，强电管道和弱电管道分别处于人员撤离通道的两侧，避免互相影响。

以上为本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。