一种悬挂轨道式移动灭火防爆装置的制作方法

本发明涉及矿井火灾、瓦斯及其衍生灾害防护设备领域，尤其涉及一种悬挂轨道式移动灭火防爆装置。

背景技术：

我国煤矿瓦斯事故与火灾事故是直接威胁矿井安全生产的主要灾害，严重影响了煤矿的安全生产，制约着我国煤炭工业的健康稳定发展。

为了有效地遏制瓦斯灾害发生，对瓦斯浓度进行实时、连续监控尤为重要，以达到控制瓦斯浓度、减少煤矿瓦斯事故发生、保障煤矿安全生产的目的。井下现常用检测瓦斯浓度的方法主要包括：矿井指定位置设置瓦斯浓度传感器与人工携带便捷式瓦斯检测仪检测浓度，但这些检测瓦斯浓度的方法不能达到实时、连续检测，有局限性，并且检测结果有误差。井下现常用的灭火手段主要有定点灌浆、高位钻孔注水、喷洒阻化剂、喷注凝胶、钻孔压注泡沫、应用液态二氧化碳灭火装置等技术，但使用这些技术实施灭火，操作复杂，及时性差。

由此可以看出，现矿井中对于瓦斯浓度检测不能达到实时检测和大范围内连续检测，对于火灾事故不能及时发现并于发生初期及时有效地控制灾情。

因此，针对以上不足，需要提供一种悬挂轨道式移动灭火防爆装置，可以实现在矿井内瓦斯及火情大范围实时监控，可及时处理瓦斯浓度过高及完成火灾初期灭火的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种在矿井下集自动转向靶位灭火系统和瓦斯检测防爆系统于一身的悬挂轨道式移动灭火防爆装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种悬挂轨道式移动灭火防爆装置，其特征在于：包括：

运动执行系统，所述运动执行系统悬挂安装于轨道，且能够沿所述轨道移动；

运载器，所述运载器安装在所述运动执行系统，且所述运载器的内部具有空腔，在所述运载器的底侧设有可开闭的箱门；

灭火系统，所述灭火系统包括设置在所述空腔内的灭火剂保温层，所述灭火剂保温层在所述空腔内围出一储存腔，当所述箱门打开时，所述储存腔能够与外侧空气连通，在所述储存腔内还设有弹射装置、以及设置在所述储存腔的干水-二氧化碳水合物灭火剂，当所述灭火系统启动时，所述箱门打开，所述弹射装置将所述干水-二氧化碳水合物灭火剂发射到所述运载器外侧；

自吸防爆系统，安装在所述运载器，当所述自吸防爆系统启动时能够将所述运载器外侧的气体吸入到所述储存腔；

检测系统，安装在所述运载器，用于实时检测运载器外侧的温度、烟雾浓度、二氧化碳浓度和瓦斯浓度；

中央控制器，接收所述检测系统发送的检测信息，当接收到的检测信息达到相应的预设值时，所述中央控制器发出相应的信号控制灭火防爆装置停止行驶，并启动所述灭火系统或自吸防爆系统。

进一步，所述运载器通过旋转器安装在所述运动执行系统上，通过所述旋转器能够调整所述运载器，使所述运载器相对所述旋转器的轴线具有倾斜角度。

进一步，所述预设值为瓦斯浓度大于1％，、温度大于70℃、烟雾浓度大于0.1mg/m³、二氧化碳浓度大于0.5％；

当所述温度、烟雾传感器及二氧化碳传感器均达到预设值时，说明巷道内所述灭火防爆装置所在位置发生火灾或有火灾发生危险，所述中央控制器控制所述灭火防爆装置停止行驶，并启动所述灭火系统；

灭火完成后所述瓦斯浓度达到预设值时，所述中央控制器控制启动所述自吸防爆系统。

进一步，所述检测系统包括固定在所述运载器上的声光报警器、烟雾传感器、二氧化碳传感器、瓦斯传感器、温度传感器、信息传送装置；

所述烟雾传感器、二氧化碳传感器、瓦斯传感器、温度传感器将实时检测的信息通过所述信息传送装置传递给所述中央控制器，待所述中央控制器接收到的温度、二氧化碳浓度、烟雾浓度和/或瓦斯浓度超出预设值时，所述中央控制器控制所述声光报警器报警。

进一步，所述灭火剂保温层从内到外依次为液氮保温层、纳米气凝胶保温层、真空隔热层。

进一步，所述自吸防爆系统包括微型空气压缩器、可调控伸缩塞体、自吸气体反应管、溶液存储器；

所述溶液存储器内存储有水溶液，水溶液为水合物形成促进剂溶液，所述溶液存储器固定在所述运载器上，所述溶液存储器通过连接管与所述运载器内的储存腔连通，所述连接管上设有气压控制阀，当所述气压控制阀受到预设压力后开启，使所述溶液存储器内的水溶液通过所述连接管它喷入所述储存腔，所述溶液存储器上设有添液口；

所述自吸气体反应管的一端置于所述储存腔内，另一端置于所述运载器外，所述自吸气体反应管上设有只能使气体向储存腔内流通的单向阀；

所述微型空气压缩器固定在所述运载器上，所述微型空气压缩器通过连接管接入储存腔内部吸收储存腔内气体，通过另一连接管延伸至运载器外将气体排出；

启动所述微型空气压缩器可使储存腔内形成负压将所述运载器外的气体从所述自吸气体反应管吸入储存腔内，达到预设压力后，所述气压控制阀开启；

所述可调控伸缩塞体固定在所述储存腔上部，所述可调控伸缩塞体可向下压缩增强储存腔内压力，促进储存腔内气体与水溶液快速合成水合物。

进一步，所述运载器上设有将储存腔内侧残余气体排出的残气排放管，所述残气排放管内设有只能使气体向所述运载器外流动的单向阀。

进一步，所述箱门上安装有用以检测储存腔内生成的水合物重量的重力检测装置。

进一步，还包括信号发射器，所述信号发射器用于将信息发送给设置在外界的接收器。

进一步，所述轨道包括滑架轨道和载重轨道；

所述运动执行系统包括动力组件、分别与所述动力组件连接的主动车轮和从动车轮；

所述主动车轮与所述载重轨道相配合，所述动力组件可驱动所述主动车轮沿载重轨道运动；

所述从动车轮与所述滑架轨道相配合，控制所述灭火防爆装置的运行方向；

所述动力组件包括变速器、发动机，所述发动机为所述主动车轮提供动力，所述中央控制器能够控制所述变速器，调整所述运动执行系统移动速度。

实施本发明的，具有以下有益效果：

1.通过运动执行系统、灭火系统、自吸防爆系统等多个系统配合，可有效对矿井实时进行检测，并快速高效完成灭火、防爆的处理，减少矿井内发生火灾及爆炸的产生。

2.通过运动执行系统及检测系统的设计，可实时对矿井内瓦斯浓度、是否发生火灾进行监控，使检测具备实时性、连续性；

3.矿井内，温度传感器、烟雾传感器、二氧化碳传感器都达到预设值即发生火灾时，灭火防爆装置通过检测系统对着火点进行定位，灭火系统启动后，通过将存储的干水-二氧化碳水合物灭火剂喷射至着火点，干水-二氧化碳水合物灭火剂快速分解，释放大量二氧化碳和疏水性二氧化硅，吸收周围大量的热，释放的二氧化碳对可燃物周围的空气进行稀释，分解产生的气相疏水性二氧化硅也会产生阻燃作用，可有效防止火势继续扩大甚至起到灭火效果；

4.灭火处理后，若巷道内瓦斯浓度过高，自吸防爆系统启动，将气体吸入到储存腔内，并与水溶液反应形成水合物，可有效降低巷道内瓦斯的浓度，避免矿井内发生瓦斯爆炸。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的检测系统的控制示意图。

图中：

1：轨道；2：运载器；3：滑架轨道；4：载重轨道；5：变速器；6：发动机；7：旋转器；8：声光报警器；9：信号发射器；10：微型空气压缩器；11：纳米气凝胶保温层；12：液氮保温层；13：可调控伸缩塞体；14：自吸气体反应管；15：单向残气排放管；16：信息传送装置；17：烟雾传感器；18：二氧化碳传感器；19：瓦斯传感器；20：中央控制器；21：温度传感器；22：重力检测装置；23：压力安全控制阀；24：溶液存储器；25：弹射装置；26：真空隔热层；27-添液口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提出一种能在行驶过程中对矿井巷道内是否发生火灾或瓦斯浓度是否超标超标进行实时检测，并可进行灭火及瓦斯防爆处理的悬挂轨道式移动灭火防爆装置。

本发明实施例提供了一种悬挂轨道式移动灭火防爆装置，包括，运动执行系统、运载器2、灭火系统、自吸防爆系统、检测系统、中央控制器20。

在矿井巷道的顶部设有轨道1，运动执行系统悬挂安装于轨道1上，且能够沿轨道1移动；运载器2安装在运动执行系统上，且运载器2的内部具有空腔，在运载器2的底侧设有可开闭的箱门。

灭火系统包括设置在空腔内的灭火剂保温层，灭火剂保温层由从内到外依次为液氮保温层12、纳米气凝胶保温层11、真空隔热层26，灭火剂保温层在空腔内围出一储存腔，当箱门打开时，储存腔能够与外侧空气连通，在储存腔内还设有弹射装置25、以及设置在储存腔的干水-二氧化碳水合物灭火剂，当灭火系统启动时，箱门打开，弹射装置25将干水-二氧化碳水合物灭火剂发射到运载器2外侧，干水-二氧化碳水合物灭火剂迅速分解带走大量的热量并释放大量的二氧化碳和疏水性二氧化硅，吸收周围大量的热，释放的二氧化碳对可燃物周围的空气进行稀释，分解产生的气相疏水性二氧化硅也会产生阻燃作用，防止火势继续扩大达到灭火的目的，待完成灭火后关闭箱门。

弹射装置25的结构可以是汽缸下连接有一个推板，汽缸启动后带动推板将干水-二氧化碳水合物灭火剂推出，弹射装置25也可以是气管，气管通气后将干水-二氧化碳水合物灭火剂吹出，再此不对弹射装置25的具体结构进行限定，只需保证弹射装置25能将干水-二氧化碳水合物灭火剂发射到所述运载器2外即可。

需说明的是，干水-二氧化碳水合物灭火剂在常温状态会分解，灭火剂保温层的设置是满足存储干水-二氧化碳水合物灭火剂的存储条件，当然在箱门上也设有铺面整个箱门的灭火剂保温层，提高保温存储效果。

在运载器2上安装有延伸至储存腔内的可进行卸压的压力安全控制阀23，保证干水-二氧化碳水合物灭火剂存储的稳定性，避免防爆装置在运动过程中晃动，使存储腔内的干水-二氧化碳水合物灭火剂部分分解造成存储腔压力过大产生安全隐患。

需说明的是，箱门为可自动开闭式箱门，可自动开闭式箱门属于现有的常规技术，如采用公交车的车门的开闭方式，在此不对箱门的具体结构进行具体描述。

自吸防爆系统安装在运载器2上，当自吸防爆系统启动时能够将运载器外侧的气体吸入到储存腔；检测系统安装在运载器，用于检测运载器外侧的温度、烟雾浓度、二氧化碳浓度和瓦斯气体浓度。

当然，箱门与运载器2间还需通过密封条进行密封处理，使箱门关闭后，储存腔内处于密封状态，以避免吸入储存腔内气体泄露。

中央控制器20，接收检测系统所检测到的信息，当接收到的检测信息达到相应的预设值时，中央控制器20发出相应的信号控制灭火防爆装置停止行驶，并启动所述灭火系统或自吸防爆系统。

预设值为瓦斯浓度大于1％，和温度大于70℃、烟雾浓度大于0.1mg/m³、二氧化碳浓度大于0.5％；当温度、烟雾传感器及二氧化碳传感器均达到预设值时，说明所述灭火防爆装置所在位置发生火灾或有火灾发生危险，中央控制器20控制所述灭火防爆装置停止行驶，并启动所述灭火系统；灭火完成后所述瓦斯浓度达到预设值时，所述中央控制器20控制启动所述自吸防爆系统。

在一个具体的实施方式中，轨道1为下端开放的壳体，轨道顶部为呈“工”型滑架轨道3，轨道下端两侧分别设有一条载重轨道4，两条载重轨道4上分别设有一个位置相对的凹槽；运动执行系统包括动力组件，动力组件两侧设有主动车轮，动力组件顶部设有两个左右分布的从动车轮，两个主动车轮分别置于两条载重轨道4的凹槽上，动力组件驱动主动车轮转动后可带动整个灭火防爆装置沿载重轨道4移动，两个从动车轮分别置于滑架轨道3的两侧，且两个从动车轮与“工”字型滑架轨道3的纵梁接触，控制运动执行系统只能沿滑架轨道3的铺设方向运动，保证整个灭火防爆装置运动轨迹的合理性；其中，动力组件包括变速器5、发动机6，发动机6为主动滚轮提供动力，变速器5接收到中央控制器20信号后，调整运动执行系统移动速度。

当然，轨道1也可以是钢丝绳轨道或常规的工字型钢轨，只要能使运动执系统悬挂安装在沿轨道1后能沿轨道1移动即可。

在一个具体的实施方式中，检测系统包括固定在运载器2上的声光报警器8、烟雾传感器17、二氧化碳传感器18、瓦斯传感器19、温度传感器21、信息传送装置16。

温度传感器21、烟雾传感器17、二氧化碳传感器18用来检测矿井是否发生火灾，瓦斯传感器19用以检测矿井内瓦斯的浓度；声光报警器8、烟雾传感器17、二氧化碳传感器18、瓦斯传感器19、温度传感器21均将检测的数据信息通过所述信息传送装置16传递给中央控制器20，在中央控制器20内设有烟雾浓度、二氧化碳浓度、温度、瓦斯浓度的临界值，若中央控制器20接收到的数据信息超过设定的临界值，声光报警器8的警灯闪烁并发出蜂鸣声提醒井下工作人员；中央控制器20上还连接有信号发射器9，中央控制器20会将异常信息传输给信号发射器9，信号发射器9并将异常情况发送给设置在外界的接收器，提醒矿井外的工作人员。

温度传感器21设有多个，且均匀的固定在运载器2的侧壁及底部，中央控制器20对每个温度传感器21所在位置留有记录，在检测到所在区域发生火灾时，中央控制器20对变速器5发出指令，使灭火防爆装置停止行驶，增加检测频率，可通过运载器2上不同位置的温度传感器21所检测到的温度高低，准确判断出火灾产生的位置，中央控制器20发出信号启动灭火系统将火灾扑灭。

运载器2通过旋转器7可转动地安装在所述运动执行系统上，旋转器7可带动运载器2转动；若火灾发生位置在巷道侧壁造成旋转器7箱门无法对准火灾位置，旋转器7对运载器2进行调整，使运载器2相对旋转器7的轴线具有倾斜角度，使运载器2内存储的灭火剂准确的对准着火点；旋转器7的设置保证了灭火系统对巷道内侧壁发生着火时也能起到灭火作用，需说明的是旋转器7的轴线方向是指平行于矿井巷道侧壁的方向。

在一个具体的实施方式中，自吸防爆系统包括微型空气压缩器10、自吸气体反应管14、溶液存储器24。

溶液存储器24内存储有带促进剂的水溶液，水溶液为水合物形成促进剂溶液，溶液存储器24固定在运载器2上，溶液存储器24通过连接管与运载器2内的储存腔连通，连接管上设有气压控制阀，气压控制阀受到压力后开启，溶液存储器24上设有添液口27。

自吸气体反应管14的一端置于储存腔内，另一端置于运载器2外，气体反应管14上设有只能使气体向储存腔内流通的单向阀。

微型空气压缩器10固定在运载器2上，微型空气压缩器10通过连接管接入储存腔内部吸收储存腔内气体，通过另一连接管延伸至运载器2外将气体排出。

启动微型空气压缩器10可使储存腔内形成负压，将运载器2外的气体从自吸气体反应管14吸入储存腔内，气压控制阀受到气压作用开启，使溶液存储器24内的水溶液喷入储存腔内，气体会溶于水溶液中形成水合物。

在储存腔上部固定有可调控伸缩塞体13，可调控伸缩塞体13与储存腔的侧壁贴合，可调控伸缩塞体13可向下压缩储存腔内气体增强储存腔内压力，促进储存腔内气体与水溶液快速合成水合物。

在箱门上安装有用以检测储存腔内生成的水合物重量的重力检测装置22，若重力检测装置22达到设定重量，说明溶液存储器24内存储的水溶液已经不足以再与气体形成水合物，无法再继续吸收异常气体，此时中央控制器20给运动执行系统传递信号，使灭火防爆装置移动到巷道外从添液口27处重新向溶液存储器24内补充水溶液。

进一步，运载器2上设有将储存腔内侧残余气体排出的残气排放管15；

进一步，真空隔热层26内设有隔板，信号发射器9、微型空气压缩器10、信息传送装置16、中央控制器20固定在隔板上，避免发生火灾时由于高温导致信号发射器9、微型空气压缩器10、信息传送装置16、中央控制器20损坏。

进一步，声光报警器8、信息传送装置16、烟雾传感器17、二氧化碳传感器18、瓦斯传感器19、温度传感器21均采用矿用本质安全型，以确保在矿井巷道内的复杂环境中可以正常使用。

灭火防爆装置在工作过程中会遇到以下三种情况：

第一种：区域内瓦斯浓度超过安全预设值但温度没有达到预设值；

第二种：区域发生火灾但该区域内瓦斯浓度没有超过安全预设值；

第三种：发生火灾且该区域内瓦斯浓度超过安全预设值。

当发生第一种情况即区域内瓦斯浓度超过安全预设值但温度没有达到预设值时，触动的是自动检测瓦斯浓度流程，其流程如下：

灭火防爆装置安装之前，将矿井井下巷道长度、温度以及通风参数等信息输入中央控制器20中，中央控制器20通过自动计算，对悬挂轨道式载体车运行巷道周期及正常行驶速度进行合理规划；当悬挂轨道式载体车在巷道中正常行驶的过程中，悬挂轨道式载体车对瓦斯浓度和周围温度进行检测，并根据检测结果进行调速循环行驶；若瓦斯传感器19检测到的信息超过预设值时，检测结果由信息传送装置16传递给中央控制器20，信息处理后，中央控制器20分别发给信号发射器9和变速器5发出指令，信号发射器9向井上发送信号，变速器5调节悬挂轨道式载体车的行驶速度，使悬挂轨道式载体车减慢速度行驶，增大检测频率；若悬挂轨道式载体车上瓦斯传感器19检测到的信息小于预设值时，检测结果由信息传送装置16传递给中央控制器20，信息经处理之后，中央控制器20向变速器5发出指令，变速器5调节悬挂轨道式载体车的行驶速度，使悬挂轨道式载体车加快速度行驶。悬挂轨道式载体车在行驶过程中，若检测的温度、瓦斯浓度等信息达到预设值，则检测数据实时传递到井上接收端；否则，所检测数据每15分钟经信号发射器9传递至井上接收端。

当出现第二种情况即区域发生火灾但该区域内瓦斯浓度没有超过安全预设值时，该发明则启动自动灭火流程，其流程如下：

灭火防爆装置在巷道中正常行驶，若烟雾传感器17、二氧化碳传感器18、温度传感器21检测的信息达到火灾发生条件时，瓦斯传感器19检测该区域内瓦斯浓度没有超过安全预设值，检测信息通过信息传送装置16传递到中央控制器20，处理之后，中央控制器20对变速器5发出指令，使悬挂轨道式载体车停止行驶，同时，温度传感器21对该区域最高温度点的位置进行探测，将探测信息通过信息传送装置16传递给中央控制器20，信息处理之后，中央控制器20向声光报警器8发出警示指令，声光报警器8会闪耀着红色预警灯并发出蜂鸣警报，警示周围的工作人员；中央控制器20根据温度传感器21检测的消息对旋转器7发出指令，使运载器2箱底部对准着火点并打开箱门；与此同时弹射装置25会接收到中央控制器20发出弹射信号的指令，弹射出腔内的干水-二氧化碳水合物灭火剂。干水-二氧化碳水合物灭火剂快速分解，释放大量二氧化碳和疏水性二氧化硅，吸收周围大量的热，释放的二氧化碳对可燃物周围的空气进行稀释，分解产生的气相疏水性二氧化硅也会产生阻燃作用，防止火势继续扩大。当检测到火灾发生时，中央控制器20会对悬挂轨道式载体车的信号发射器9发出指令，把井下着火位置精准报给井上，使井上人员做好进一步火灾处理措施。

当出现第三种情况即发生火灾且该区域内瓦斯浓度超过安全预设值时，该发明在启动自动灭火流程之后自动启动自吸防爆系统，其流程如下：

在自动弹出灭火剂之后，若瓦斯传感器19检测到灾变性气体浓度超过安全预设值，信息由信息传送装置16传递给中央控制器20，使其关闭箱门，中央控制器20接到箱门关闭的信息时，对可调控伸缩塞体13发出指令，使其延伸压缩腔内体积直至达到规定值时，自动停止延伸。此时中央控制器20对微型空气压缩器10发出启动指令，使腔内产生负压，把灾变气体通过自吸气体反应管14吸入腔内，中央控制器20对溶液存储器24发出指令，使其把内部水溶液喷入腔内，腔内气体与水溶液充分反应，合成水合物，当重力检测装置22检测到该腔内重力达到指定值时，会把信息反馈给中央控制器20，中央控制器20对微型空气压缩器10和自动喷射溶液运载器发出停止工作指令，同时打开单向残气排放口15放出腔内残气。理论上，标准状况下，1m³水合物约可容纳160m³瓦斯气体，该发明防爆旋转运载器2内腔容量为10l，最多可容纳0.01m³水合物即1.6m³的瓦斯气体，根据《煤矿安全规程》规定井下瓦斯浓度不得超过1％，腔内可吸收该灾变区域内的灾变气体为160m³，这对于该区域发生瓦斯爆炸的危险性大大减小。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。