专利名称：一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法及装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用多孔泡沫陶瓷材料抑制瓦斯多次和连续爆炸的技术方法及
装备，属于煤矿安全技术领域。
背景技术：
煤炭作为国家的基础能源，在国民经济发展中的地位十分重要，在我国一次性能 源结构中，煤炭占75%以上，2007年我国煤炭产量达25. 3亿吨，估计到二十一世纪中叶，煤 炭在一次能源结构中所占的比例仍难低于50%。我国煤炭95%以上为井工开采，约占世界 井工总采量的40% 。由于煤炭赋存的地质条件复杂多变，煤层瓦斯赋存含量普遍较高，现在 开采的矿井30%以上都是高瓦斯矿井。瓦斯是一种以吸附和游离两种状态存在于煤层和煤 系地层中，开采时会向采掘空间涌出，瓦斯具有燃烧、爆炸性质，当与空气或氧气混合并达 到一定浓度后，一旦遇到一定强度诱发能量的作用，即可发生燃烧、爆炸。瓦斯爆炸还会巻 扬起沉积在巷道底部的沉积煤尘而形成更为剧烈的二次爆炸。单纯的瓦斯或煤尘爆炸发生 很少，煤尘爆炸事故常常是瓦斯和煤尘混合爆炸、共同作用，其危害程度要比单一瓦斯或煤 尘爆炸大得多。煤矿瓦斯爆炸事故会导致通风系统破坏，风流紊乱，有毒有害气体蔓延，甚 至发生连续的灾害事故，特别是井下地质条件复杂、空间狭小，更增大了其爆炸过程的破坏 力，给井下人员和救灾工作带来极大的困难和危险。 现有减小瓦斯爆炸影响范围的抑爆、隔爆技术分为被动式阻隔爆技术和自动阻 隔爆技术。 被动式阻隔爆技术泛指的是被动式隔爆棚，它分为被动式岩粉棚、水槽棚和水袋 棚，又称无源隔爆棚。其作用原理是当发生瓦斯爆炸时，在超前于爆炸火焰传播的冲击 波超压作用下，隔爆棚上装有岩粉或水的容器被击碎，或被爆炸波掀翻，使岩粉或水飞散开 来，在巷道中形成一高浓度的岩粉云区或水雾区，当滞后于冲击波的爆炸火焰传播到这一 区域时，被岩粉或水组成的消焰抑爆剂扑灭，阻止爆炸继续向前传播，防止瓦斯爆炸范围的 扩大。但被动式隔爆棚受其作用原理的限制，必须安装在距爆源60m以外、200m以内的地段 才能有效隔绝爆炸的传播，对弱爆炸和较强的爆炸都因棚架动作形成粉雾或水雾时间与火 焰运动快慢不相适应，隔爆效果不好，不能有效阻止爆炸的传播，而且在低矮而宽、拐弯多、 狭窄和大倾角巷道中安装困难，使用极其不便。 自动阻隔爆技术借助传感器实现隔爆装置的启动，通过控制器自动控制抑爆机构 在预定地点喷洒高浓度消焰抑制剂，把刚好到达的火焰扑灭。其结构原理简单，时间控制准 确，抑爆效果明显。而为增加消焰抑制剂的抑制作用，在消焰抑制剂中增加惰性介质，以惰 性介质减少可燃物质分子和氧分子结合的机会，降低活化分子的活性，导致燃烧连锁反应 中断，也正成为一个新的研究方向受到大家青睐。 如何在揭示瓦斯爆炸事故具体规律的基础上，运用其规律和事故原理产生对其超 前预防、控制的科学方法，特别是结合我国煤矿的具体特点，设计一种可反复使用、成本低 廉的机械抑爆方式来减小瓦斯爆炸事故带来的破坏，就成为本发明要解决的问题。
发明内容
抑爆是有效减弱或控制巷道内瓦斯爆炸灾害的重要手段，在瓦斯爆炸防治实践中 得到了广泛证实。鉴于上述现有技术领域中的实际情况，本发明旨在提供一种全新的、通用 性强的、可对多次和连续爆炸进行阻隔抑爆，并可反复使用、抑爆效果明显的机械式阻隔抑 爆装置及方法。 本发明是通过以下技术方案来实现的
—种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，包括 在煤矿巷道顶部安装传感器及其控制的多套机械式阻隔抑爆装置，阻隔抑爆装置 中活动连接有可控制翻出的机械式阻隔板；利用传感器探测瓦斯爆炸并控制阻隔抑爆装置 启动；启动后的阻隔抑爆装置中阻隔板一端落下，另一端连接在阻隔抑爆装置上，阻挡爆炸 后产生的冲击波及火焰在巷道中的窜动；爆炸平息后，重新将阻隔板活动端连接在阻隔抑 爆装置上，相应重新开启控制传感器。 在巷道的不同位置连接有多种传感器，多种传感器根据最先判识到的爆炸信号控
制多套阻隔抑爆装置启动，多套阻隔抑爆装置横向和/或纵向排列在巷道中。 所述多套阻隔抑爆装置的启动方式包括沿着巷道顺序启动和/或同时启动。 所述传感器分别探测瓦斯爆炸过程中温度、火焰和/或压力的变化。 所述阻隔板为多块板材相互软连接后形成的一个块连接体，板材采用泡沫陶瓷片。 —种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，包括传感器和与传感器连接的多套机械式 阻隔抑爆装置，传感器和多套阻隔抑爆装置分别固定在巷道顶部，传感器靠近易发生瓦斯 爆炸的巷道端或者在阻隔抑爆装置的两侧。 所述传感器的数量至少为三个，三个传感器分别为温度传感器、火焰传感器和压
力传感器，三个传感器分别与多套阻隔抑爆装置对应连接。 所述多套阻隔抑爆装置成横向和/或纵向排列在巷道顶部。 所述阻隔抑爆装置包括盒体、控制开关和阻隔板，控制开关和阻隔板位于盒体内，
阻隔板一端固定在盒体上，另一端连接在控制开关上，控制开关与传感器连接。 所述阻隔板包括金属骨架和用金属丝顺序串接在金属骨架上的多块泡沫陶瓷片，
金属骨架一端固定在盒体上，另一端与控制开关连接。 本发明所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法及装备，通过在巷道顶部安装 多种传感器对爆炸信号进行探测，可以有效和及时探测到瓦斯爆炸，减少只有一个传感器 出现的漏报现象，传感器控制的多套机械式阻隔抑爆装置，利用最先探测到爆炸信号的传 感器控制多套阻隔抑爆装置同时或者顺序启动，使阻隔抑爆装置中的阻隔板落下并悬挂在 巷道中，对爆炸产生的滞后冲击波和火焰进行逐级阻挡、多次阻挡，从而有效降低了爆炸带 来的破坏力。由于阻隔板为多块泡沫陶瓷片相互软连接后形成的一个大的块连接体，自身 耐热、耐高温，具有抑制爆炸波、火焰、爆炸能传播的特性，悬挂方式不会对冲击波和火焰产 生硬阻挡，因而不易损坏，当爆炸结束后还可重新连接在阻隔抑爆装置中再次使用。整个装 备结构简单、性能可靠、安装方便、成本低廉，传感器控制下的阻隔抑爆装置启动灵活，启动 方式可根据不同的巷道环境和瓦斯突出情况进行针对性启动设计，从而可以快速地将爆炸破坏力控制在较小范围内，降低了爆炸造成的经济损失和人员伤亡，实现了对瓦斯多次爆 炸和连续爆炸的阻隔，非常适合在我国煤矿中推广、使用。
图1为本发明所述装备的结构示意简图。
具体实施例方式
本发明的中心思想是通过传感器探测瓦斯爆炸过程中巷道内温度、火焰或压力的 变化，利用爆炸产生的冲击波和火焰会发生滞后的现象，启动预先设置的机械式阻隔抑爆 装置，通过阻隔抑爆装置中阻隔板一端落下，在巷道中形成一层层悬挂在空中的阻隔挡板， 阻挡和控制冲击波和火焰在巷道内的传播、窜动，防止二次煤尘燃烧、爆炸，降低瓦斯爆炸 的破坏力。 本发明所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，包括 首先在煤矿巷道顶部安装包括温度、火焰和压力三种传感器及其控制的机械式阻
隔抑爆装置，阻隔抑爆装置以纵向排列的方式排列在巷道顶部，传感器位于阻隔抑爆装置
的两端并且保持一定距离，其距离可根据巷道内环境和具体瓦斯突出情况而定。如巷道比
较窄小，瓦斯爆炸过程中冲击波和火焰传播速度较快，可以适当将传感器与阻隔抑爆装置
距离加长，而在断面较大的巷道中，则可将传感器与阻隔抑爆装置距离调近，以达阻隔爆装
置能够及时落下，对冲击波和火焰有效阻隔、快速阻隔的目的。三种传感器及其控制的机械
式阻隔抑爆装置相互间顺序排放，传感器对巷道内的温度、火焰或压力进行不间断监测，一
般最前端传感器位于机械式阻隔爆装置两端，无论巷道哪端发生爆炸，都能及时触发机械
式阻隔爆装置，并将阻隔板下落至巷道中央，保证监测控制过程的有效性和及时性。 阻隔抑爆装置的阻隔爆板为多块板材相互软连接后形成的一个块连接体，软连接
的阻隔爆板可以自由弯曲变形，增加了阻隔板的柔韧性，使阻隔过程不会形成直接的硬阻
挡过程，避免形成新的灾害或者阻隔板损坏。板材选用耐高温、耐燃烧、强度较大、具有一定
厚度的泡沫陶瓷片，其质地轻、结构稳定，耐用性和通用性好、可反复使用。 阻隔抑爆装置中有可控制机械式阻隔板快速下落至巷道中央的机械式连接装置，
连接采用快速插接的方式，阻隔抑爆装置受传感器感应信号的控制，随时处于待启动状态。
由于整个装置都安装在巷道顶部，不会影响正常的工作、生产。安装时将传感器与其控制的
多套阻隔抑爆装置对应连接。 当发生瓦斯爆炸时，传感器感应到巷道中温度、火焰或者压力的剧烈变化，最早探
测到爆炸信号的传感器发出感应信号触发与其对应的机械式阻隔抑爆装置，多套阻隔抑爆
装置中阻隔板一端同时从中落下，另一端仍然连接在巷道顶部的固定装置上，从而在巷道
中形成一块块的阻隔屏障，阻挡爆炸后产生的冲击波及火焰在巷道中窜动。由于阻隔抑爆
装置的启动时间已经提前测算好，故阻隔抑爆装置启动的时间要小于冲击波及火焰到达的
时间，每套阻隔抑爆装置都能够对冲击波和火焰进行阻隔。如果在巷道中不断形成多次爆
炸或者连续爆炸，本装置也能够持续对冲击波和火焰实现长效阻隔作用。 最后，当瓦斯爆炸结束，将巷道中阻隔板活动端重新挂在阻隔抑爆装置上，再次启
动对应的传感器后，就可使整个装置重新进入工作状态了 。
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当然，传感器及其控制的多套阻隔抑爆装置可分别安装在不同的巷道中，从而实 现对瓦斯爆炸的全方位阻隔，提高阻隔效率，降低影响范围。多套阻隔抑爆装置也可成横向 或者横、纵结合的方式分布在巷道顶部，以适应煤矿井下不同巷道形状的要求，保证阻隔质 量。而阻隔抑爆装置的启动方式除了沿着巷道顺序启动外，也可根据实际情况进行同时启 动控制，从而以最快方式、全方位地将冲击波和火焰阻挡住。
下面结合附图1对本发明所述装备做进一步的描述 —种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，包括温度、火焰和压力三种传感器1和多 套机械式阻隔抑爆装置2，传感器1和阻隔抑爆装置2分别固定在巷道7顶部。其中，传感 器1分别与多个阻隔抑爆装置2电连接，多个阻隔抑爆装置2间沿着巷道7顺序排列。传 感器1位于其控制的多套阻隔抑爆装置2的两端并且保持一定的距离。
阻隔抑爆装置2包括盒体3、控制开关4和阻隔板8，阻隔板8包括金属骨架6和 用金属丝顺序串接在金属骨架6上的多块泡沫陶瓷片5，泡沫陶瓷片5间可以相互扭动和 弯曲，金属骨架6 —端固定在盒体3上，另一端与控制开关4连接。控制开关4位于盒体3 内，控制开关4通过导线与传感器1电连接。传感器1分别为温度、火焰和压力传感器，多 套阻隔抑爆装置2成纵向排列在巷道7顶部。当然多套阻隔抑爆装置2也可横向或横、纵 结合排列在巷道7顶部。 日常工作过程中，阻隔板8连接在盒体3上，传感器1处于时刻监测状态，位于巷 道7顶部的盒体3不会影响人们的正常工作。当发生瓦斯爆炸时，爆炸冲击波和火焰波随 着温度或者压力的迅速升高，最先接收到的传感器向控制开关4发出感应信号，控制开关4 开启，阻隔板8活动端从控制开关4中脱出，阻隔板8悬挂在巷道7中央，由于冲击波和火 焰的滞后性，多组悬挂在空中的阻隔板8可以有效地对冲击波和火焰进行阻挡，降低冲击 波的冲击力，避免二次煤尘燃烧。当发生多次爆炸和连续爆炸时，由于泡沫陶瓷可以多次使 用，从而对多次爆炸起到长效地阻隔和抑制作用。当爆炸结束后，将阻隔板8的活动端再次 连接在控制开关4上，重新启动传感器1后，整个装置就又可处于监测状态了。
权利要求
一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，其特征在于，包括在煤矿巷道顶部安装传感器及其控制的多套机械式阻隔抑爆装置，阻隔抑爆装置中活动连接有可控制翻出的机械式阻隔板；利用传感器探测瓦斯爆炸并控制阻隔抑爆装置启动；启动后的阻隔抑爆装置中阻隔板一端落下，另一端连接在阻隔抑爆装置上，阻挡爆炸后产生的冲击波及火焰在巷道中的窜动；爆炸平息后，重新将阻隔板活动端连接在阻隔抑爆装置上，相应重新开启控制传感器。
2. 根据权利要求1所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，其特征在于，在巷道 的不同位置连接有多种传感器，多种传感器根据最先判识到的爆炸信号控制多套阻隔抑爆 装置启动；所述多套阻隔抑爆装置横向和/或纵向排列在巷道中。
3. 根据权利要求2所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，其特征在于，所述多 套阻隔抑爆装置的启动方式包括沿着巷道顺序启动和/或同时启动。
4. 根据权利要求1 、2或3所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，其特征在于，所 述传感器分别探测瓦斯爆炸过程中温度、火焰和/或压力的变化。
5. 根据权利要求1所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法，其特征在于，所述阻 隔板为多块板材相互软连接后形成的一个块连接体，板材采用泡沫陶瓷片。
6. —种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，其特征在于，包括传感器和与传感器连接的 多套机械式阻隔抑爆装置，所述传感器和多套阻隔抑爆装置分别固定在巷道顶部，传感器 靠近易发生瓦斯爆炸的巷道端或者在阻隔抑爆装置的两侧。
7. 根据权利要求6所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，其特征在于，所述传 感器的数量至少为三个，三个传感器分别为温度传感器、火焰传感器和压力传感器，三个传 感器分别与多套阻隔抑爆装置对应连接。
8. 根据权利要求6所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，其特征在于，所述多 套阻隔抑爆装置成横向和/或纵向排列在巷道顶部。
9. 根据权利要求6或8所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，其特征在于，所述 阻隔抑爆装置包括盒体、控制开关和阻隔板，所述控制开关和阻隔板位于盒体内；阻隔板一 端固定在盒体上，另一端连接在控制开关上；所述控制开关与传感器连接。
10. 根据权利要求9所述的一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的装备，其特征在于，所述阻 隔板包括金属骨架和用金属丝顺序串接在金属骨架上的多块泡沫陶瓷片，金属骨架一端固 定在盒体上，另一端与控制开关连接。
全文摘要
本发明公开了一种抑制瓦斯多次和连续爆炸的方法及装备，通过在煤矿巷道顶部安装多种传感器及其控制的多套机械式阻隔抑爆装置，利用最先探测到的冲击波信号或者火焰启动多套阻隔抑爆装置，使阻隔板一端落下并悬挂在巷道中，对爆炸产生的冲击波和火焰进行逐级阻挡、多次阻挡，有效降低了爆炸带来的破坏力。整个装备结构简单、性能可靠、安装方便、成本低廉、可反复使用，传感器控制下的阻隔抑爆装置启动灵活、形式多样，可以快速地将爆炸破坏力控制在较小范围内，降低了爆炸造成的经济损失和人员伤亡，非常适合在我国煤矿中推广、使用。
文档编号E21F17/18GK101713297SQ200910092378
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者何学秋, 聂百胜 申请人:中国矿业大学(北京)