避难硐室结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种避难硐室结构，把防爆隔热壁的热阻做成可调整的，在防爆隔热壁外温度高于防爆隔热壁内温度时，增加防爆隔热壁热阻，在防爆隔热壁外温度低于防爆隔热壁内温度时，则减小防爆隔热壁热阻，既能避免避难硐室内的人员受到外部高温伤害，又能促进避难硐室向外散热，实现避难硐室的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了避难硐室的降温成本，减小了避难硐室的体积，方便了避难硐室的使用与维护，有利于避难硐室的推广使用。
【专利说明】避难硐室结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿用避难防护设施，特别涉及一种避难硐室结构。
【背景技术】
[0002]避难硐室，是在矿井内设立的避难防护设施，当灾害发生，无法撤出矿井时，井下人员可以进入避难硐室以防止高温伤害、冒顶砸伤、及有毒、有害气体的侵袭。
[0003]常见的避难硐室结构，如图1所示，防爆隔热壁I周边密封固定在避难硐室入口的岩壁2上，防爆隔热壁I同岩壁2围成避难硐室；防爆隔热壁I是在内饰板13与外壳11之间镶嵌或填充隔热材料12构成。或者为了建造方便，外壳11与填充隔热材料12融为一体，采用混凝土、砖石等制成，甚至内饰板13也简化为装饰涂料。常见的避难硐室结构，采用隔热材料对矿井火灾、爆炸所产生的外部高温进行防护，同时采用降温措施对避难硐室内部环境进行降温，以防止由于人的代谢放热造成避难硐室内部环境温度过高(如高于35°C )致使人无法承受。对避难硐室内部环境进行降温的措施有空调降温、蓄冰降温、压缩二氧化碳降温等。
[0004]如果采用空调降温，空调系统处于备用状态时也要日常运转消耗能量，而且采用备用电源做降温动力的空调系统也存在系统复杂、安全认证困难等问题；蓄冰降温、化学制冷降温，虽然备用状态耗能少或不耗能，却需要定期更换药剂以防失效。以上降温措施，孤立地进行隔热与降温，为降温耗费的成本往往占避难硐室成本的很高比例，也增加了避难硐室的体积、增加了避难硐室的使用与维护的困难，严重制约了避难硐室的推广使用。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种避难硐室结构，对降温设备的要求低，降温成本低。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的避难硐室结构，防爆隔热壁周边密封固定在避难硐室入口的岩壁上，防爆隔热壁同岩壁围成避难硐室；
[0007]所述防爆隔热壁，包括外壳、隔热板；
[0008]所述隔热板，包括可拆装隔热板；
[0009]所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧。
[0010]较佳的，所述隔热板，还包括不可拆装隔热板；
[0011]所述不可拆装隔热板，固定在所述外壳内侧；
[0012]所述可拆装隔热板，通过卡扣或螺栓固定在所述外壳内侧；
[0013]所述外壳的材质为钢。
[0014]较佳的，所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧中间区域内；
[0015]所述不可拆装隔热板，固定在所述外壳内侧的周边区域。
[0016]较佳的，避难硐室结构还包括温度检测装置，所述温度检测装置，用于检测避难硐室内的温度及防爆隔热壁外侧巷道内的温度。
[0017]较佳的，所述防爆隔热壁，还包括软性隔热层；
[0018]所述软性隔热层，可拆装地固定于所述隔热板内侧。
[0019]较佳的，所述软性隔热层，通过挂钩悬挂或魔术贴粘附可拆装地固定于所述隔热板内侧。
[0020]较佳的，所述外壳，外侧覆盖有热辐射反射层；
[0021]所述热辐射反射层，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波。
[0022]较佳的，所述设定温度，大于等于35°C并且小于等于37°C。
[0023]较佳的，所述防爆隔热壁，还包括一换气入孔、一换气出孔、一换气入孔门、一换气出孔门；
[0024]所述换气入孔门，用于打开或封闭所述换气入孔；
[0025]所述一换气出孔门，用于打开或封闭所述换气出孔。
[0026]较佳的，所述避难硐室结构，还包括外部环境有毒气体检测装置；
[0027]所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认防爆隔热壁外的巷道空气是否有毒气成分；
[0028]所述换气入孔，连通防爆隔热壁外侧巷道。
[0029]较佳的，所述避难硐室结构，还包括毒气过滤装置；
[0030]所述换气入孔，连通防爆隔热壁外侧巷道；
[0031]所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔处。
[0032]较佳的，所述换气入孔，通过管道连通矿井压风系统送入的空气。
[0033]较佳的，所述换气入孔，位于所述防爆隔热壁的下部；
[0034]所述换气出孔，位于所述防爆隔热壁的上部。
[0035]较佳的，所述避难硐室结构，还包括排气扇；
[0036]所述排气扇，设置于所述换气出孔处的避难硐室内。
[0037]较佳的，所述避难硐室结构，还包括排气扇、换热器；
[0038]所述换热器，其腔体的下端连通所述换气入孔，上端连通所述换气出孔；
[0039]所述排气扇，设置在所述换热器的腔体上端。
[0040]较佳的，所述避难硐室结构，还包括一个或多个热管；
[0041 ] 所述热管，蒸发段暴露于避难硐室内，冷凝段嵌入避难硐室的岩壁中。
[0042]本发明的避难硐室结构，把防爆隔热壁的热阻做成可调整的，在防爆隔热壁外温度高于防爆隔热壁内温度时，增加防爆隔热壁热阻，在防爆隔热壁外温度低于防爆隔热壁内温度时，则减小防爆隔热壁热阻，既能避免避难硐室内的人员受到外部高温伤害，又能促进避难硐室向外散热，实现避难硐室的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了避难硐室的降温成本，减小了避难硐室的体积，方便了避难硐室的使用与维护，有利于避难硐室的推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0044]图1是常见的避难硐室结构示意图；
[0045]图2是本发明的避难硐室结构可拆装隔热板固定安装的实施例示意图；
[0046]图3是本发明的避难硐室结构拆下可拆装隔热板的实施例示意图；
[0047]图4是本发明的避难硐室结构设置软性隔热层的实施例示意图；
[0048]图5是本发明的避难硐室结构换气出孔封闭的实施例示意图；
[0049]图6是本发明的避难硐室结构换气出孔打开的实施例示意图；
[0050]图7是本发明的避难硐室结构设置排气扇的实施例示意图；
[0051]图8是本发明的避难硐室结构设置换热器的实施例示意图；
[0052]图9是初始温度为1000°C时不同定常对流系数对巷道气体散热过程的影响模拟计算曲线图；
[0053]图10是初始温度为2000°C时不同定常对流系数对巷道气体散热过程的影响模拟计算曲线图；
[0054]图11是爆炸后巷道壁面温度随时间变化模拟计算曲线。
【具体实施方式】
[0055]下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]实施例一
[0057]避难硐室结构，如图2所示，防爆隔热壁周边密封固定在避难硐室入口的岩壁2上，防爆隔热壁同岩壁2围成避难硐室；
[0058]所述防爆隔热壁，包括外壳11、隔热板12 ；
[0059]所述隔热板12，包括可拆装隔热板121 ；
[0060]所述可拆装隔热板121，可拆装地固定在所述外壳11内侧(避难硐室内的一侧)。
[0061]较佳的，外壳11为导热性能较好、较经济的材料，例如钢材质，以满足防爆隔热壁在强度方面的要求并能够实现较好的导热。
[0062]较佳的，所述可拆装隔热板121，通过卡扣、螺栓等可拆装固定方式固定在所述外壳11内侧，便于拆卸或安装。
[0063]较佳的，避难硐室结构还包括温度检测装置，所述温度检测装置，用于检测避难硐室内的温度及防爆隔热壁外侧巷道内的温度。
[0064]实施例一的避难硐室结构，所述隔热板12包括使用过程中可以移动的可拆装隔热板121，避难人员在避难过程中，通过温度检测装置观察(或者由人的体感判断)避难硐室内的温度及防爆隔热壁外侧巷道内的温度，当得知防爆隔热壁外侧巷道内的温度低于避难硐室内温度，则从外壳11上移开可拆装隔热板121，使外壳11内侧表面暴露于避难硐室内部空气中，如图3所示，从而提高防爆隔热壁的导热能力，降低对避难硐室内部环境进行降温的措施要求。
[0065]实施例二
[0066]基于实施例一，如图4所示，所述隔热板12，包括不可拆装隔热板122 ；
[0067]所述不可拆装隔热板122，固定在所述外壳11内侧；
[0068]所述防爆隔热壁，还包括软性隔热层14 ；
[0069]所述软性隔热层14，通过挂钩悬挂、魔术贴粘附等可拆装固定方式可拆装地固定于所述隔热板12内侧(避难硐室内的一侧)。
[0070]较佳的，所述可拆装隔热板121，可拆装地固定在所述外壳11内侧中间的区域内；所述不可拆装隔热板122，固定在所述外壳11内侧的周边区域。
[0071]实施例二的避难硐室结构，防爆隔热壁的内侧，采取悬挂或粘贴等方式增加类似于壁毯或壁纸一样可以卷起、摘下或揭下的软性隔热层14，提高避难硐室结构的抗高温的能力。使用软性隔热层14，便于取下收起，也便于扩大改变防爆隔热壁的热阻的面积，增加防爆隔热壁的热阻调整幅度。特别地，也可以不包括可拆装隔热板121，而包括软性隔热层14，只要能达到隔热能力既符合本发明的原则。
[0072]实施例三
[0073]基于实施例一，如图4所不,所述外壳11,外侧覆盖有热福射反射层15 ；
[0074]所述热辐射反射层15，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波；
[0075]所述设定温度可以为35 °C、36 °C、37 °C等接近人体正常体温的温度。
[0076]高温物体(包括环境空气)散发波长较短的电磁波，低温物体散发波长较长的电磁波。实施例三的避难硐室结构，在防爆隔热壁的外壳采用反射型隔热漆等具有反射较短波长(如35°C以上高温物体发出的电磁波)热辐射的热辐射反射层15覆盖，热辐射反射层15反射设定温度(如35°C)以上高温物体发出的电磁波，而对设定温度(如35°C)以下物体发出的电磁波作用很小，即热辐射反射层15具有低通滤波特性，当防爆隔热壁外侧巷道内的温度较高(如高于35°C)时，防爆隔热壁就可以借助热辐射反射层的反射性质阻隔一部分向避难硐室内传递的热量，加强防爆隔热壁的高温隔热能力。而当防爆隔热壁外侧巷道内的温度较低(如低于35°C)时，热辐射反射层不会妨碍避难硐室内的热量通过防爆隔热壁向防爆隔热壁外侧巷道内传递，从而降低对避难硐室内部环境进行降温的措施要求。
[0077]实施例四
[0078]基于实施例一，所述防爆隔热壁，如图5所不,还包括一换气入孔51、一换气出孔52、一换气入孔门53、一换气出孔门54 ；
[0079]所述换气入孔门53，用于打开或封闭所述换气入孔51 ；
[0080]所述一换气出孔门54，用于打开或封闭所述换气出孔52。
[0081]避难硐室在备用和使用的初期，如图5所示，换气入孔51、换气出孔52处于封堵状态；当避难硐室内的温度高于防爆隔热壁外侧巷道内的温度，外部空气就变成了很好的热交换介质，可以用来降低室内温度，可以打开换气入孔51、换气出孔52，如图6所示，通过换气入孔51把低温外部空气引入避难硐室内，通过换气出孔52把高温气体排出，靠对流带走避难硐室内的部分热量。
[0082]较佳的，避难硐室结构，还包括外部环境有毒气体检测装置；所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认防爆隔热壁外侧巷道空气是否有毒气成分；所述换气入孔51，连通防爆隔热壁外侧巷道。当外部环境有毒气体检测装置检测确认防爆隔热壁外侧巷道空气无毒气成分时，可以打开换气入孔51、换气出孔52，通过换气入孔51把外部空气(防爆隔热壁外侧巷道空气)引入避难硐室内。
[0083]较佳的，避难硐室结构，还包括毒气过滤装置；所述换气入孔51，连通防爆隔热壁外侧巷道；所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔51处。所述毒气过滤装置，用于实现避难硐室内同防爆隔热壁外侧巷道的空气的交换、但又防止有毒气体进入避难硐室。
[0084]较佳的，所述换气入孔51，通过管道连通矿井压风系统送入的新鲜空气。
[0085]较佳的，所述换气入孔51，位于所述防爆隔热壁的下部；所述换气出孔52，位于所述防爆隔热壁的上部。换气出孔52位于上方更便于高温气体排出。
[0086]较佳的，如图7所示，避难硐室结构，还包括排气扇8 ;所述排气扇8，设置于所述换气出孔52处的避难硐室内。排气扇8可以加快通过换气出孔52排出高温气体的速度。
[0087]较佳的，如图8所示，避难硐室结构，还包括排气扇8、换热器9 ;所述换热器9，其腔体的下端连通所述换气入孔51，上端连通所述换气出孔52 ;所述排气扇8，设置在所述换热器9的腔体上端。排气扇8及换热器9,形成一封闭式的冷风降温系统。
[0088]实施例五
[0089]基于实施例一，避难硐室结构，还包括一个或多个热管3 ；
[0090]所述热管3，蒸发段(加热段)暴露于避难硐室内，冷凝段(冷却段)嵌入避难硐室的岩壁中。
[0091]实施例五的避难硐室结构，通过在避难硐室的岩壁设置热管等提高热交换效率的部件，提高避难硐室内部与围岩的热交换能力，提高避难硐室防护空间的整体散热能力，有效降低避难硐室内生存空间的温度，降低对避难硐室内部环境进行降温的措施要求。
[0092]矿井温度约为二十多度，比较恒定。研究表明，爆炸过程产生的瞬时气体高温可达2000°C，但是由于围岩的温度低、热容量大，而且长时间燃烧的失火现象是少见的，可能释放的热量也不会比爆炸高，气体温度很快会降低下来。假设爆炸后巷道内全部气体的初始温度为1000°C、2000°C两种情况，取空气比热容c^=1000J/kg.K，围岩密度P g=1500kg/m3,围岩比热容cg=300J/kg*K，围岩的导热系数X=1.3W/(m*K)，在偏安全的近似简化后的模拟结果如图9、图10、图11所示。可见，巷道发生爆炸后温度降低到35°C以下的时间不会超过半小时，进一步的理论计算和仿真模拟均支持这一结果。根据传热学理论，传热的动力是温差，温差不仅决定传热的多少，也决定传热的方向。以热传导为例，单位时间内通过单位截面积所传递的热量与垂直于截面的方向上的温度变化率成正比，其比例常数就是材料的导热系数。在高温隔热阶段，迫切希望降低导热系数，减小避难硐室内部的温升，而在外部爆炸或燃烧所产生的环境高温已经消退，避难硐室内因人员的生理代谢产热而温度逐步升高，甚至达到内部温度高于外部的情况，这时材料的低导热系数反而不利于散热，因此可以通过减小隔热材料的热阻，实现最大限度的自然散热。
[0093]基于以上的原理，本发明的避难硐室结构，把防爆隔热壁的热阻做成可调整的，在防爆隔热壁外温度高于防爆隔热壁内温度时，增加防爆隔热壁热阻，在防爆隔热壁外温度第于防爆隔热壁内温度时，则减小防爆隔热壁热阻，既能避免避难硐室内的人员受到外部高温伤害，又能促进避难硐室向外散热，实现避难硐室的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了避难硐室的降温成本，减小了避难硐室的体积，方便了避难硐室的使用与维护，有利于避难硐室的推广使用。
[0094]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种避难硐室结构，防爆隔热壁周边密封固定在避难硐室入口的岩壁上，防爆隔热壁同岩壁围成避难硐室；其特征在于， 所述防爆隔热壁，包括外壳、隔热板； 所述隔热板，包括可拆装隔热板； 所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧。
2.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述隔热板，还包括不可拆装隔热板； 所述不可拆装隔热板，固定在所述外壳内侧； 所述可拆装隔热板，通过卡扣或螺栓固定在所述外壳内侧； 所述外壳的材质为钢。
3.根据权利要求2所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧中间区域内； 所述不可拆装隔热板，固定在所述外壳内侧的周边区域。
4.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于， 避难硐室结构还包括温度检测装置，所述温度检测装置，用于检测避难硐室内的温度及防爆隔热壁外侧巷道内的温度。
5.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述防爆隔热壁，还包括软性隔热层； 所述软性隔热层，可拆装地固定于所述隔热板内侧。
6.根据权利要求5所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述软性隔热层，通过挂钩悬挂或魔术贴粘附可拆装地固定于所述隔热板内侧。
7.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述外壳，外侧覆盖有热辐射反射层； 所述热辐射反射层，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波。
8.根据权利要求7所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述设定温度，大于等于35°C并且小于等于37°C。
9.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述防爆隔热壁，还包括一换气入孔、一换气出孔、一换气入孔门、一换气出孔门； 所述换气入孔门，用于打开或封闭所述换气入孔； 所述一换气出孔门，用于打开或封闭所述换气出孔。
10.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述避难硐室结构，还包括外部环境有毒气体检测装置； 所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认防爆隔热壁外的巷道空气是否有毒气成分； 所述换气入孔，连通防爆隔热壁外侧巷道。
11.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于， 所述避难硐室结构，还包括毒气过滤装置； 所述换气入孔，连通防爆隔热壁外侧巷道； 所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔处。
12.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于，所述换气入孔，通过管道连通矿井压风系统送入的空气。
13.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于，所述换气入孔，位于所述防爆隔热壁的下部；所述换气出孔，位于所述防爆隔热壁的上部。
14.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于，所述避难硐室结构，还包括排气扇；所述排气扇，设置于所述换气出孔处的避难硐室内。
15.根据权利要求9所述的避难硐室结构，其特征在于，所述避难硐室结构，还包括排气扇、换热器；所述换热器，其腔体的下端连通所述换气入孔，上端连通所述换气出孔；所述排气扇，设置在所述换热器的腔体上端。
16.根据权利要求1所述的避难硐室结构，其特征在于，所述避难硐室结构，还包括一个或多个热管；所述热管，蒸发段暴露于避难硐室内，冷凝段嵌入避难硐室的岩壁中。
【文档编号】E21F11/00GK104279002SQ201310280448
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】吕伟新, 陈晓东, 孙金磊 申请人:中国科学院上海高等研究院