一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法

1.本发明涉及煤矿安全领域，具体涉及一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法。


背景技术：

2.在煤矿外因火灾事故中，由运输皮带着火而引起的火灾占绝大多数。根据不同的致灾原因将皮带火灾分为以下2种：皮带摩擦原因引起的火灾和非皮带摩擦原因引起的火灾。前者主要是由皮带受卡，导致主动滚筒完全打滑后，皮带与滚筒发生摩擦起火，以及皮带机滚筒、托辊机械故障后与皮带之间发生高速摩擦起火；后者主要是由皮带输送机电器设备故障后，故障设备短时间内过热导致皮带起火，以及皮带上的煤自燃后引燃皮带而引起的皮带输送机火灾。
3.我国现阶段主要采用co传感器、烟雾传感器、温度传感器等传感技术实现皮带火灾监测预警。但温度传感器由于受到安装位置的影响而达不到早期预报皮带火灾的目的；煤低温氧化也会产生co，导致co探测也不能准确预警皮带火灾；烟雾探测在发出报警信息时皮带已经进入初始燃烧阶段，因此，上述方法不能够精准预警皮带火灾的发生。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题就是为了提供一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，通过对运输的皮带进行化学改性，接枝温敏材料到皮带的覆盖层，利用特殊气体检测仪对温敏材料受热产生的气体和气体浓度进行监测和传输信号，有效提高矿井巷道下的安全生产水平，保障工作人员生命安全。采用的技术方案为：
5.一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，具体步骤包括：
6.(1)将聚氯乙烯在低于60℃条件下与温敏材料进行反应，聚氯乙烯接枝易于热分解的温敏材料，得到含有温敏材料的聚氯乙烯；
7.(2)将步骤(1)接枝温敏材料的聚氯乙烯1份，常规聚氯乙烯29份，丁腈橡胶30份，炭黑添加料30份加至混炼机，然后在低于70℃条件下将混炼后的材料输送至低温硫化机进行硫化；
8.(3)将步骤(2)制备的材料用于制备皮带的上、下覆盖层，得到含有温敏材料的皮带；
9.(4)将步骤(3)制备的皮带用于矿井巷道的运输中，巷道中还安装数个特征气体检测仪、内部设置预警模型的数据接收及处理器、区域报警装置和区域显示器，当皮带异常升温时，温敏材料产生特征气体，通过特征气体检测仪监测特征气体和产生气体的浓度变化规律，基于数据接收及处理器内的预警模型形成皮带火灾分级预警，并利用区域报警装置和区域显示器将预警信息传递给矿井中控室和现场工作人员。
10.优选的，所述温敏材料为能够低温下产生矿井内不存在的特殊气体的物质。
11.作为进一步地优选，所述温敏材料为短链的氯化石蜡，或者氯化石蜡类材料。
12.优选的，所述步骤(1)中，温敏材料加入量为聚氯乙烯的0.1％-1％。
13.优选的，各所述特征气体检测仪实行并联，每个都配有不同编码。
14.优选的，所述特征气体检测仪间隔30-50米设置一个；各所述特征气体检测仪可以检测温敏材料受热分解产生的气体及其浓度变化，分别安装在矿井巷道进风的下风侧，自机头上方沿着进风方向依次间隔垂直悬挂在距巷道顶0.3米且与巷道侧帮直线距离0.2米处。
15.优选的，所述预警模型是根据温敏材料分解温度、皮带受热产生不同气体的种类和浓度变化确定，分为三级预警等级，分别为：第一等级，检测到co2/co的比例为3，温度范围为90-110℃；第二等级，在第一等级基础上检测到氯化氢和c2h4，温度范围为110-150℃；第三等级，在一二等级基础上检测到c2h4快速增长或检测到烟尘，温度范围为高于150℃。
16.优选的，所述数据接收及处理器基于内部的预警模型对特征气体检测仪传输过来的数据进行处理，判断发生皮带火灾的等级，并将报警信息传递给区域报警装置、区域显示器。
17.优选的，所述区域报警装置接收传来的报警信息后，可显示出相应的皮带温度、气体浓度信息，并将预警信息传输至矿井中控系统；所述区域显示器连接所述区域报警装置，区域显示器上可以显示出检测到特征气体的特征气体检测仪编码。
18.优选的，预警皮带火灾的方法中用于连接的电源总线和用于传输的信号总线之间设有总线隔离器，所述信号总线上还设有消防模块。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
20.本发明提供了一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，通过对运输皮带进行化学改性，接枝温敏材料到皮带的覆盖层，由于温敏材料与皮带覆盖层混合均匀，当皮带温度过高时，皮带中的温敏材料由于温度作用立即释放气体，从而促使皮带火灾预警时间更早，预报准确度更高。该方法可以为矿井皮带火灾提供一种精准判断火源位置、火势发展情况的有效途径，从而降低了皮带异常运行导致皮带火灾的可能性，大大提高了矿井的安全性。
附图说明
21.图1是本发明的流程图；
22.图2是本发明的皮带应用于矿井中的结构图。
23.图中：1、皮带；2、特征气体检测仪；3、数据接收及处理器；4、区域报警装置；5、区域显示器；6、消防模块；7、总线隔离器；8、电源总线；9、信号总线。
具体实施方式
24.附图仅用于示例性说明；应当理解，下面所提到的案例仅仅用来解释本发明，是为了便于描述本发明和简化描述，因此，不能理解为对本发明的限制。
25.以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
26.下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。
27.实施例1
28.实施背景：某矿拟安装运输皮带，运输能力要求为1200t/h，采用4*200kw功率的主电机作为驱动装置，运输皮带带宽1200mm，强度为1000kn/mm，拟利用本发明中的一种皮带接枝改性温敏材料的方法制备皮带，并将皮带应用到运输皮带火灾预警系统中，具体步骤如下：
29.如图1所示，对本巷道使用的pvg1250s型运输皮带覆盖层组分进行改进，选用热塑性弹性体作为覆盖层的橡胶。
30.一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，具体步骤包括：
31.(1)将聚氯乙烯在低于60℃条件下与温敏材料进行反应，聚氯乙烯接枝易于热分解的氯化石蜡，得到含有氯化石蜡的聚氯乙烯；氯化石蜡加入量为聚氯乙烯的0.2％。
32.(2)将步骤(1)接枝温敏材料的聚氯乙烯1份，常规聚氯乙烯29份，丁腈橡胶30份，炭黑添加料30份加至混炼机，然后在低于70℃条件下将混炼后的材料输送至低温硫化机进行硫化。
33.(3)将步骤(2)制备的材料用于制备皮带的上、下覆盖层，得到，得到化学改性的、含有温敏材料的皮带。
34.(4)将步骤(3)制备的皮带用于矿井巷道的运输中。如图2所示，巷道中还安装数个特征气体检测仪2、内部设置预警模型的数据接收及处理器3、区域报警装置4和区域显示器5，当皮带异常升温时，温敏材料产生特征气体，通过特征气体检测仪2监测特征气体和产生气体的浓度变化规律，基于数据接收及处理器3内的预警模型形成皮带火灾分级预警，并利用区域报警装置4和区域显示器5将预警信息传递给矿井中控室和现场工作人员。
35.作为进一步的优选设计，各所述特征气体检测仪2实行并联，每个都配有不同编码。所述特征气体检测仪2间隔30米设置一个，其可以检测温敏材料受热分解产生的气体及其浓度变化，分别安装在矿井巷道进风的下风侧，自机头上方沿着进风方向依次间隔垂直悬挂在距巷道顶0.3米且与巷道侧帮直线距离0.2米处。
36.作为进一步的优选设计，所述预警模型是根据温敏材料分解温度、皮带受热产生不同气体的种类和浓度变化确定，分为三级预警等级，分别为：第一等级，检测到co2/co的比例为3，温度范围为90-110℃；第二等级，在第一等级基础上检测到氯化氢和c2h4，温度范围为110-150℃；第三等级，在一二等级基础上检测到c2h4快速增长或检测到烟尘，温度范围为高于150℃。
37.所述数据接收及处理器3基于内部的预警模型对特征气体检测仪传输过来的数据进行处理，判断发生皮带火灾的等级，并将报警信息传递给区域报警装置4、区域显示器5。区域报警装置4接收传来的报警信息后，可显示出相应的皮带温度、气体浓度信息，并将预警信息传输至矿井中控系统；所述区域显示器5连接所述区域报警装置，区域显示器5上可以显示出检测到特征气体的特征气体检测仪编码，从而精准知道哪个位置的皮带发生异常。
38.为了矿井巷道下的安全，矿井巷道下的信号总线9上还设有消防模块6，连接矿井中控系统，用于输入、输出、反馈信号；电源总线8和信号总线9之间设有总线隔离器7，避免线路的交叉、粘叠。
39.工作过程如下：
40.当皮带1发生非正常工况导致皮带升温时，皮带1内的温敏材料受热分解，在110℃左右时，有氯化氢气体释放出来，特征气体检测仪2检测到气体以及气体浓度变化情况，并将数据传输至数据采集及处理中心，然后通过内置预警模型判断皮带火灾发生和发展情况，并根据实际情况发出不同的报警等级，从而保障矿井安全。
41.实施例2
42.一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，具体步骤包括：
43.(1)将聚氯乙烯在低于60℃条件下与温敏材料进行反应，聚氯乙烯接枝易于热分解的氯化石蜡，得到含有氯化石蜡的聚氯乙烯；氯化石蜡加入量为聚氯乙烯的0.5％。
44.(2)将步骤(1)接枝温敏材料的聚氯乙烯1份，常规聚氯乙烯29份，丁腈橡胶30份，炭黑添加料30份加至混炼机，然后在低于70℃条件下将混炼后的材料输送至低温硫化机进行硫化。
45.(3)将步骤(2)制备的材料用于制备皮带的上、下覆盖层，得到，得到化学改性的、含有温敏材料的皮带。
46.(4)将步骤(3)制备的皮带用于矿井巷道的运输中。如图2所示，巷道中还安装数个特征气体检测仪2、内部设置预警模型的数据接收及处理器3、区域报警装置4和区域显示器5，当皮带异常升温时，温敏材料产生特征气体，通过特征气体检测仪2监测特征气体和产生气体的浓度变化规律，基于数据接收及处理器3内的预警模型形成皮带火灾分级预警，并利用区域报警装置4和区域显示器5将预警信息传递给矿井中控室和现场工作人员。
47.所述特征气体检测仪2间隔50米设置一个。其他未述及的地方同实施例1。
48.实施例3
49.一种基于皮带改性的运输皮带火灾预警方法，具体步骤包括：
50.(1)将聚氯乙烯在低于60℃条件下与温敏材料进行反应，聚氯乙烯接枝易于热分解的氯化石蜡，得到含有氯化石蜡的聚氯乙烯；氯化石蜡加入量为聚氯乙烯的1％。
51.(2)将步骤(1)接枝温敏材料的聚氯乙烯1份，常规聚氯乙烯29份，丁腈橡胶30份，炭黑添加料30份加至混炼机，然后在低于70℃条件下将混炼后的材料输送至低温硫化机进行硫化。
52.(3)将步骤(2)制备的材料用于制备皮带的上、下覆盖层，得到，得到化学改性的、含有温敏材料的皮带。
53.(4)将步骤(3)制备的皮带用于矿井巷道的运输中。如图2所示，巷道中还安装数个特征气体检测仪2、内部设置预警模型的数据接收及处理器3、区域报警装置4和区域显示器5，当皮带异常升温时，温敏材料产生特征气体，通过特征气体检测仪2监测特征气体和产生气体的浓度变化规律，基于数据接收及处理器3内的预警模型形成皮带火灾分级预警，并利用区域报警装置4和区域显示器5将预警信息传递给矿井中控室和现场工作人员。
54.所述特征气体检测仪2间隔50米设置一个。其他未述及的地方同实施例1。
55.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所示的实验例是为了帮助读者理解本发明的原理，应理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其他各方面变形，这些变形仍然在本发明的保护范围内。