一种井下灾变区域快速密闭方法与流程

1.本发明属于矿井事故处理技术领域，具体涉及一种井下灾变区域快速密闭方法。


背景技术：

2.瓦斯泄漏是煤矿的主要灾害之一，瓦斯泄漏很容易导致煤炭自燃，从而造成大量的人员伤亡和财产损失。在煤矿发生瓦斯泄漏时，采空区内的瓦斯在负压作用下极易泄漏到沿空留巷内，此时需要快速对沿空留巷进行密闭。目前常用的巷道密闭方式为密闭墙、密闭门和密闭气囊，其中密闭墙和密闭门的施工工艺繁琐、布置时间长，不能满足井下快速密闭的要求。
3.公开号为cn213775455u的中国实用新型专利公开了一种煤矿井下灾变区域柔性缓冲快速密闭气囊，包括多个单体气囊，相邻两个单体气囊之间通过限位机构进行紧固连接，限位机构均包括两个限位带，两个限位带分别布设在单体气囊的两侧，巷道顶部的单体气囊和巷道底部两侧的单体气囊均通过锚固件与巷道内壁进行紧固连接，单体气囊上设置有充放气口，单体气囊和与其紧挨的单体气囊之间均通过通气阀门连接，巷道底部的一个单体气囊上连接有充气装置；该设备将多个单体气囊连接起来对巷道进行密闭，进而起到隔离灾变区域的目的。
4.由于瓦斯密度较小，泄露的瓦斯会汇集在沿空留巷上方，故必须保证气囊始终与沿空留巷顶面贴合，上述装置虽然通过锚固件将气囊与沿空留巷内壁连接，但是由于沿空留巷通常具有一定高度，操作人员需要借助梯子才能将锚固件插入沿空留巷顶面，且固定不同的锚固件时操作人员需要不停搬运梯子，这种方式显然不利于快速密闭；由于沿空留巷挖掘过程中其顶面的矿层凹凸不平且在重力作用下较为松散，一方面气囊难以对沿空留巷顶面进行充分密封，另一方面，锚固件插入顶部矿层中后气囊在水平风力的作用下容易带动锚固件与松散的矿层分离，导致气囊偏移，进而引发瓦斯泄露。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种井下灾变区域快速密闭方法，采用一种井下灾变区域快速密闭装置配合完成，所述井下灾变区域快速密闭装置包括底板，底板上固定安装有可进行充放气的主气囊，主气囊表面靠近其顶部的位置通过可拆卸方式安装有若干个平板，平板表面安装有用于将主气囊连接在沿空留巷内壁上的插接机构。
6.插接机构包括固定安装在平板表面的导向套，导向套内活动连接有升降杆，升降杆的顶面固定安装有与其轴线重合的插杆，插接机构还包括用于驱动升降杆升降的驱动组件，驱动组件包括通过人工控制的拉珠绳。
7.底板上还安装有用于对主气囊和沿空留巷内壁之间空隙进行填充的填充机构。
8.所述井下灾变区域快速密闭方法包括以下步骤：
9.步骤一、确定位置：确定灾变的位置，将底板移动至靠近灾变的位置的沿空留巷
处；
10.步骤二、充气密封：对主气囊进行充气，直至主气囊外表面与沿空留巷内壁贴合；
11.步骤三、插接固定：通过驱动组件控制插杆插入沿空留巷内壁，固定主气囊；
12.步骤四、填充空隙：通过填充机构对主气囊和沿空留巷内壁之间空隙进行填充。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述升降杆与导向套螺纹配合，插杆的表面均匀设置有若干个凸块。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动组件包括固定套设在升降杆远离插杆一端的从动齿轮，导向套的外壁上固定安装有连接板，导向套上转动安装有平行于升降杆的转轴，转轴的底端固定安装有与从动齿轮啮合的齿轮柱。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述转轴的顶端固定安装有第一锥齿轮，导向套的外壁上转动安装有垂直于转轴的驱动轴，驱动轴上固定套设有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；驱动轴远离导向套的一端固定套设有与拉珠绳配合的从动轮。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述导向套的外壁上固定安装有支臂，支臂一端固定安装有弧形的限位板，限位板的虚拟轴线与从动轮的轴线重合，限位板的内弧面与拉珠绳相贴合。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述升降杆顶面围绕插杆均匀固定安装有若干个弹性伸缩杆，若干个弹性伸缩杆的伸缩段顶端共同固定安装有环形板，环形板的内圆周面上沿其周向均匀开设有若干个容纳槽，容纳槽内沿环形板径向滑动安装有滑动板，滑动板与容纳槽内端面之间固定连接有伸缩弹簧。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述插杆的顶面为圆锥面，滑动板位于容纳槽外的端面为弧形面。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述填充机构包括若干个弹性绳，底板上开设有贯穿底板的水平槽，若干个弹性绳贯穿水平槽且与水平槽活动连接，相邻两个平板之间至少设置有一个弹性绳；每个弹性绳的一端均固定安装有圆柱块，圆柱块和弹性绳另一端之间共同固定安装有可进行充放气的副气囊；圆柱块上转动安装有圆环，圆环上固定安装有拉绳。
20.作为本发明的一种优选技术方案，所述主气囊与平板之间通过魔术贴连接。
21.本发明至少具有如下有益效果：(1)通过本发明对沿空留巷进行密闭的过程中，在对主气囊充气完毕后，只需人工拉动拉珠绳即可控制从动轮转动，从而通过驱动轴、第二锥齿轮、第一锥齿轮、转轴、齿轮柱、从动齿轮和升降杆的传动驱动插杆迅速插入沿空留巷顶面，提高了固定主气囊的速度，操作人员站在原地即可操作，无需借助梯子，实现了沿空留巷的快速密闭。
22.(2)本发明中的插杆在插入沿空留巷顶面之前，通过环形板和滑动板预先对沿空留巷顶面的矿层进行挤压，将沿空留巷顶面与插杆对应的部分压实，随后插杆自动顶开滑动板并插入压实后的矿层；由于矿层压实后与插杆的连接更加稳固，插杆受到水平力作用时不易与矿层分离，故主气囊在受到水平风力作用下不易发生偏移，确保了主气囊的密闭效果。
23.(3)本发明通过主气囊对沿空留巷进行密闭后，对副气囊充气，然后通过人工拉动拉绳和弹性绳将副气囊塞入沿空留巷顶面空缺处，进一步提高了对沿空留巷的密闭效果；
需要说明的是，由于副气囊是在充气状态下沿水平方向塞入沿空留巷顶面空缺的，相比依靠主气囊膨胀对空缺进行封闭，副气囊能够更加充分地贴合在顶面处的内壁上，保证密闭效果。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
25.图1为本发明井下灾变区域快速密闭方法的步骤图。
26.图2为本发明实施例中井下灾变区域快速密闭装置的正视图(主气囊和副气囊充气状态)。
27.图3为图2中a处的放大示意图。
28.图4为本发明实施例中井下灾变区域快速密闭装置的后视图(主气囊和副气囊充气状态)。
29.图5为本发明实施例中底板和主气囊的部分结构侧向剖视图。
30.图6为本发明实施例中环形板和滑动板的剖视图。
31.图7为本发明实施例中环形板和滑动板的俯视图。
32.图8为本发明实施例中拉珠绳、从动轮和限位板的结构示意图。
33.图9为本发明实施例中主气囊的结构示意图。
34.图中：1、底板；101、水平槽；2、主气囊；3、平板；4、插接机构；401、导向套；402、升降杆；403、插杆；404、拉珠绳；405、凸块；406、从动齿轮；407、连接板；408、转轴；409、齿轮柱；410、第一锥齿轮；411、驱动轴；412、第二锥齿轮；413、从动轮；414、支臂；415、限位板；416、弹性伸缩杆；417、环形板；418、容纳槽；419、滑动板；420、伸缩弹簧；5、填充机构；501、弹性绳；502、圆柱块；503、副气囊；504、圆环；505、拉绳。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
36.如图2、图3、图5和图9所示，本实施例提供了一种井下灾变区域快速密闭装置，包括底板1，底板1上固定安装有可进行充放气的主气囊2，主气囊2表面靠近其顶部的位置通过魔术贴安装有若干个平板3，平板3表面安装有用于将主气囊2连接在沿空留巷内壁上的插接机构4。
37.如图3和图8所示，插接机构4包括固定安装在平板3表面的导向套401，导向套401内通过螺纹配合安装有升降杆402，升降杆402的顶面固定安装有与其轴线重合的插杆403，插杆403的表面均匀设置有若干个凸块405，凸块405能够增加插杆403插入矿层后的稳固性；插接机构4还包括用于驱动升降杆402升降的驱动组件，驱动组件包括通过人工控制的拉珠绳404以及固定套设在升降杆402远离插杆403一端的从动齿轮406，导向套401的外壁上固定安装有连接板407，导向套401上转动安装有平行于升降杆402的转轴408，转轴408的底端固定安装有与从动齿轮406啮合的齿轮柱409；转轴408的顶端固定安装有第一锥齿轮410，导向套401的外壁上转动安装有垂直于转轴408的驱动轴411，驱动轴411上固定套设有与第一锥齿轮410啮合的第二锥齿轮412；驱动轴411远离导向套401的一端固定套设有与拉
珠绳404配合的从动轮413；导向套401的外壁上固定安装有支臂414，支臂414一端固定安装有弧形的限位板415，限位板415的虚拟轴线与从动轮413的轴线重合，限位板415的内弧面与拉珠绳404相贴合；通过限位板415对拉珠绳404进行限位，保证拉珠绳404始终与从动轮413配合。
38.底板1与沿空留巷的宽度相匹配，通过人工将底板1横放在沿空留巷地面上，并将平板3安装到主气囊2表面，通过外部的充气装置对主气囊2进行充气，平板3和插接机构4随着主气囊2膨胀不断靠近沿空留巷顶部，主气囊2充气膨胀后的形状与沿空留巷内壁相匹配；对主气囊2充气完成后密封，然后通过人工拉动单根拉珠绳404，拉珠绳404移动过程中带动与其配合的从动轮413转动，从动轮413带动驱动轴411和第二锥齿轮412转动，第二锥齿轮412驱动第一锥齿轮410、转轴408和齿轮柱409同步转动，齿轮柱409转动过程中带动从动齿轮406转动，从动齿轮406转动时带动升降杆402和插杆403以旋转状态上升，插杆403插入沿空留巷顶面；人工拉动拉珠绳404的速度越快，插杆403上升的速度就越快；将单个插杆403插入沿空留巷顶面后，再拉动另一个拉珠绳404直至对应的插杆403插入沿空留巷顶面；操作人员站在原地即可操控各个拉珠绳404，使得各个插杆403插入沿空留巷顶面，大大提高了对沿空留巷密闭的速度。
39.如图3、图6、图7和图8所示，升降杆402顶面围绕插杆403均匀固定安装有若干个弹性伸缩杆416，若干个弹性伸缩杆416的伸缩段顶端共同固定安装有环形板417，环形板417位于插杆403上方，环形板417的内圆周面上沿其周向均匀开设有若干个容纳槽418，容纳槽418内沿环形板417径向滑动安装有滑动板419，滑动板419与容纳槽418内端面之间固定连接有伸缩弹簧420；插杆403的顶面为圆锥面，滑动板419位于容纳槽418外的端面为弧形面。
40.升降杆402以旋转状态上升的过程中，弹性伸缩杆416、环形板417、滑动板419和伸缩弹簧420同步上升，环形板417和滑动板419先于插杆403与沿空留巷顶面的矿层接触，由于沿空留巷顶面的矿层在重力作用下较为松散，故环形板417和滑动板419以旋转状态上升过程中会对矿层进行压实，直至环形板417和滑动板419无法继续上升，沿空留巷顶面的反作用力压缩弹性伸缩杆416；插杆403继续上升过程中其顶面与滑动板419位于容纳槽418外的端面相贴合，并推动滑动板419水平移动，滑动板419进入容纳槽418，伸缩弹簧420被压缩；插杆403继续上升插入压实后的沿空留巷顶面；由于沿空留巷顶面与插杆403对应的位置被压实，故提高了插杆403与沿空留巷顶面连接的稳固性。
41.如图2和图4所示，底板1上还安装有用于对主气囊2和沿空留巷内壁之间空隙进行填充的填充机构5；填充机构5包括若干个弹性绳501，弹性绳501绕过主气囊2，底板1上开设有贯穿底板1的水平槽101，若干个弹性绳501贯穿水平槽101且与水平槽101活动连接，相邻两个平板3之间至少设置有一个弹性绳501；每个弹性绳501的一端均固定安装有圆柱块502，圆柱块502和弹性绳501另一端之间共同固定安装有可进行充放气的副气囊503；圆柱块502上转动安装有圆环504，圆环504上固定安装有拉绳505。
42.主气囊2充气过程中，弹性绳501不断被拉伸；通过插接机构4将主气囊2固定在沿空留巷内壁上之后，通过外部的充气机构对副气囊503充气，然后人工拉动拉绳505，拉绳505通过圆环504和圆柱块502带动弹性绳501移动，弹性绳501的底部始终位于水平槽101内，弹性绳501的顶部紧密贴合在主气囊2的顶面移动(图4实心箭头所示)；当弹性绳501带动副气囊503移动至沿空留巷顶面空缺处时，停止拉动拉绳505，然后向上拉动副气囊503下
方的弹性绳501(图4中空心箭头所示，主气囊2背面部分的弹性绳501下降)，弹性绳501带动副气囊503上升，直至副气囊503塞入沿空留巷顶面空缺。
43.本实施例还提供了一种井下灾变区域快速密闭方法，采用上述井下灾变区域快速密闭装置配合完成，包括以下步骤：
44.步骤一、确定位置：确定灾变的位置，将底板1移动至靠近灾变的位置的沿空留巷处。
45.步骤二、充气密封：通过外部的充气装置对主气囊2进行充气，直至主气囊2外表面与沿空留巷内壁贴合，然后密封主气囊2。
46.步骤三、插接固定：通过人工拉动拉珠绳404，控制插杆403插入沿空留巷内壁，通过插杆403对主气囊2进行固定。
47.步骤四、填充空隙：通过外部的充气机构对副气囊503，然后调整拉绳505和弹性绳501的位置，通过副气囊503对主气囊2和沿空留巷内壁之间空隙进行填充。
48.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。