一種用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備的制作方法

本發明涉及采礦設備技術領域，特別是指一種用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備。

背景技術：

近年來，頻發的煤礦事故引起了社會各方的關注，也給國家和人民帶來了不可彌補的損失。然而，根據救援和事故調查經驗，在眾多煤礦事故中，大約超過80％遇險礦工的遇難是由于爆炸后其附近區域氧氣耗盡、充滿高溫煙氣或高濃度有毒有害氣體、逃生路線因爆炸坍塌、透水等原因阻斷，而無法及時撤離到安全區域或升井而造成的。因此，通過建立井下永久避難硐室為井下事故后被困的幸存人員提供避險空間，已經成為礦山應急救援的一種新興思路。

目前煤礦所使用的鉆孔型永久避難硐室雖然常年儲存必需品并放置大量救援設備，但在緊急狀況出現時，依然存在允許救援時間短，且永久避難硐室其主要功能僅是為井下人員提供避險空間，功能太過單一。永久避難硐室距工作面的距離難以確定，硐室內制冷制熱技術研究不夠，硐室靈活性差。所以，研發一種用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備，既可以在井下出現緊急情況時，實現在短時間內與本安型掘進安全工作艙的迅速有效對接，為礦山應急救援提供保障，大大提高救援的效率，還能為井下生產作業輸送人員、設備、材料，解決了永久避難硐室功能單一的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備。

該裝備包括外部防護密閉系統、掘進工作艙對接系統、操作系統、跟蹤測量系統、供給系統及附屬設施，外部防護密閉系統位于整個裝備外部，主要是建立一層保護罩。日常能夠保證艙體的穩定和足夠的氣密性，達到防爆、防砸、防火、防水、防毒、防銹與防腐蝕的保護效果，延長運輸裝備的使用壽命，同時能夠對系統內部電纜等起到很好的保護作用。掘進工作艙對接系統位于該裝置一端，跟蹤測量系統、操作系統、供給系統和附屬設施位于該裝備內部。

外部防護密閉系統包括高強度艙體外殼、高密閉性防爆艙門、肋板、支柱、耐壓艙體內殼和環形肋骨，高強度艙體外殼上開有高密閉性防爆艙門，高強度艙體外殼內部設置耐壓艙體內殼，高強度艙體外殼和耐壓艙體內殼之間設置肋板和支柱，耐壓艙體內殼內部設置環形肋骨。

高密閉性防爆艙門呈四棱拱形結構，包括防爆門門板、防爆門門框、防爆門門閂、防爆門門軸、安裝鉸鏈、手柄或手輪、密封條，手柄或手輪位于防爆門門板外部，防爆門門閂位于防爆門的內側，作為防爆門門板的緊固裝置；防爆門門板通過安裝鉸鏈安裝在防爆門門框上，防爆門門板繞防爆門門軸旋轉式開啟；防爆門門框通過法蘭結構與該裝備的主體結構連結，密封條用于高密閉性防爆艙門整體密封。

跟蹤測量系統用于測量掘進工作面的瓦斯濃度及掘進工作面的壓力，掘進工作倉對接系統保證掘進工作艙內人員在無氧作業環境下通過掘進對接口快速安全可靠的進入運輸裝備內，同時輔助人員從掘進工作艙內快速轉移設備、材料進入運輸裝備內，也能夠為掘進工作艙輸送人員、設備及材料。

操作系統主要控制整個裝備的運輸及對接，供給系統以及附屬設施主要為裝備內的人員提供應急藥品及其他必需品。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

該裝備結構穩定可靠，安全性好，能實現人員、設備、材料等的運輸和對接。在井下發生災變時，能實現井下人員快速安全撤離的需求，同時也能給井下工作人員及設備提供足夠的安全支撐，可在短時間內實現與井下掘進工作艙的有效對接，提高救援的效率。

附圖說明

圖1為本發明的用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備主視圖；

圖2為本發明的用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備左視圖；

圖3為本發明的用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備俯視圖；

圖4為本發明的無氧掘進工作面運輸巷道示意圖。

其中：1—高強度艙體外殼；2—高密閉性防爆艙門；3—肋板；4—支柱；5—耐壓艙體內殼；6—環形肋骨；7—制氮機；8—注氮管路；9—掘進對接口；10—跟蹤測量系統；11—操作系統；12—供給系統；13—附屬設施；14—氣體凈化裝置；15—N₂帶；16—N₂—CH₄帶；17-CH₄帶；18—運輸上山；19—進風上山。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明提供一種用于煤礦井下無氧掘進面的本安型運輸裝備。

該裝備包括外部防護密閉系統、掘進工作艙對接系統、操作系統11、跟蹤測量系統10、供給系統12及附屬設施13，如圖3所示，外部防護密閉系統位于整個裝備外部，掘進工作艙對接系統位于該裝置一端，跟蹤測量系統10、操作系統11、供給系統12和附屬設施13位于該裝備內部。

如圖1和圖2所示，外部防護密閉系統包括高強度艙體外殼1、高密閉性防爆艙門2、肋板3、支柱4、耐壓艙體內殼5和環形肋骨6，高強度艙體外殼1正面開有高密閉性防爆艙門2，高強度艙體外殼1內部設置耐壓艙體內殼5，高強度艙體外殼1和耐壓艙體內殼5之間設置肋板3和支柱4，肋板3和支柱4采用Q460低合金鋼，肋板3是為了增加外殼與內殼的剛度，支柱4是為了保證內殼與外殼連接的穩定性。耐壓艙體內殼5內部設置環形肋骨6。高強度艙體外殼采用Q345鋼，厚度大約為10mm，能承受0.6MPa的沖擊載荷，可長時間處于50℃的煤礦井下環境的災變溫度，該艙體外殼可抵抗外界1200℃的瞬時高溫，能夠持續保證在井下發生火災爆炸或透水事故時該裝備內部不受外部環境影響，同時能夠在有火的惡劣環境下繼續前行。耐壓艙體內殼5采用304L型鋼材，該鋼材屈服強度σ＝225MPa，密度為7.85g/cm³，彈性模量E＝2.12×105MPa，泊松比μ＝0.31，厚度為10mm。該耐壓艙體內殼滿足安全需要，極大地降低了艙體的重量。環形肋骨采用Q235B，高200mm，寬200mm，肋骨厚度8mm，環形肋骨可以大幅度提高裝備的失穩壓力。

高密閉性防爆艙門2呈四棱拱形結構，包括防爆門門板、防爆門門框、防爆門門閂、防爆門門軸、安裝鉸鏈、手柄或手輪、密封條，手柄或手輪位于防爆門門板外部，防爆門門閂位于防爆門的內側，作為防爆門門板的緊固裝置；防爆門門板通過安裝鉸鏈安裝在防爆門門框上，防爆門門板繞防爆門門軸旋轉式開啟；防爆門門框通過法蘭結構與該裝備的主體結構連結，高密閉性防爆艙門2材料選擇Q460鋼，門的尺寸為2000mm×1000mm，厚度為20mm，密封條用于高密閉性防爆艙門2整體密封。

跟蹤測量系統用于測量掘進工作面的瓦斯濃度及掘進工作面的壓力，掘進工作倉對接系統保證掘進工作艙內人員在無氧作業環境下通過掘進對接口9快速安全可靠的進入運輸裝備內，同時輔助人員從掘進工作艙內快速轉移設備、材料進入運輸裝備內。掘進對接口9尺寸為1m×0.5m。

使用該裝備工作過程如下：

1)控制工作面為無氧狀態

人員攀上階梯通過掘進對接口9進入裝備內部，啟動操作系統11，開啟制氮機7，通過進風上山19的注氮管路8將掘進工作面隔絕為無氧狀態，如圖4所示，從左向右依次為N₂帶15、N₂-CH₄帶16、CH₄帶17。

2)控制裝備內部狀態

關閉掘進對接口9與高密閉性防爆艙門2，外部防護密閉系統將整個裝備與外界隔絕，當外界處于無氧狀態時，通過裝備內的氣體凈化裝置14使裝備內部處于正常大氣壓狀態，氧氣濃度為18.5％-23％。

3)裝備進入無氧掘進工作面

人員控制操作系統11開啟裝備沿著運輸上山18軌道進入無氧掘進工作面15，控制操作系統11完成對接。其中掘進對接口的尺寸為1m×0.5m，此接口的尺寸與本安型安全工作艙的尺寸相吻合。

4)與本安型安全工作艙對接

裝備接近井下安全工作艙時應放慢速度，以有利于對接。將掘進對接口9向內側開啟，同時開啟電纜對接器，將電纜對接器頭部插入到本安型安全工作艙的電纜對接口，觀察操作系統11儀表系數的變化，當對接深度及其他對接系數達到預定值時，表明對接完成，整個對接過程不超過10分鐘。

5)運輸人員、設備及材料

對接完成后，工作艙內人員、設備、材料可進入到裝備內部，操作人員控制操作系統11開啟裝備沿著軌道離開該區域。

該裝備具有防火、防爆、防毒的特性，既可以在井下出現緊急情況時，實現在短時間內與掘進工作艙的迅速有效對接，為礦山應急救援提供保障，大大提高救援的效率，還能為井下生產作業輸送人員、設備、材料，解決了永久避難硐室功能單一的問題。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。