СИСТЕМА И СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВА ГАЗА В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ Российский патент 2016 года по МПК E21F5/00 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к системе предотвращения взрыва и способу предотвращения взрыва, в частности к системе предотвращения взрыва газа и способу предотвращения взрыва в угольных шахтах.

Предпосылки изобретения

Китай является производителем угля номер один в мире, и уголь занимает приблизительно 70% от основного энергопотребления в Китае, так что угольная промышленность считается одной из важнейших основных промышленностей, связанных с линией национальной экономики Китая. Тем не менее угольная промышленность также является одной из промышленностей, имеющих наиболее серьезную ситуацию в Китае, связанную с безопасностью производства, и предотвращение и контроль за серьезными и крупными происшествиями в угольных шахтах, а также проведение основополагающего улучшения в ситуации, связанной с безопасностью производства угольных шахт, стали существенными проблемами, которые в срочном порядке необходимо решить на национальном и правительственном уровне и которые также являются основными задачами работы над безопасностью производства в Китае. Во всех катастрофах и происшествиях на угольных шахтах особенно серьезными являются происшествия, имеющие отношение к газу, и их основными формами являются выброс угля и газа и взрывы газа, вызванные расширяющимся газом. Хотя в последние годы работа по предупреждению и контролю взрывов газа на угольных шахтах достигла периодических результатов, большинство происшествий, связанных с взрывом газа, по большому счету по-прежнему невозможно подавить. В 2008 г. в угольных шахтах Китая произошло в целом 182 происшествия, связанных с взрывом газа, в результате которых погибло 778 человек, причем сюда включены 63 крупных происшествия, связанных с взрывом газа, с числом погибших 290 человек; кроме того, сюда включены 18 крупнейших происшествий, связанных с взрывом газа, унесших жизнь 352 человек. Катастрофы, связанные с взрывом газа, стали наиболее важным фактором, ограничивающим развитие эффективных и интенсивных добывающих технологий и безопасности производства, и способы предотвращения и контроля за обычными или единичными катастрофами, связанными с взрывом газа, не соответствуют требованиям эффективной безопасности производства в угольных шахтах. Необходимо предотвращать и контролировать происшествия, связанные с взрывами газа, в сочетании с новыми идеями, новыми способами и традиционными способами предотвращения и контроля катастроф, связанных с взрывами газа

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных недостатков, известных из уровня техники, и предоставление системы предотвращения взрыва газа на угольных шахтах, которая имеет целесообразную конструкцию и может эффективно подавлять взрывы газа с тем, чтобы обеспечить безопасность персонала, находящегося под землей.

Чтобы реализовать вышеуказанную цель, в настоящем изобретении применено техническое решение, которое заключается в том, что система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что содержит модуль обнаружения газа для обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода, расположенный в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан, электрически связанный с модулем обнаружения газа, при этом по существу взрывобезопасный регулирующий клапан электрически связан с устройством, выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля с тем, чтобы уменьшить концентрацию кислорода и концентрацию метана, а также с ветрозащитой I для предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол рабочего забоя для добычи угля.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что устройство, выпускающее инертный газ, содержит газовые баллоны, наполненные инертным газом, выпускные трубки, соединенные с газовыми баллонами и предназначенные для выпуска инертного газа в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля, и электрический вентиль для управления включением/выключением выпускных трубок, при этом электрический вентиль электрически связан с по существу взрывобезопасным регулирующим клапаном.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что используется несколько газовых баллонов и несколько выпускных трубок, несколько газовых баллонов соединены с соединительной трубкой I посредством газовых трубок I, причем соединительная трубка I соединена с соединительной трубкой III посредством соединительной трубки II, один конец каждой из нескольких выпускных трубок соединен с соединительной трубкой III, а другой конец каждой из нескольких выпускных трубок проходит к верхнему углу рабочего забоя для добычи угля.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что модуль обнаружения газа содержит по меньшей мере один датчик I, определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по меньшей мере один датчик I, определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что модуль обнаружения газа также содержит по меньшей мере один датчик II, определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана на стыке рабочего забоя для добычи угля и вентиляционным штреком и по меньшей мере один датчик II, определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода на стыке рабочего забоя для добычи угля и вентиляционным штреком.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что ветрозащита I содержит мотор, намоточный барабан I, соединенный с выходным валом мотора I, и ветрозащитный экран I, намотанный на намоточный барабан I, при этом намоточный барабан I расположен между двумя соседними отдельными гидравлическими стойками рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля, при этом мотор I расположен на отдельных гидравлических стойках рабочего забоя для добычи угля, причем сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана электрически связана с приводом I мотором и привод I мотора электрически связан с мотором I.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что ветрозащита II расположена на стыке вентиляционного штрека с рабочим забоем для добычи угля, при этом ветрозащита II содержит мотор II, намоточный барабан II, соединенный с выходным валом мотора II, и ветрозащитный экран II, намотанный на намоточный барабан II, причем сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана электрически связана с приводом II мотора, при этом привод II мотора электрически связан с мотором II, а мотор II расположен в прорезанном желобе на боковой стенке вентиляционного штрека.

Вышеуказанная система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что по существу взрывобезопасный регулирующий клапан электрически связан с центральным контроллером, причем сторона выпуска центрального контроллера электрически связана с модулем голосового оповещения для оповещения, когда концентрация метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля достигнет заданного порога, а сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана соединена с модулем звукового и визуального оповещения.

Настоящее изобретение также предлагает способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, который прост и удобен в работе, обладает высокой безопасностью производства и обладает высокой практической ценностью, а также отличается тем, что включает следующие этапы:

этап 1 обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода: обнаружение концентрации метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля посредством датчика I, определяющего концентрацию метана, и обнаружение концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля посредством датчика I, определяющего концентрацию кислорода;

этап 2 оценки концентрации метана и концентрации кислорода: получение благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану выходного сигнала о концентрации метана посредством датчика I, определяющего концентрацию метана, и выходного сигнала о концентрации кислорода посредством датчика I, определяющего концентрацию кислорода, а также сравнение сигнала о концентрации метана и сигнала о концентрации кислорода с пороговым значением концентрации метана и пороговым значением концентрации кислорода, заданными в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане соответственно;

этап 3 разбавления метана и кислорода: когда выходной сигнал о концентрации метана от датчика I, определяющего концентрацию метана, достигает порогового значения концентрации метана, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане, и выходной сигнал о концентрации кислорода от датчика I, определяющего концентрацию кислорода, достигает порогового значения концентрации кислорода, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане, управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану устройством, выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхний угол рабочего забоя для добычи угля с тем, чтобы уменьшить концентрацию кислорода и концентрацию метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля, в то же время управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану ветрозащитой I для разматывания ветрозащитного экрана I с тем, чтобы предотвратить попадание кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол рабочего забоя для добычи угля, таким образом уменьшая концентрацию кислорода и концентрацию метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля;

этап 4 отвода разбавленного метана и кислорода: управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану ветрозащитой I для наматывания ветрозащитного экрана I и отведение разбавленного кислорода, метана и инертного газа в верхнем углу рабочего забоя из вентиляционного штрека посредством выветривания из входной вентиляционной выработки, таким образом реализуя подавление взрыва газа.

Вышеуказанный способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах отличается тем, что на этапе 3, когда ветрозащитный экран I размотан, по существу взрывобезопасный регулирующий клапан управляет ветрозащитой II, чтобы размотать ветрозащитный экран II с тем, чтобы предотвратить обратный ток кислорода в вентиляционном штреке в верхний угол рабочего забоя для добычи угля.

По сравнению с известным уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества:

1) настоящее изобретение предназначено главным образом для проблемы, связанной с накоплением газа метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля в процессе операции добычи угля, и кислород, и метан в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля разбавляются посредством выпуска инертного газа устройством, выпускающим инертный газ, так что эффект очевиден, метан эффективно изолируется от кислорода, и риск взрыва газа ликвидируется;

2) посредством ветрозащиты I можно эффективно предотвратить попадание кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол рабочего забоя для добычи угля, и в то же время эффект разбавления кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля посредством устройства, выпускающего инертный газ, становится более значительным;

3) посредством ветрозащиты II можно эффективно предотвратить попадание кислорода из вентиляционного штрека в верхний угол рабочего забоя для добычи угля так, что сокращается время разбавления кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля посредством устройства, выпускающего инертный газ, и эффект разбавления дополнительно усиливается;

4) настоящее изобретение обладает высокой практичностью, легкостью и удобством в использовании.

В заключение, настоящее изобретение имеет новую и приемлемую конструкцию, имеющую низкую стоимость и высокую надежность при работе, достигает цели в подавлении взрывов газа под землей, повышает безопасность работы при добыче угля и обладает высокой практичностью, легкостью и удобством в использовании.

Технические решения согласно настоящему изобретению будут подробнее рассмотрены ниже со ссылками на прилагаемые графические материалы и варианты изобретения.

Краткое описание графических материалов

Фиг. 1 представляет собой блок-схему принципиальной схемы согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет собой схему относительного расположения в угольной шахте согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 представляет собой структурную схему устройства, выпускающего инертный газ, согласно настоящему изобретению

Фиг. 4 представляет собой структурную схему ветрозащиты I согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5 представляет собой структурную схему ветрозащиты II согласно настоящему изобретению.

Подробное описание вариантов осуществления

Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, показанная на фиг. 1 и фиг. 2, содержит модуль 1 обнаружения газа для обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угла и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2, электрически связанный с модулем 1 обнаружения газа, при этом по существу электрический взрывобезопасный регулирующий клапан 2 электрически связан с устройством 12, выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угла с тем, чтобы уменьшить концентрацию кислорода и концентрацию метана, и ветрозащиту 16 для предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки 8 в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля.

В данном варианте осуществления благодаря применению способа разбавления кислорода и метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля уменьшается концентрация кислорода и концентрация метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля, и эффективно изолируется метан от кислорода. По существу, для взрыва газа требуются следующие три условия: наличие газа в определенной концентрации, наличие высокотемпературного источника огня и достаточного количества кислорода. Два из трех условий, необходимых для взрыва газа, исключаются посредством уменьшения концентрации кислорода и концентрации метана так, что выполняется задача предотвращения взрыва газа, а концепция является новой. Поскольку содержание кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля значительно выше, чем содержание метана, эффект разбавления посредством устройства 12, выпускающего инертный газ, действует на кислород в большей мере, чем на метан, тем самым обеспечивается эффективное изолирование метана и кислорода. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах эффективно обеспечивает безопасность работников, находящихся под землей, и улучшает безопасность работы при добыче угля.

Как показано на фиг. 3, устройство 12, выпускающее инертный газ, содержит газовые баллоны 12-1, наполненные инертным газом, выпускные трубки 12-4, соединенные с газовыми баллонами 12-1 и сконфигурированные выпускать инертный газ в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля, и электрический вентиль 12-3 для управления включением/выключением выпускных трубок 12-4, при этом электрический вентиль 12-3 электрически связан с по существу взрывобезопасным регулирующим клапаном 2. При использовании системы электрический вентиль 12-3 управляется посредством по существу взрывобезопасного регулирующего клапана 2 и выпускные трубки 12-4 сообщаются с газовыми баллонами 12-1 с тем, чтобы выпускать инертный газ в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля и затем разбавлять кислород и метан. В данном варианте осуществления используемый инертный газ является азотом.

В данном варианте осуществления используется несколько газовых баллонов 12-1 и несколько выпускных трубок 12-4, при этом несколько газовых баллонов 12-1 соединены с соединительной трубкой I 12-7 посредством газовых трубок I 12-2, а соединительная трубка 112-7 соединена с соединительной трубкой III 12-5 посредством соединительной трубки II 12-6, при этом один конец каждой из нескольких выпускных трубок 12-4 соединен с соединительной трубкой III 12-5, а другой конец каждой из нескольких выпускных трубок 12-4 проходит в направлении верхнего угла 10 рабочего забоя для добычи угля.

Как показано на фиг. 1, модуль 1 обнаружения газа содержит по меньшей мере один датчик I 1-1, определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля и по меньшей мере один датчик I 1-2, определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля.

Как показано на фиг. 1, модуль 1 обнаружения газа также содержит по меньшей мере один датчик 1-3, определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана на стыке между рабочим забоем 9 для добычи угля и вентиляционным штреком 15 и по меньшей мере один датчик II 1-4, определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода на стыке между рабочим забоем 9 для добычи и вентиляционным штреком 15.

В данном варианте осуществления концентрация метана на стыке между рабочим забоем 9 для добычи угля и вентиляционным штреком 15 обнаруживается посредством использования датчика II 1-3, определяющего концентрацию метана, а концентрация кислорода на стыке между рабочим забоем 9 для добычи угля и вентиляционным штреком 15 обнаруживается посредством использования датчика II 1-4, определяющего концентрацию кислорода, затем концентрация метана и концентрация кислорода может сравниваться при помощи обнаруженных данных датчика I 1-1, определяющего концентрацию метана, и датчика II 1-4, определяющего концентрацию кислорода, и условия разбавления кислорода и метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля оцениваются так, что легко можно контролировать концентрацию метана и концентрацию кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля.

В данном варианте осуществления как устройство 12, выпускающее инертный газ, так и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 расположены в блоке управления 14. При использовании системы предотвращения взрыва газа в угольных шахтах выработка 13 постоянно углубляется по мере добывания, а система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах постоянно перемещается вместе с отдельными гидравлическими стойками 11 рабочего забоя для добычи угля.

Как показано на фиг. 4, ветрозащита I 6 содержит мотор I 6-2, намоточный барабан I 6-3, соединенный с выходным валом мотора I 6-2, и ветрозащитный экран I 6-4, намотанный на намоточный барабан I 6-3, при этом намоточный барабан I 6-3 расположен между двумя соседними отдельными гидравлическими стойками 11 рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля (на фиг. 1 указано стрелкой), при этом мотор I 6-2 расположен на отдельных гидравлических стойках 11 рабочего забоя для добычи угля, причем сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана 2 электрически связан с приводом I 6-1 мотора и привод I 6-1 мотора электрически связан с мотором I 6-2.

В данном варианте осуществления установочная пластина I 11-2 расположена на верхнем конце каждой из двух соседних отдельных гидравлических стоек 11 рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля, при этом концы центрального вала намоточного барабана I 6-3 соединены с установочными пластинами I 11-2 посредством подшипников, причем опора 11-1 мотора расположена на верхнем конце одной из двух отдельных гидравлических стоек 11 рабочего забоя для добычи угля, а мотор I 6-2 расположен на опоре 11-1 мотора. При использовании системы по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 управляет мотором I 6-2 для положительного вращения посредством привода 16-1 мотора так, что намоточный барабан I 6-3 вращается, и ветрозащитный экран I 6-4 разматывается; а когда необходимо намотать ветрозащитный экран I 6-4, по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 управляет мотором I 6-2 для вращения в обратную сторону посредством привода I 6-1 мотора так, что намоточный барабан I 6-3 вращается в обратную сторону, а ветрозащитный экран I 6-4 наматывается. Посредством ветрозащиты I 6 можно эффективно предотвратить попадание кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля, и в то же время эффект разбавления кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля посредством устройства 12, выпускающего инертный газ, становится более существенным.

Как показано на фиг. 5, ветрозащита II 7 расположена на стыке между вентиляционным штреком 15 и рабочим забоем 9 для добычи угля, при этом ветрозащита II 7 содержит мотор II 7-2, намоточный барабан II 7-3, соединенный с выходным валом мотора II 7-2, и ветрозащитный экран II 7-4, намотанный на намоточный барабан II 7-3, причем сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана 2 электрически связана с приводом II 7-1 мотора, привод II 7-1 мотора электрически связан с мотором II 7-2 и мотор II 7-2 расположен в прорезанном желобе 15-1 на боковой стенке вентиляционного штрека 15.

В данном варианте осуществления опорная плита 16 расположена на верхней части каждой из двух боковых стенок вентиляционного штрека 15, при этом установочная пластина II 17 расположена на каждой опорной плите 16, концы центрального вала намоточного барабана II 7-3 соединены с установочными пластинами II 17 посредством подшипников, прорезанный желоб 15-1, проходящий вдоль направления длины вентиляционного штрека, выполнен на одной из боковых стенок вентиляционного штрека 15, а мотор II 7-2 расположен в прорезанном желобе 15-1. При использовании системы по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 управляет мотором II 7-2 для положительного вращения посредством привода II 7-1 мотора так, чтобы намоточный барабан II 7-3 вращался и ветрозащитный экран II 7-4 разматывался; и когда необходимо намотать ветрозащитный экран II 7-4, по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 управляет мотором II 7-2 для вращения в обратном направлении посредством привода II 7-2 мотора так, что намоточный барабан II 7-3 вращается в обратном направлении, а ветрозащитный экран II 7-4 наматывается. Посредством ветрозащиты II 7 эффективно предотвращается обратный ток кислорода из вентиляционного штрека 15 в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля, и сокращается время разбавления кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля посредством устройства 12, выпускающего инертный газ, и также дополнительно усиливается эффект разбавления.

Как показано на фиг. 1, по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 электрически связан с центральным контроллером 4, при этом сторона выпуска центрального контроллера 4 электрически связана с модулем 5 голосового оповещения для оповещения, когда концентрация метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля достигает предварительно заданного порогового значения, и сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана 2 соединена с модулем 18 звукового и визуального оповещения.

В данном варианте осуществления концентрация метана и концентрация кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля может легко контролироваться через центральный контролер 4, а наземный персонал получает информацию через модуль 5 голосового оповещения для приготовления защитных и спасательных мер. При использовании системы пороговое значение по существу взрывобезопасного регулирующего клапана 2 устанавливается посредством модуля 4 ввода с клавиатуры. Рабочие, находящиеся под землей, также оповещаются через модуль 18 звукового и визуального оповещения так, чтобы они смогли эвакуироваться. По существу, центральный контроллер 4 расположен снаружи угольной шахты.

В сочетании с фиг. 1-4 способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах согласно настоящему изобретению включает следующие этапы:

этап 1 обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода: обнаружение концентрации метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля посредством датчика 11-1, определяющего концентрацию метана, и обнаружение концентрации кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля посредством датчика 11-2, определяющего концентрацию кислорода;

этап 2 оценки концентрации метана и концентрации кислорода: получение благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану 2 выходного сигнала о концентрации метана посредством датчика I 1-1, определяющего концентрацию метана, и выходного сигнала о концентрации кислорода посредством датчика I 1-2, определяющего концентрацию кислорода, и сравнение сигнала о концентрации метана и сигнала о концентрации кислорода с пороговым значением концентрации метана и пороговым значением концентрации кислорода, заданными в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане 2, соответственно;

этап 3 разбавления метана и кислорода: когда выходной сигнал о концентрации метана от датчика I 1-1, определяющего концентрацию метана, достигает порогового значения концентрации метана, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане 2, и выходной сигнал о концентрации кислорода от датчика I 1-2, определяющего концентрацию кислорода, достигает порогового значения концентрации кислорода, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане 2, управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану 2 устройством 12, выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля с тем, чтобы уменьшить концентрацию кислорода и концентрацию метана в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля, в то же время управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану 2 ветрозащитой I 6 для разматывания ветрозащитного экрана I 6-4 с тем, чтобы предотвратить попадание кислорода из входной вентиляционной выработки 8 в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля, таким образом уменьшая концентрацию кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля;

этап 4 отвода разбавленного метана и кислорода: управление благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану 2 ветрозащитой I 6 для наматывания ветрозащитного экрана I 6-4 и отведение разбавленного кислорода, метана и инертного газа в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля из вентиляционного штрека 15 посредством выветривания из входной вентиляционной выработки 8, таким образом реализуя подавление взрыва газа.

В сочетании с фиг. 5 в данном варианте осуществления, на этапе 3, когда ветрозащитный экран I 6-4 разматывается, по существу взрывобезопасный регулирующий клапан 2 управляет ветрозащитой II 7, чтобы размотать ветрозащитный экран II 7-4 с тем, чтобы предотвратить обратный ток кислорода из вентиляционного штрека 15 в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля. Посредством разматывания ветрозащитного экрана II 7-4 эффективно предотвращается обратный ток кислорода из вентиляционного штрека 15 в верхний угол 10 рабочего забоя для добычи угля так, что сокращается время разбавления кислорода в верхнем углу 10 рабочего забоя для добычи угля посредством устройства 12, выпускающего инертный газ, и усиливается эффект разбавления.

Вышеуказанное описание представляет собой лишь предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и не ограничивает объем настоящего изобретения. Любые простые модификации, изменения и эквивалентные структурные преобразования вышеуказанных вариантов осуществления согласно сущности настоящего изобретения должны подпадать под правовую защиту объема технических решений согласно настоящему изобретению.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам предотвращения взрыва газа в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение высокой надежности, практичности, легкости и удобства эксплуатации и повышение безопасности работы в угольных шахтах. Предложена система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, содержащая модуль (1) обнаружения газа для обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2), электрически связанный с модулем (1) обнаружения газа. При этом по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2) электрически связан с устройством (12), выпускающим инертный газ в верхний угол рабочего забоя с целью уменьшения концентрации кислорода и концентрации метана. Кроме того, система содержит ветрозащиту для предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол рабочего забоя для добычи угля. При этом модуль (1) обнаружения газа содержит по меньшей мере один датчик I (1-1), определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по меньшей мере один датчик I (1-2), определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля. А ветрозащита содержит мотор I (6-2), намоточный барабан, соединенный с выходным валом мотора I (6-2), и ветрозащитный экран, намотанный на намоточный барабан. При этом намоточный барабан расположен между двумя соседними отдельными гидравлическими стойками рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля. Причем мотор I (6-2) расположен на отдельных гидравлических стойках рабочего забоя для добычи угля. При этом сторона выпуска взрывобезопасного регулирующего клапана (2) электрически связана с приводом I (6-1) мотора, и привод I (6-1) мотора электрически связан с мотором I (6-2). 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, отличающаяся тем, что содержит модуль (1) обнаружения газа для обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2), электрически связанный с модулем (1) обнаружения газа, при этом по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2) электрически связан с устройством (12), выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля с целью уменьшения концентрации кислорода и концентрации метана, а также ветрозащиту I (6) для предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки (8) в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля, при этом модуль (1) обнаружения газа содержит по меньшей мере один датчик I (1-1), определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля и по меньшей мере один датчик I (1-2), определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля, ветрозащита I (6) содержит мотор I (6-2), намоточный барабан I (6-3), соединенный с выходным валом мотора I (6-2), и ветрозащитный экран I (6-4), намотанный на намоточный барабан I (6-3), при этом намоточный барабан I (6-3) расположен между двумя соседними отдельными гидравлическими стойками (11) рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля, при этом мотор I (6-2) расположен на отдельных гидравлических стойках (11) рабочего забоя для добычи угля, сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана (2) электрически связана с приводом I (6-1) мотора, и привод I (6-1) мотора электрически связан с мотором I (6-2).

2. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (12), выпускающее инертный газ, содержит газовые баллоны (12-1), наполненные инертным газом, выпускные трубки (12-4), соединенные с газовыми баллонами (12-1) и сконфигурированные для выпуска инертного газа в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля, и электрический вентиль (12-3) для управления включением/выключением выпускных трубок (12-4), при этом электрический вентиль (12-3) электрически связан с по существу взрывобезопасным регулирующим клапаном (2).

3. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 2, отличающаяся тем, что применяются несколько газовых баллонов (12-1) и несколько выпускных трубок (12-4), при этом несколько газовых баллонов (12-1) соединены с соединительной трубкой I (12-7) посредством газовых трубок I (12-2), при этом соединительная трубка I (12-7) соединена с соединительной трубкой III (12-5) посредством соединительной трубки II (12-6), причем один конец каждой из нескольких выпускных трубок (12-4) соединен с соединительной трубкой III (12-5), а другой конец каждой из нескольких выпускных трубок (12-4) проходит к верхнему углу (10) рабочего забоя для добычи угля.

4. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 1, отличающаяся тем, что модуль (1) обнаружения газа также содержит по меньшей мере один датчик II (1-3), определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана на стыке между рабочим забоем (9) для добычи угля и вентиляционным штреком (15) и по меньшей мере один датчик II (1-4), определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода на стыке между рабочим забоем (9) для добычи угля и вентиляционным штреком (15).

5. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 1, отличающаяся тем, что ветрозащита II (7) расположена на стыке между вентиляционным штреком (15) и рабочим забоем (9) для добычи угля, при этом ветрозащита II (7) содержит мотор II (7-2), намоточный барабан II (7-3), соединенный с выходным валом мотора II (7-2), и ветрозащитный экран II (7-4), намотанный на намоточный барабан II (7-3), при этом сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана (2) электрически связана с приводом II (7-1) мотора, при этом привод II (7-1) мотора электрически связан с мотором II (7-2) и мотор II (7-2) расположен в прорезанном желобе (15-1) на боковой стенке вентиляционного штрека (15).

6. Система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 1, отличающаяся тем, что по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2) электрически связан с центральным контроллером (4), при этом сторона выпуска центрального контроллера (4) электрически связана с модулем (5) голосового оповещения для оповещения при достижении концентрацией метана в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля заданного порогового значения, и сторона выпуска по существу взрывобезопасного регулирующего клапана (2) соединена с модулем (18) звукового и визуального оповещения.

7. Способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, отличающийся тем, что способ включает следующие этапы:
этап 1 обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода, на котором: обнаруживают концентрацию метана в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля посредством датчика I (1-1), определяющего концентрацию метана, и обнаруживают концентрацию кислорода в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля посредством датчика I (1-2), определяющего концентрацию кислорода;
этап 2 оценки концентрации метана и концентрации кислорода, на котором: получают благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану (2) выходной сигнал о концентрации метана посредством датчика I (1-1), определяющего концентрацию метана, и выходной сигнал о концентрации кислорода посредством датчика I (1-2), определяющего концентрацию кислорода, и сравнивают сигнал о концентрации метана и сигнал о концентрации кислорода с пороговым значением концентрации метана и пороговым значением концентрации кислорода, заданными в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане (2), соответственно;
этап 3 разбавления метана и кислорода, на котором: при достижении выходным сигналом о концентрации метана от датчика I (1-1), определяющего концентрацию метана, порогового значения концентрации метана, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане (2), и при достижении выходным сигналом о концентрации кислорода от датчика I (1-2), определяющего концентрацию кислорода, порогового значения концентрации кислорода, заданного в по существу взрывобезопасном регулирующем клапане (2), управляют благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану (2) устройством (12), выпускающим инертный газ, для выпуска инертного газа в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля с целью уменьшения концентрации кислорода и концентрации метана в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля; и в то же время управляют благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану (2) ветрозащитой I (6) для разматывания ветрозащитного экрана I (6-4) с целью предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки (8) в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля, таким образом уменьшая концентрацию кислорода и концентрацию метана в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля;
этап 4 отвода разбавленного метана и кислорода, на котором: управляют благодаря по существу взрывобезопасному регулирующему клапану (2) ветрозащитой I (6) для наматывания ветрозащитного экрана I (6-4) и отводят разбавленный кислород, метан и инертный газ в верхнем углу (10) рабочего забоя для добычи угля из вентиляционного штрека (15) посредством выветривания из входной вентиляционной выработки (8), таким образом реализуя предотвращение взрыва газа.

8. Способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах по п. 7, отличающийся тем, что на этапе 3 при разматывании ветрозащитного экрана I по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2) управляет ветрозащитой II (7) для разматывания ветрозащитного экрана II (7-4) с целью предотвращения обратного тока кислорода из вентиляционного штрека (15) в верхний угол (10) рабочего забоя для добычи угля.