一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，尤其涉及一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置。

背景技术

煤矿井下是一种高危环境，存在瓦斯、煤尘爆炸、矿井火灾、水灾、煤岩动力灾害等多种事故发生的可能，由于巷道呈管网式布置，井下作业人员往往处于动态变化中，零散分布，一旦发生灾变，无论是紧急撤离升井还是快速进入避险硐室待援，避灾路线上连续有效的物资、装备补给是保障职工安全避险的基础和前提。

目前，井工煤矿用于紧急避险和应急逃生的生命保障设施只有为采区服务的安全避险硐室和为采掘工作面服务的移动式救生舱。由于自身的设计缺陷和井下使用条件的限制，井下作业地点与避难硐室之间，避难硐室与地面之间的避灾路线上物资补给和避险场所仍然空白，不能同时满足复合型地质灾害矿井发生灾变后对职工紧急避险和应急逃生过程中保障生命的基本需要。在煤矿安全避险系统建设中，缺少一种集紧急避险、生命保障、物资补给、装备保障，通讯联络，人员定位，环境气体检测等功能于一身的微型应急物资补给装置，能克服巷道空间限制，机动灵活的分布在井下各个作业地点及避灾路线沿途。当矿井发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾、水灾、顶板、矿压事故后，能第一时间为受灾人员提供实用的生命保障物资和临时避险场地，解决紧急撤离或避险待援期间生存条件苛刻，防护装备失效，人员体力透支，医疗器械短缺，救护装备匮乏等现实问题，最大限度的创造生存条件，最大限度的延长待援时间，最大限度的减少人员伤亡和财产损失，以弥补传统紧急避险硐室、移动救生舱和压风供水自救装置的缺陷和不足。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置能够为灾变事故被困人员待援期间和避灾人员撤离途中开展自救、互救提供所需的饮用水、压缩食品、自救器、照明灯、急救药品、医疗器械、逃生装备和灭火装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置，包括：箱体形框架壳体、可折叠型安全防护棚组件、自救器补给箱模块、矿灯补给箱模块、生命保障模块、药品器械箱模块、逃生装备箱模块、压风供水自救装置模块、能源储存箱模块和通讯定位基站箱模块；

所述箱体形框架壳体为正面开放式的结构；

所述可折叠型安全防护棚组件、所述自救器补给箱模块、所述矿灯补给箱模块、所述生命保障模块、所述药品器械箱模块、所述逃生装备箱模块、所述压风供水自救装置模块、所述能源储存箱模块和所述通讯定位基站箱模块货架式堆叠摆放在所述箱体形框架壳体内，便于人员采用；

所述可折叠型安全防护棚组件能够打开并在所述箱体形框架壳体的正面形成保护罩内部和外部隔绝开，用以保护位于所述保护罩内的人员。

优选地，所述可折叠型安全防护棚组件包括：防护棚收纳箱、防护棚和U形折叠式支撑臂杆单元；

所述防护棚收纳箱设置在所述箱体形框架壳体内的顶部；

所述防护棚与所述U形折叠式支撑臂杆单元连接，并收纳于所述防护棚收纳箱内；

所述U形折叠式支撑臂杆单元借助于撑杆活动轴安装在所述箱体形框架壳体开放式敞口两侧的边框上。

优选地，还包括：外置式水幕喷淋装置和内置式正压气幕装置；

所述外置式水幕喷淋装置设置在所述可折叠型安全防护棚组件外侧的箱体形框架壳体上；

所述内置式正压气幕装置设置在所述可折叠型安全防护棚组件内侧的箱体形框架壳体上。

优选地，当打开所述可折叠型安全防护棚组件时，位于所述保护罩外部的所述外置式水幕喷淋装置开启喷淋水雾工作用以保护所述防护罩；

当打开所述可折叠型安全防护棚组件时，位于所述保护罩内部的所述内置式正压气幕装置自动开启压风，确保人员安全。

优选地，所述自救器补给箱模块包括：自救箱体和多个自救器；

多个所述自救器存放在所述自救箱体内；

所述自救箱体放置在所述箱体形框架壳体内；

所述矿灯补给箱模块包括：矿灯箱体和多个矿灯；

多个所述矿灯存放在所述矿灯箱体内；

所述矿灯箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

优选地，所述生命保障模块包括：能量箱体、水和食物；

所述水和食物存放在所述能量箱体内；

所述能量箱体放置在所述箱体形框架壳体内；

所述药品器械箱模块包括：药品箱体、药品和医疗器械；

所述药品和医疗器械存放在所述药品箱体内；

所述药品箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

优选地，所述逃生装备箱模块包括：逃生箱体和逃生应急装备；

所述逃生应急装备存放在所述逃生箱体内；

所述逃生箱体放置在所述箱体形框架壳体内；

所述压风供水自救装置模块包括：压风箱体和压风供水自救装置；

所述压风供水自救装置存放在所述压风箱体内；

所述压风箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

优选地，所述能源储存箱模块包括：能源箱体、压缩空气瓶和水箱；

所述压缩空气瓶和水箱存放在所述能源箱体内；

所述能源箱体放置在所述箱体形框架壳体内；

所述通讯定位基站箱模块能够与远程控制系统通信连接。

优选地，还包括：防爆警示灯装置；

所述防爆警示灯装置设置在所述箱体形框架壳体上，用以防爆示警。

优选地，所述箱体形框架壳体上还设有压风接头和供水接头；

所述压风接头和所述供水接头分别用以外接风源和外接水源；

所述压风接头和所述供水接头还分别与所述内置式正压气幕装置和所述外置式水幕喷淋装置连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本申请提供的一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置能够为灾变事故被困人员待援期间和避灾人员撤离途中开展自救、互救提供所需的饮用水、压缩食品、自救器、照明灯、急救药品、医疗器械、逃生装备和灭火装置。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置的打开防护罩时的结构示意图。

【附图标记说明】

1：箱体形框架壳体；101：自救器补给箱模块；102：矿灯补给箱模块；103：生命保障模块；104：通讯定位基站箱模块；105：药品器械箱模块；106：逃生装备箱模块；107：压风供水自救装置模块；108：能源储存箱模块；109：防护棚收纳箱。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1-图2所示：本实施例中公开了一种基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置，包括：箱体形框架壳体1、可折叠型安全防护棚组件、自救器补给箱模块101、矿灯补给箱模块102、生命保障模块103、药品器械箱模块105、逃生装备箱模块106、压风供水自救装置模块107、能源储存箱模块108和通讯定位基站箱模块104。

详细地，该箱体形框架壳体101为正面开放式的结构；所述可折叠型安全防护棚组件、所述自救器补给箱模块101、所述矿灯补给箱模块102、所述生命保障模块103、所述药品器械箱模块105、所述逃生装备箱模块106、所述压风供水自救装置模块107、所述能源储存箱模块108和所述通讯定位基站箱模块104货架式堆叠摆放在所述箱体形框架壳体1内，便于人员采用。

如图2所示：该可折叠型安全防护棚组件能够打开并在所述箱体形框架壳体1的正面形成保护罩内部和外部隔绝开，用以保护位于所述保护罩内的人员。

本实施例中所述可折叠型安全防护棚组件包括：防护棚收纳箱109、防护棚和U形折叠式支撑臂杆单元。

所述防护棚收纳箱109设置在所述箱体形框架壳体1内的顶部；所述防护棚与所述U形折叠式支撑臂杆单元连接，并收纳于所述防护棚收纳箱109内；所述U形折叠式支撑臂杆单元借助于撑杆活动轴安装在所述箱体形框架壳体1开放式敞口两侧的边框上。

本实施例中提供的基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置还包括：外置式水幕喷淋装置和内置式正压气幕装置；所述外置式水幕喷淋装置设置在所述可折叠型安全防护棚组件外侧的箱体形框架壳体上；所述内置式正压气幕装置设置在所述可折叠型安全防护棚组件内侧的箱体形框架壳体上。

详细地，当打开所述可折叠型安全防护棚组件时，位于所述保护罩外部的所述外置式水幕喷淋装置开启喷淋水雾工作用以保护所述防护罩；当打开所述可折叠型安全防护棚组件时，位于所述保护罩内部的所述内置式正压气幕装置自动开启压风，确保人员安全。

该自救器补给箱模块101包括：自救箱体和多个自救器；多个所述自救器存放在所述自救箱体内；所述自救箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该矿灯补给箱模块102包括：矿灯箱体和多个矿灯；多个所述矿灯存放在所述矿灯箱体内；所述矿灯箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该生命保障模块103包括：能量箱体、水和食物；所述水和食物存放在所述能量箱体内；所述能量箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该药品器械箱模块105包括：药品箱体、药品和医疗器械；所述药品和医疗器械存放在所述药品箱体内；所述药品箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该逃生装备箱模块106包括：逃生箱体和逃生应急装备；所述逃生应急装备存放在所述逃生箱体内；所述逃生箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该压风供水自救装置模块107包括：压风箱体和压风供水自救装置；所述压风供水自救装置存放在所述压风箱体内；所述压风箱体放置在所述箱体形框架壳体内。

该能源储存箱模块108包括：能源箱体、压缩空气瓶和水箱；所述压缩空气瓶和水箱存放在所述能源箱体内；所述能源箱体放置在所述箱体形框架壳体内；所述通讯定位基站箱模块104能够与远程控制系统通信连接。

本实施例中提供的基于井工煤矿设置的模块化安全避险和物资补给装置还包括：防爆警示灯装置。所述防爆警示灯装置设置在所述箱体形框架壳体上，用以防爆示警。

该箱体形框架壳体1上还设有压风接头和供水接头；所述压风接头和所述供水接头分别用以外接风源和外接水源；所述压风接头和所述供水接头还分别与所述内置式正压气幕装置和所述外置式水幕喷淋装置连接。

本实施例中提供的补给装置是在总结传统紧急避险硐室等自身缺陷和使用过程中存在问题的基础上，秉持“保障就在身边，安全时刻相伴”的理念研发设计的。它体积轻小，装备齐全，成本低廉，操作简单，挪移方便，安设在采掘工作面、上下顺槽、车场、硐室、泵房及矿井避灾路线沿途，为灾变事故被困人员待援期间和避灾人员撤离途中开展自救、互救提供所需的饮用水、压缩食品、自救器(隔绝氧)、照明灯、急救药品、医疗器械(止血带、夹板、折叠担架、呼吸器、除颤仪)、逃生装备(安全带、断线钳、工业斧、防毒面具)和灭火装置。

结构组成：本产品由外壳箱体、安全防护棚、水幕、气幕喷淋装置和8个独立功能的防爆小箱体组成。8个小箱体分别为①自救器补给箱②矿灯补给箱③能量(水、食物)补给箱④药品器械箱⑤逃生装备箱⑥压风供水自救装置⑦能源储存箱(压缩空气瓶和水箱)⑧通讯定位基站箱组成。

(1)物资补给。受灾人员撤离途中一旦发现自身携带的自救器即失效，矿灯电量不足之需在沿途站点就近取用，补给。

(2)自救互救。受灾人员逃生途中出现轻伤、骨折或自身血糖不足、血压异常等情况可立即前往补给点，取用药物、补充能量，包扎伤口，取用医疗器械辅助逃生。

(3)临时避险。受灾人员站在箱体前方，伸手拉下安全防护棚，棚内部的气幕喷淋装置和外部的水幕喷淋装置会同时开启工作，避险人员蹲在棚内可以根据自身需要补给物资、选取装备。如果撤退路线被堵死或者现场情况不具备撤离条件，被困人员需打开压风自救装置，静候待援，并随时关注屏幕上气体浓度检测数值确定外界环境是否安全，进一步确定是原地待援还是前往紧急避险硐室或直接升井，补给装置200m一个，撤退人员可边撤退，边补给，直到安全升井或到安全地点。

该装置在总结紧急避险硐室、移动式救生舱、传统压风供水施救装置在使用过程中的弊端不足的基础上研发的，旨在填补井下作业地点与避难硐室之间，避难硐室与地面之间的避灾路线上物资补给和避险场所缺失的空白，解决搬运困难，功能不全，种类单一，结构不牢固，操作繁琐等问题。作为全新应急避险保障装备将与紧急避险硐室、移动救生舱形成井下系统全覆盖的应急避险保障体系，无可替代地方。

本申请提供的补给装置具有以下效果：

1、体积轻小，挪移方便。该装置解决了传统紧急避险自救装备体积庞大，安装、运输、挪移不方便的难题。该装置由9个有功能独立的小箱体组合而成(详见附图)。体积小，外观尺寸(长×宽×高：2.8m×0.3m×2m),质量轻(箱体净重150Kg)安装快捷，拆解简单，运输方便，适用于在任何复杂形状巷道内安装。

2、成本低廉，维护简单。该装置克服了传统避险装备投资成本高，机动灵活性差，服务一域的局限。每台补给站装备完成后费用成本5万元，紧急避难硐室建造，移动救生舱采购成本均在300万左右，而服务同一区域，相同数量人员的8台微型补给站装备成本不足100万，节约成本200万元，且该装置内的固定产品装备可二次复用，复用率高，经济效益及其可观。

3、装备齐全，功能多样。该装置弥补了传统补给装置品种不全，功能单一的缺陷。该装置具有临时避险和物资补给双重功能，提供了临时避险场所，装备了生命保障物资、应急救援材料、医疗器械、急救药品、逃生装备、无线通讯与人员定位基站，气体环境实时监测装置，逃生指南等。能同时应对顶板事故、水灾事故、火灾事故、瓦斯和煤尘爆炸事故，极大的提高了灾变发生后紧急避险，自救逃生的基础保障能力，筑牢了保障职工生命安全的最后一道屏障。

4、可视设计，取用便捷。实现了井下受灾人员就地避险，应急物资、装备就地取用的目的。该装置秉持“装备就在身边，补给时刻相伴”的理念研发，井下凡是有人员工作的地点必须就近安装，以确保为灾变被困待援人员和逃生撤离人员第一时间连续提供最全面、最及时、最可靠的物资装备补给。受灾人员需要什么，取下箱体一侧的破窗锤，击碎对应区域窗口玻璃板，即可直接取用。

5、系统布设，全矿覆盖。该装置可随采掘工作面移动(距茬面保持45m距离为宜)，可安装在顺槽、石门、车场、机房硐室及井筒沿途的躲避硐中(间隔200m为宜)。填补采掘面至紧急避险硐室，紧急避险硐室至井口地面这段逃生沿途巷道应急补给装备缺失的空白，消除了传统避险救援装备的服务盲区，实现了井下各点物资装备补给全覆盖，达到了应急救援物资装备全系统连续补给的目的，为井下受灾人员撤离升井提供连续不间断的物资补给和安全保障。

6、抗暴箱体，安全可靠。该装置独立箱体均采用φ4mm钢板制作，具有可靠的抗冲击能力，比传统的不锈钢铁皮更牢固。每个箱体均有可视窗，可视窗采用高强度承压防爆玻璃制作。箱体内存放的矿泉水、压缩饼干、压缩气瓶、储水箱、联络基站、电源、呼吸器、矿灯、自救器、除颤仪等均加装了独立的防爆外壳，即使箱体被外力破坏，散落到巷道中的物品仍可以正常使用。

7、精准定位，高效救援。每个补给站均装备唯一编码的定位型号发射器，与地面基站匹配，被控人员开启后，可与搜尽人员手持装备信号对接，精准定位被困人员装置，提供精准救援。

本申请提供的补给装置具有以下特点：

1、外观保护

(1)设计外观保护

组装后箱体外观尺寸为3000mm×500mm×1800mm(长×宽×高)，是移动式救生仓体积的1/10，不占巷道空间，不影响安全生产。另外，独立小箱体正面均装备了防爆刚强度安全玻璃，并在箱体外侧配备了专用破窗器，一击便碎，安全脱落，取用时清晰可辨，快捷高效。

(2)组合箱体设计

为方便采掘工作面及小空间巷道运输、挪移和安装维护，整个站体由9个独立的高强度防爆小箱体组合而成(详见附图2)，拆解容易，安装快捷，挪移方便，省时省力，从根源上解决了运输难、挪移难、安装难、维护难的问题。

(3)折叠式安全防护棚设计

箱体顶部设计有防护棚储存箱，棚骨架采用高强度承压轻钢设计，棚布采用阻燃、耐高温材料制成，内置正压气幕喷淋装置、外置水幕喷淋防护装置，展开后能就地提供容纳6-10人的安全密闭空间，与外界彻底隔绝。

2、功能保护

(1)临时安全避险功能：受灾人员发现撤退困难或装备损坏，可立即打开补给站上部的安全防护棚，将自己与外界环境彻底隔离。防护棚一旦打开，内部正压气幕喷淋装置将自动开启压风，确保人员安全，棚外的水幕喷淋装置将喷洒柱状水雾，保护防护棚不受外界气体、粉尘、火焰侵袭，为避险人员提供一个相对安全的生存空间。该装置除了装备矿泉水、葡萄糖补水液、军用压缩饼干外，还自带压缩空气瓶和储水箱，为避险提供最基础的生命保障物资。

(2)应急物资补给功能：该补给站装备了自救器(隔离压缩氧)、矿灯、防烟毒面罩、饮用水、压缩饼干等基础物资。

(3)逃生装备保障功能：该补给站装还装备了急救药品、止血绷带、固定夹板、折叠担架、心脏复苏器等医疗器械以及剪网钳、防火服、手钳、刀具、钎子、逃生绳、目镜等。

(4)气体实时检测功能：该补给装置自带CH

(5)通讯联络定位功能：该装置自带通信基站和防爆充电电源，可实现无线对外通讯联络，发射求救信号，自带防爆夜视警示灯，对外求援，提示、站点一对一联络。同时带有通讯录、自救逃生指南及“5432”紧急信号联络说明。一旦被困，外围救援人员可迅速定位联络，提高成功率。

(6)内置式压风供水施救功能：改装置自带压风自救、供水施救一体装置，除了传统的外接工业风、自来水外，还自带压缩空气瓶、纯净水储水罐，当外部管路受损，风水中断的情况下，可以开启内置压风和水源，作为能量补充，给避险人员提供双重安全保障。

3、安装方式位置保护

该装置安装坚持“矿井系统全覆盖”的原则，即采掘工作面、顺槽、采区车场、石门、机房硐室、主副井筒、回风井及凡是有人员工作的地点全部安设，确保一旦发生灾变，现场人员可以立即做出避险响应，并保障受灾人员安全的撤离到紧急避险硐室或直接升井，直达地面。

(1)采掘工作面安装：距离掘进工作面茬面45m安设一组，距离综采工作面上下出口向外45m安设一组，随工作面采掘挪移。顺槽内每隔200m安装一组，为预防冲击波、矿压等外力损坏，需在巷帮扩刷0.5m深的凹槽。

(2)机房、硐室、石门、车场等有人员工作的地方安装：就近安装在人员工作活动范围内，满足现场人员紧急避险和生命保障。

(3)井筒(主井筒、副井筒、风井筒)安装：安装在沿途躲避硐内，(在躲避硐口安装拱形水幕喷淋和气幕喷雾装置，确保对硐室内形成密闭独立的有效空间)，每隔200m设置一组，延伸至井口，为灾变后撤离人员升井提供即时、连续、可靠的安全保障。

4、箱体防爆防冲击设计

(1)9个独立箱体均采用φ4mm钢板制作，具有可靠的抗冲击能力，比传统的不锈钢铁皮更牢固。每个箱体均有可视窗，可视窗采用高强度承压防爆玻璃制作。

(2)箱体内存放的矿泉水、压缩饼干、压缩气瓶、储水箱、联络基站、电源、呼吸器、矿灯、自救器、除颤仪等均加装了独立的防爆外壳，即使箱体被破坏，散落到巷道中的物品仍可以正常使用。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。