RU2658690C1 - Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions - Google Patents
Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658690C1 RU2658690C1 RU2017112934A RU2017112934A RU2658690C1 RU 2658690 C1 RU2658690 C1 RU 2658690C1 RU 2017112934 A RU2017112934 A RU 2017112934A RU 2017112934 A RU2017112934 A RU 2017112934A RU 2658690 C1 RU2658690 C1 RU 2658690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosion
- localization
- explosions
- mine
- dust
- Prior art date
Links
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 142
- 230000004807 localization Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 230000003245 working effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 39
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 10
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/14—Fluid barriers or rock dusters made to work by, or at the same time as, shots or explosions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/14—Fluid barriers or rock dusters made to work by, or at the same time as, shots or explosions
- E21F5/146—Rock dusters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к горной промышленности, в частности к технологии и техническим средствам защиты производственного и иного персонала, находящегося в подземных горных выработках, оборудования, размещенного в них и самих подземных горных выработок от взрывов смесей шахтного газа или (и) угольной пыли (пылегазовоздушные смеси), содержащихся в атмосфере угольных шахт.The group of inventions relates to the mining industry, in particular to the technology and technical means of protecting production and other personnel located in underground mines, equipment located in them and the underground mines themselves from explosions of mixtures of mine gas or (and) coal dust (dust and gas mixtures ) contained in the atmosphere of coal mines.
Как известно, целью локализации взрывов пылегазовоздушных смесей является максимально возможное ограничение области распространения по подземным горным выработкам фронта пламени, образующегося в результате этих взрывов и в свою очередь инициирующего новые, зачастую более мощные взрывы указанных субстанций.As you know, the goal of localizing explosions of dusty gas and air mixtures is to limit the distribution area along underground underground mine workings of the flame front, which is formed as a result of these explosions and, in turn, initiates new, often more powerful explosions of these substances.
С этой целью с 1930 г. в угольных шахтах, опасных по газу или(и) пыли, начали применять сначала сланцевые, а позже и водяные заслоны.To this end, since 1930, in shale mines, which are dangerous for gas or dust, they began to use shale shields and, later, water barriers.
Многолетний опыт эксплуатации сланцевых и водяных заслонов на шахтах России и за рубежом показал их недостаточную надежность и эффективность при локализации взрывов в загазованных выработках, т.к. их срабатывание имеет пассивный характер, они выполняют свою функцию только за счет энергии ударной воздушной волны, подошедшей от взрыва пылегазовоздушные смеси. При этом, такие заслоны не реагируют на вспышку газа (метана). Сланцевые и водяные заслоны, в зависимости от соотношения скоростей распространения ударной волны и фронта пламени, длины пути их распространения даже теоретически не всегда могут локализовать взрыв. Например, заслоны могут сработать раньше подхода фронта пламени, а инертная пыль или вода могут осесть на почву горной выработки из-за малого времени нахождения их во взвешенном состоянии при скоростях фронта пламени от 40 м/сек до 80 м/сек или от 40 м/сек до 100 м/сек, соответственно, в начальной стадии развития взрыва, либо их быстродействия может не хватить для подавления взрыва большей мощности при скоростях фронта пламени более 230 м/сек или 280 м/сек, соответственно, для развитых взрывов. Кроме того, сланцевые и водяные заслоны не имеют информационной связи с горным диспетчером, они не могут входить в состав многофункциональной системы безопасности шахты, т.к. не имеют возможности дистанционного контроля готовности к срабатыванию и управления срабатыванием.Many years of experience in operating shale and water barriers in mines in Russia and abroad have shown their lack of reliability and efficiency in the localization of explosions in gassed workings, because their operation is passive in nature, they fulfill their function only due to the energy of the shock air wave, coming from the explosion of dusty-gas mixtures. At the same time, such barriers do not respond to an outbreak of gas (methane). Shale and water barriers, depending on the ratio of the propagation velocity of the shock wave and the flame front, the length of the path of their propagation, even theoretically can not always localize the explosion. For example, barriers may trigger earlier than the flame front approach, and inert dust or water may settle on the soil of a mine due to the short time they are in suspension at flame front speeds from 40 m / s to 80 m / s or from 40 m / sec to 100 m / sec, respectively, in the initial stage of explosion development, or their speed may not be enough to suppress an explosion of greater power at flame front speeds of more than 230 m / sec or 280 m / sec, respectively, for developed explosions. In addition, shale and water barriers do not have information communication with the mountain dispatcher, they cannot be part of the mine’s multi-functional security system, as They do not have the ability to remotely control the readiness for operation and control the operation.
С целью повышения надежности локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в угольных шахтах к настоящему времени разработано значительное количество автоматических систем и устройств, различных по принципу срабатывания и технической реализации.In order to increase the reliability of localization of explosions of dusty-gas mixtures in coal mines, a significant number of automatic systems and devices have been developed to date that are different in terms of operation and technical implementation.
Так, известно устройство, осуществляющие автоматическую локализацию и подавление взрывов метановоздушных смесей (патент на изобретение РФ №2278270, МПК-2006.01 E21F 5/00, опубл. 2006 г.). Устройство включает датчики контроля ударной волны и открытого пламени. Датчики связаны со средствами разгазирования, препятствия и подавления распространения пламени и ударной волны на определенном участке. Это устройство основано на детектировании и подавлении уже появившихся в атмосфере продуктов пламени и взрыва и не обладает достаточной надежностью для людей и оборудования в горной выработке.So, it is known a device that performs automatic localization and suppression of explosions of methane-air mixtures (patent for the invention of the Russian Federation No. 2278270, IPC-2006.01 E21F 5/00, publ. 2006). The device includes shock wave and open flame sensors. The sensors are associated with means of degassing, obstacles and suppressing the spread of flame and shock wave in a specific area. This device is based on the detection and suppression of flame and explosion products that have already appeared in the atmosphere and does not have sufficient reliability for people and equipment in mining.
Известно, устройство взрывоподавления-локализации взрывов пылегазовоздушных смесей, включающее приемный щит и металлические штанги для приема и передачи силового импульса от ударной воздушной волны к устройству локализации взрыва, состоящего из сферического механизма срабатывания, рабочей полости с сжатым воздухом (или специальным газом) высокого давления и конусообразного бункера с огнетушащим порошком для флегматизации и ингибирования взрывоопасных пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках угольных шахт (патент на изобретение RU №2342535 С1, МПК E21F 5/00, опубл. 2008 г.). Устройство работает автономно, не требует электропитания, благодаря высокому быстродействию (до 20 мсек) и продолжительному времени нахождения во взвешенном состоянии огнетушащего порошка, динамически выброшенного энергией сжатого воздуха (или специальным газом) при его срабатывании, локализует взрывы пылегазовоздушных смесей от самых слабых взрывов в начальной стадии до развитых взрывов. Однако это устройство не обеспечивает дистанционный контроль его исправности и нахождения в заряженном состоянии и дистанционного управления его срабатыванием, что предусматривается современными нормативными требованиями, предъявляемыми к системам контроля и управления средствами взрывозащиты горных выработок в структуре многофункциональной системы безопасности шахты.It is known that a device for explosion suppression-localization of explosions of dusty-gas mixtures, including a receiving shield and metal rods for receiving and transmitting a power impulse from an air shock wave to an explosion localization device consisting of a spherical actuation mechanism, a working cavity with high pressure compressed air (or special gas), and cone-shaped hopper with fire extinguishing powder for phlegmatization and inhibition of explosive dusty-gas mixtures in underground coal mine workings (patent for invention RU No. 2342535 C1, IPC
Также известна мортира пылеметная газодинамическая, содержащая корпус, контейнер, наполненный огнетушащим порошком и на выходе перекрытый легко разрушаемой диафрагмой, поршень, камеру с заданным давлением находящегося в ней газа, средство, обеспечивающее генерирование газа, снабженное электровоспламенителем (патент на изобретение RU №2457333 С1, МПК E21F 5/14, опубл. 2012 г.). Мортира работает следующим образом. При вспышке, дефлаграционном или взрывном горении пылегазовоздушной смеси датчик слежения за обстановкой, установленный на расстоянии 100-150 м от мортиры в контролируемом пространстве, передает электрический импульс по кабелю к выводам электровоспламенителя газогенератора. Далее происходит воспламенение газогенерирующего состава. Давление, создающееся генерируемым газом, приводит в движение поршень, повышает давление запасенного воздуха в камере, разрушает внутреннюю мембрану и затем через внешнюю диафрагму огнетушащий порошок выталкивается из мортиры в защищаемое пространство. Применение высокоэффективного огнетушащего порошка для формирования взрыволокализующего облака в защищаемом пространстве является положительным фактором, а большая удаленность датчика от самой мортиры дает запас времени на срабатывание до прихода фронта пламени от взрыва. Однако в мортире нет достаточного запаса воздуха высокого давления для выбрасывания порошка, а работа воспламенителя и генерация дополнительного газа требует времени. В качестве газогенератора применяется взрывчатое вещество - дымный порох, что усложняет эксплуатацию рассматриваемой мортиры на гражданских объектах. Кроме того, в мортире нет дистанционного контроля ее исправности и нахождения в заряженном состоянии, а также дистанционного управления срабатыванием, что должно быть предусмотрено в системе контроля и управления средствами взрывозащиты горных выработок в многофункциональной системе безопасности шахты.Also known is a gas-dynamic dust-measuring mortar, comprising a housing, a container filled with extinguishing powder and closed with an easily destructible diaphragm, a piston, a chamber with a given pressure of the gas contained in it, a means for generating gas equipped with an electric igniter (patent for invention RU No. 2457333 C1, IPC E21F 5/14, publ. 2012). Mortira works as follows. In a flash, deflagration, or explosive combustion of a dusty-gas mixture, a situation monitoring sensor installed at a distance of 100-150 m from the mortar in a controlled space transmits an electric pulse through a cable to the terminals of the gas generator’s electric igniter. Next, ignition of the gas generating composition occurs. The pressure generated by the generated gas drives the piston, increases the pressure of the stored air in the chamber, destroys the inner membrane and then through the external diaphragm, the extinguishing powder is pushed out of the mortar into the protected space. The use of a highly effective fire extinguishing powder to form an explosion-proofing cloud in a protected space is a positive factor, and the remoteness of the sensor from the mortar itself provides a reserve of time for operation until the flame front from the explosion arrives. However, the mortar does not have enough high-pressure air to expel the powder, and the operation of the igniter and the generation of additional gas takes time. An explosive is used as a gas generator - smoke powder, which complicates the operation of the mortar in civilian facilities. In addition, the mortar does not have remote monitoring of its serviceability and being in a charged state, as well as remote control of operation, which should be provided for in the monitoring and control system of explosion protection means of mine workings in the mine’s multifunctional safety system.
В патенте РФ №2400633 (МПК-2006.01 E21F 5/00, опубликовано 2010 г.), защищающем техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, описана многофункциональная автоматическая система локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, включающая группу датчиков состояния шахтной атмосферы, устанавливаемых в местах возможного возникновения взрыва или пожара. Указанные датчики по линии связи передают сигналы измеренных значений состояния атмосферы в блок управления и контроля, который представляет собой вычислительное устройство, запрограммированное на постоянный контроль сигналов, передаваемых датчиками. При приближении параметров шахтной атмосферы (концентрация метана и других веществ, температуры) к критическим значениям или при прохождении ударной волны или фронта пламени блок управления и контроля приводит в действие устройство локализации взрыва, включает предупредительную сигнализацию и оповещает горного диспетчера. Устройство локализации взрыва работает до тех пор, пока не будет ликвидирована взрывопожарная ситуация в опасной зоне горной выработки, и отключается автоматически или вручную.RF patent No. 2400633 (IPC-2006.01 E21F 5/00, published 2010), which protects the technical solution adopted for the prototype of the present invention, describes a multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings, including a group of sensors for the state of the mine atmosphere, installed in places of possible explosion or fire. These sensors transmit signals through the communication line of the measured values of the state of the atmosphere to the control and monitoring unit, which is a computing device programmed to constantly monitor the signals transmitted by the sensors. When the parameters of the mine atmosphere (concentration of methane and other substances, temperature) approach critical values or when a shock wave or flame front passes, the control and monitoring unit activates an explosion localization device, turns on a warning signal and alerts the mountain dispatcher. The explosion localization device works until the explosion-fire situation in the danger zone of the mine is eliminated, and is turned off automatically or manually.
Недостатками указанной автоматической системы локализации взрывов является сложность ее устройства и работы, поскольку значительное количество датчиков, соответствующих линий связи с блоком управления и контроля, необходимость использования сложного вычислительного оборудования и программного обеспечения в условиях работающей шахты и особенно в возможных, а зачастую лишь в предполагаемых местах инициирования взрыва газа или пыли. Кроме того, нет очевидных параметров шахтной атмосферы, при которых должно срабатывать эта система. Например, включение оросительной системы при определенной концентрации метана не исключает взрыва при появлении источника воспламенения в месте размещения датчика метана. При распространении взрыва по горным выработкам система не обладает достаточным быстродействием, чтобы сформировать на пути распространения фронта пламени огнетушащее водяное облако. Более того, для локализации взрыва водяным облаком (водяной заслон) по нормативным требованиям необходимо большое количество воды (из расчета 440 дм3 на 1 м2 сечения горной выработки) перевести во взвешенное состояние до прихода фронта пламени. У системы крайне низкое быстродействие, в десятки раз превышающее допустимое по нормативным требованиям (до 50 мсек). Все это в значительной мере снижает надежность системы, направленной прежде всего на обеспечение безопасности функционирования производства (добычи угля подземным способом). Сложность и соответственно недостаточная надежность рассматриваемой системы усугубляется тем, что она требует стационарного расположения устройства локализации взрыва, поскольку последнее представляет собой все тот же водяной заслон, изготовленный из водопроводной арматуры с отверстиями, требующей подключения к пожарно-оросительной системе водоснабжения шахты. При этом расход воды заранее предусмотреть фактически невозможно, т.к. контролируемые параметры атмосферы могут находиться в критической зоне неопределенно долго. Принцип работы рассматриваемой системы, предусматривающий проведение упреждающих действий по включению устройства локализации взрыва и таким образом предотвращающим возбуждение аварии за счет воздействия на параметры шахтной атмосферы, не гарантирует возникновения взрыва или пожара в неохраняемых зонах шахты, куда по причине низкой транспортабельности системы ее установить не представляется возможным.The disadvantages of this automatic system for localizing explosions is the complexity of its design and operation, since a significant number of sensors, corresponding communication lines with the control and monitoring unit, the need to use sophisticated computing equipment and software in a working mine, and especially in possible, and often only in intended places initiating an explosion of gas or dust. In addition, there are no obvious parameters of the mine atmosphere at which this system should operate. For example, the inclusion of an irrigation system at a certain concentration of methane does not exclude an explosion when an ignition source appears at the location of the methane sensor. When an explosion propagates through mine workings, the system does not have sufficient speed to form a fire extinguishing water cloud on the path of propagation of the flame front. Moreover, to localize the explosion with a water cloud (water barrier) according to regulatory requirements, a large amount of water (at the rate of 440 dm 3 per 1 m 2 of the mine cross section) must be brought into suspension before the arrival of the flame front. The system has an extremely low speed, ten times higher than the permissible normative requirements (up to 50 ms). All this significantly reduces the reliability of the system, which is primarily aimed at ensuring the safety of the functioning of production (underground coal mining). The complexity and consequently insufficient reliability of the system under consideration is compounded by the fact that it requires a stationary location of the explosion localization device, since the latter is the same water barrier made of water fittings with holes that require connection to the mine’s fire-irrigation water supply system. At the same time, it is virtually impossible to foresee the water flow in advance, because controlled atmospheric parameters can be in the critical zone indefinitely. The principle of operation of the system under consideration, which provides for proactive actions to turn on the explosion localization device and thus preventing the initiation of an accident due to impact on the parameters of the mine atmosphere, does not guarantee the occurrence of an explosion or fire in unprotected areas of the mine, where it is not possible to install it due to the low portability of the system .
Техническими задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, являются: повышение надежности локализации и подавления взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, повышение надежности функционирования системы за счет сокращения и упрощения ее технических элементов, а также особого порядка их размещения в горных выработках, привязанность срабатывания системы к конкретным параметрам ударных волн и (или) излучения фронта пламени (вспышки), формирующихся при взрывах (вспышках) пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках.The technical problems to which the present invention is directed are: increasing the reliability of localization and suppressing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings, increasing the reliability of the system by reducing and simplifying its technical elements, as well as the special order of their placement in the mine workings, and the actuation attachment systems to specific parameters of shock waves and (or) radiation from the flame front (flare) formed during explosions (flashes) of dusty-gas mixtures in underground mining.
Указанные технические задачи решаются тем, что в многофункциональной автоматической системе локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, состоящей из группы датчиков состояния шахтной атмосферы, устанавливаемых в местах возможного возникновения взрыва или вспышки, связанных по линии связи с блоком управления и контроля, приводящим в действие устройство локализации взрыва, и осуществляющим передачу в многофункциональную систему безопасности шахты информацию о состоянии устройств локализации взрыва и при необходимости обратного сигнала на их срабатывание, группа датчиков состояния шахтной атмосферы состоит из датчиков, реагирующих на параметры взрыва и вспышки (ударную воздушную волну или излучение воспламенения метана), а устройство локализации взрыва выполнено в виде автоматического устройства, формирующего в шахтной атмосфере взрывоподавляющее облако из эффективного огнетушащего порошка энергией сжатого газа высокого давления по сигналу от датчика или от многофункциональной системы безопасности шахты. При этом для защиты протяженных горных выработок, проходческих или очистных забоев устанавливают один или более датчиков ударной волны, расположенных по обе стороны от каждого устройства локализации взрыва, а для защиты мест размещения электрооборудования или других потенциальных источников тепловых импульсов устанавливают один или более датчиков обнаружения воспламенения метана. При этом в протяженных горных выработках датчики ударной волны устанавливают на расстоянии от 10 до 100 м от каждого устройства локализации взрыва, а расстояние между соседними устройствами локализации взрыва должно составлять не более 300 м. В подготовительных выработках и очистных забоях датчики ударной волны устанавливают на расстоянии от 10 до 100 м от каждого устройства локализации взрыва и на расстоянии 10-30 м от забоя. Датчики обнаружения воспламенения метана устанавливают на расстоянии от 10 до 30 м от каждого устройства локализации взрыва и на расстоянии 1-10 м от электрооборудования.These technical problems are solved by the fact that in a multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings, consisting of a group of sensors for the state of the mine atmosphere installed in places of a possible explosion or outbreak, connected via a communication line to a control and monitoring unit that drives an explosion localization device, and transmitting information about the state of the explosion localization devices to the mine’s multifunctional safety system and if you need a return signal for their operation, the group of sensors for the state of the mine atmosphere consists of sensors that respond to the parameters of the explosion and flash (shock air wave or methane ignition radiation), and the device for localizing the explosion is made in the form of an automatic device forming an explosion-suppressing cloud from the mine atmosphere from effective fire extinguishing powder with the energy of high-pressure compressed gas by a signal from a sensor or from a multi-functional mine safety system. At the same time, one or more shock wave sensors located on both sides of each explosion localization device are installed to protect extended mine workings, tunnel faces, and mining faces, and one or more methane ignition detection sensors are installed to protect the locations of electrical equipment or other potential sources of thermal pulses . Moreover, in extended mine workings, shock wave sensors are installed at a distance of 10 to 100 m from each explosion localization device, and the distance between adjacent explosion localization devices should be no more than 300 m. In preparatory workings and mine faces, shock wave sensors are installed at a distance from 10 to 100 m from each explosion localization device and at a distance of 10-30 m from the bottom. Methane ignition detection sensors are installed at a distance of 10 to 30 m from each explosion localization device and at a distance of 1-10 m from electrical equipment.
Расположение датчиков ударной волны в противоположных сторонах от устройства локализации взрыва в защищаемой горной выработке обеспечивает повышение надежности защиты последней за счет срабатывания устройств локализации взрыва независимо от направления распространения взрыва пылегазовоздушной смеси. При этом описанные ниже устройства локализации взрыва, являющиеся частью предлагаемой настоящим изобретением многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках характеризуется малыми габаритами и массой, позволяющими устанавливать их практически в любых местах угольных шахт, независимо от привязки к общеинженерной структуре шахты, включая подземные горные выработки, оснащенные технологическим горно-шахтным оборудованием для добычи и транспортирования полезного ископаемого (угля). При этом практически не занимается пространство горной выработки и не создается препятствий для передвижения персонала шахт и грузов на транспортных средствах. Расстояние между датчиками ударной волны и устройствами локализации взрыва от 10 до 100 м установлено расчетным путем с учетом высокого быстродействия и известных соотношений скоростей распространения фронта ударных воздушных волн при взрывах пылегазовоздушных смесей в подземных выработках угольных шахт (от 340 до 2500 м/сек) и фронта пламени (от 40-340 м/сек для слабых взрывов и до 1000-2500 м/сек для весьма сильных и детонационных взрывов), что нашло полное подтверждение при проведении опытных взрывов и опытом эксплуатации устройств локализации взрыва с механически срабатыванием от щита со штангой длиной 6 м. Указанные расстояния установки датчиков ударной волны от устройств локализации взрыва гарантируют срабатывание датчиков, выдачи команды блоком управления и контроля, и срабатывание устройства локализации взрыва по суммарному времени в сравнении со временем распространения фронта пламени вслед за распространением ударной волны.The location of the shock wave sensors on opposite sides of the explosion localization device in the protected mine workings provides increased reliability of protection of the latter due to the operation of the explosion localization devices regardless of the direction of propagation of the dust-gas mixture explosion. Moreover, the explosion localization devices described below, which are part of the multifunctional automatic dust and gas mixture explosion containment system in underground mines proposed by the present invention, are characterized by small dimensions and mass, which make it possible to install them in almost any place in coal mines, regardless of the link to the general engineering structure of the mine, including underground mine workings equipped with technological mining equipment for the extraction and transportation of useful fossil (coal). At the same time, mining space is practically not occupied and no obstacles are created for the movement of mine personnel and cargo on vehicles. The distance between the shock wave sensors and the explosion localization devices from 10 to 100 m was calculated by taking into account the high speed and known ratios of the propagation velocity of the front of shock air waves during explosions of dust and gas mixtures in underground mines of coal mines (from 340 to 2500 m / s) and the front flame (from 40-340 m / s for weak explosions and up to 1000-2500 m / s for very strong and detonation explosions), which was fully confirmed during the experimental explosions and the experience of operating localization devices mechanically triggered by a shield with a 6-meter-long boom. The indicated installation distances of shockwave sensors from the explosion localization devices guarantee the operation of the sensors, the command from the control and monitoring unit, and the operation of the explosion localization device according to the total time in comparison with the propagation time of the flame front after shock wave propagation.
Важнейшей неотъемлемой составной частью многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках является совокупность устройств локализации взрывов.The most important integral part of a multifunctional automatic system for localizing explosions of dust and gas mixtures in underground mine workings is a set of devices for localizing explosions.
Известно устройство локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, включающее корпус, бункер, выполненный в виде усеченного конуса, заполненный огнетушащим порошком и на выходе перекрытый легко разрушаемой диафрагмой и распылителем, рабочую камеру с подвижным поршнем, перекрывающим выхлопные отверстия рабочей камеры, и механизм срабатывания. При этом механизм срабатывания выполнен в виде подвижного шток-поршня, расположенного аксиально в цилиндрической полости полого поршня, перекрывающего выхлопные отверстия рабочей камеры. Шток-поршень перекрыт защитным стаканом, а в радиальных проточках полого поршня размещены металлические шарики, которые выступают в створ радиальных проточек, имеющихся в корпусе рабочей камеры, выполняя функцию фиксатора подвижного поршня в режиме ожидания, и освобождая его при необходимости локализации взрыва пылегазовоздушных смесей (см. патент РФ на изобретение №2342535, МПК 2006.01, опубл. 27.12.2008). Указанное техническое решение принято за прототип предлагаемого изобретения в части устройств локализации взрывов.A device is known for the localization of explosions of dust and gas mixtures in underground mine workings, including a housing, a hopper made in the form of a truncated cone, filled with fire extinguishing powder and blocked by an easily destructible diaphragm and atomizer at the outlet, a working chamber with a movable piston that covers the exhaust openings of the working chamber, and a response mechanism . In this case, the actuation mechanism is made in the form of a movable piston rod located axially in the cylindrical cavity of the hollow piston overlapping the exhaust openings of the working chamber. The piston rod is blocked by a protective cup, and metal balls are placed in the radial grooves of the hollow piston, which protrude into the radial grooves in the housing of the working chamber, acting as a clamp for the movable piston in standby mode and releasing it if necessary to localize the explosion of dust and gas mixtures (see RF patent for the invention No. 2342535, IPC 2006.01, publ. 27.12.2008). The specified technical solution is taken as a prototype of the invention in terms of devices for localizing explosions.
Первой группой недостатков прототипа предлагаемого изобретения являются: недостаточная минимальная чувствительность и время срабатывания вследствие применения в его конструкции механического привода подвижного шток-поршня, связанного штангой с механическим датчиком ударной воздушной волны, выполненным в виде плоского щита; необходимость приложения значительных усилий для приведения механизма срабатывания в действие (и соответственно затрат времени), поскольку для освобождения шариков необходимо преодолеть давление газа, непосредственно передаваемое им из рабочей камеры.The first group of disadvantages of the prototype of the present invention are: insufficient minimum sensitivity and response time due to the use in its design of a mechanical actuator of a movable rod-piston connected by a rod with a mechanical shock air wave sensor, made in the form of a flat shield; the need for significant efforts to bring the actuation mechanism into action (and accordingly time), since to release the balls it is necessary to overcome the gas pressure directly transmitted to them from the working chamber.
Вторая группа недостатков прототипа в части устройства связана с аэродинамикой выхлопа сжатого газа через бункер, которая обуславливает преимущественное истечение газа из верхней части бункера, частично свободной от огнетушащего порошка вследствие его уплотнения, что влечет за собой неполный выброс объема огнетушащего порошка из нижней части бункера и неполную дальность его выброса, т.е. неполную реализацию возможностей устройства локализации взрыва при его включении.The second group of disadvantages of the prototype in terms of the device is associated with the aerodynamics of the exhaust of the compressed gas through the hopper, which causes the predominant flow of gas from the upper part of the hopper, partially free from the extinguishing powder due to its compaction, which entails an incomplete discharge of the volume of the extinguishing powder from the lower part of the hopper and incomplete its ejection range, i.e. incomplete implementation of the capabilities of an explosion localization device when it is turned on.
Первой группой технических задач, на решение которых направлено настоящее изобретение в части устройства, является повышение аэродинамических качеств устройств локализации взрыва и за счет этого увеличение полноты выброса объема огнетушащего порошка и обеспечение максимальной дальности его выброса, что повышает эффективность действия устройства локализации взрыва в зоне взрыва пылегазо-воздушной смеси или вспышки метана.The first group of technical problems to be solved by the present invention in terms of the device is to increase the aerodynamic properties of explosion localization devices and thereby increase the exhaust volume of the extinguishing powder and maximize its emission range, which increases the efficiency of the explosion localization device in the dust and gas explosion zone - air mixture or methane flash.
Второй группой технических задач, являются: повышение надежности срабатывания устройства локализации взрыва за счет расширения диапазона чувствительности механизма срабатывания к давлению на фронте ударной воздушной волны и сокращения времени его срабатывания за счет снижения порогового усилия, необходимого для приведение устройства в действие.The second group of technical tasks are: improving the reliability of the operation of the explosion localization device by expanding the sensitivity range of the response mechanism to pressure at the front of the shock air wave and reducing its response time by reducing the threshold force required to bring the device into action.
Первая группа указанных выше технических задач решается тем, что в устройстве локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, включающем корпус, бункер, выполненный в виде усеченного конуса, заполненный огнетушащим порошком и на его выходе в переднем торце перекрытый легко разрушаемой диафрагмой и распылителем, рабочую камеру и механизм срабатывания, обеспечивающий выброс огнетушащего порошка в защищаемую горную выработку при возникновении взрыва пылегазовоздушной смеси, передний торец бункера скошен наклонной сверху вниз секущей плоскостью.The first group of the above technical problems is solved by the fact that in the device for localizing explosions of dust and gas mixtures in underground mine workings, including a housing, a hopper made in the form of a truncated cone, filled with fire-extinguishing powder and at its exit at the front end is covered by an easily destructible diaphragm and atomizer, a chamber and a triggering mechanism that provides the release of fire extinguishing powder into the protected mine working when an explosion of dust and gas mixture occurs, the front end of the hopper is beveled to pubic downward cutting plane.
Оптимальный угол скоса переднего торца бункера по отношению к его оси находится в пределах от 30 до 60°.The optimal bevel angle of the front end of the hopper with respect to its axis is in the range from 30 to 60 °.
Вторая группа указанных технических задач решается тем, что в устройстве локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, включающем корпус, бункер, выполненный в виде усеченного конуса, заполненный огнетушащим порошком и на выходе перекрытый легко разрушаемой диафрагмой и распылителем, рабочую камеру с подвижным поршнем, перекрывающим выхлопные отверстия рабочей камеры, выполненные в ее хвостовой части, и механизм срабатывания, обеспечивающий передвижение подвижного поршня до открытия выхлопных отверстий рабочей камеры, механизм срабатывания выполнен в виде постоянного электромагнита обратного действия с размещенной вокруг него пружиной, электромагнит расположен внутри подвижного стакана, охватывающего скользящую муфту, охватывающую в свою очередь заднюю часть рабочей камеры, при этом электромагнит удерживает ударник, имеющий возможность при отключении электромагнита освобождаться и за счет воздействия пружины перемещаться к заднему торцу подвижного стакана, вызывая его сдвиг назад, скользящая муфта выполнена с радиальными сквозными отверстиями, в которых установлены наружные шарики, опирающиеся в радиальном направлении на стенку подвижного стакана, а в осевом - на внутренние заплечики корпуса, фиксирующие скользящую муфту и освобождающие ее для перемещения назад при сдвиге назад подвижного стакана, внутренняя поверхность передней части скользящей муфты выполнена с коническим скосом, на который в радиальном направлении опираются внутренние шарики, размещенные в сквозных отверстиях рабочей камеры, а в осевом направлении - на заплечики подвижного поршня, фиксирующие его и освобождающие при перемещении назад скользящей муфты.The second group of the indicated technical problems is solved by the fact that in the device for localizing explosions of dust and gas mixtures in underground mine workings, which includes a housing, a hopper made in the form of a truncated cone, filled with fire extinguishing powder and at the exit blocked by an easily destructible diaphragm and atomizer, a working chamber with a movable piston, blocking the exhaust openings of the working chamber, made in its rear part, and the actuation mechanism, providing movement of the movable piston to open the exhaust openings the working chamber, the actuation mechanism is made in the form of a permanent reverse electromagnet with a spring placed around it, the electromagnet is located inside the movable cup, covering the sliding sleeve, which in turn covers the back of the working chamber, while the electromagnet holds the hammer, which can be released when the electromagnet is turned off and due to the action of the spring to move to the rear end of the movable Cup, causing it to shift backward, the sliding sleeve is made with radial through holes, in which outer balls are mounted, which radially rely on the wall of the movable cup, and in the axial direction, on the inner shoulders of the casing, which fix the sliding sleeve and release it to move backward when shifting the rolling cup backward, the inner surface of the front of the sliding sleeve is made conical bevel, on which in the radial direction are supported the inner balls placed in the through holes of the working chamber, and in the axial direction - on the shoulders of the movable piston, those who feel it and release it when moving the sliding sleeve back.
Группа предлагаемых изобретений иллюстрируется следующими изображениями, на которых приведены:The group of proposed inventions is illustrated by the following images, which show:
фиг. 1 - схема расположения основных элементов многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в протяженных подземных горных выработках;FIG. 1 - arrangement of the main elements of a multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in long underground mine workings;
фиг. 2 - схема расположения основных элементов многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подготовительных подземных горных выработках;FIG. 2 - arrangement of the main elements of a multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in preparatory underground mines;
фиг. 3 - схема расположения основных элементов многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках с установленным электрооборудованием;FIG. 3 - arrangement of the main elements of a multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings with installed electrical equipment;
фиг. 4 - общая схема исполнительного блока устройства локализации взрыва в продольном разрезе;FIG. 4 is a general diagram of an executive unit of an explosion localization device in longitudinal section;
фиг. 5 - продольный разрез механизма срабатывания устройства локализации взрыва.FIG. 5 is a longitudinal section through the actuation mechanism of the explosion localization device.
Предлагаемая многофункциональная автоматическая система локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках (фиг. 1-3), состоит из группы датчиков состояния шахтной атмосферы 1, 2. Датчики установлены в местах возможного возникновения взрыва или вспышки и связаны по линии связи 3 с блоком управления и контроля 4, приводящим по линии связи 5 в действие устройства локализации взрыва 6, и осуществляющим по линии связи 7 передачу горному диспетчеру информацию о состоянии устройств локализации взрыва 6 и при необходимости обратного сигнала на их срабатывание. При этом группа датчиков состояния шахтной атмосферы состоит из датчиков, реагирующих на параметры взрыва (ударную воздушную волну 1 или излучение воспламенения метана 2), а устройства локализации взрыва 6 выполнены в виде автоматических устройств, формирующих в шахтной атмосфере взрывоподавляющее облако из эффективного огнетушащего порошка энергией сжатого газа высокого давления по сигналу от соответствующего датчика или диспетчера.The proposed multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings (Figs. 1-3) consists of a group of sensors for the state of the
В зависимости от места размещения многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей ее состав и порядок установки могут варьироваться.Depending on the location of the multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures, its composition and installation procedure may vary.
Так, при размещении предлагаемой системы в протяженных горных выработках 8 (фиг. 1), проходческих горных выработках (фиг. 2) или очистных забоях она включает не менее двух датчиков ударной волны 1, расположенных по обе стороны от каждого устройства локализации взрыва 6, при этом в протяженных горных выработках расстояние от датчиков ударной волны до устройств локализации взрыва составляет от 10 до 100 м, а расстояние между соседними устройствами локализации взрыва составляет не более 300 м.So, when placing the proposed system in an extended mine workings 8 (Fig. 1), tunneling workings (Fig. 2) or mining faces, it includes at least two
При применении предлагаемой системы в подготовительных горных выработках (фиг. 2) и в очистных забоях она включает датчики ударной волны 1, установленные на расстоянии от 10 до 100 м от каждого устройства локализации взрыва 6 и на расстоянии 10-30 м от забоя.When applying the proposed system in the preparatory mine workings (Fig. 2) and in the working faces, it includes
При применении предлагаемой системы для защиты мест размещения электрооборудования или других потенциальных источников тепловых импульсов 11 (фиг. 3) она включает один или более датчиков обнаружения воспламенения метана 2, установленных на расстоянии от 10 до 30 м от каждого устройства локализации взрыва и на расстоянии 1-10 м от электрооборудования, связанных по линии связи 3 с устройствами локализации взрыва 6.When applying the proposed system to protect the locations of electrical equipment or other potential sources of thermal pulses 11 (Fig. 3), it includes one or
В качестве примера датчика ударной волны, который может эффективно применяться в предлагаемой системе, можно привести выпускаемый серийно ООО «НПП «СПБ», Алтайский край, г. Бийск, датчик ДУВ. Принцип действия датчика ДУВ заключается в том, что ударная волна передает через чувствительный элемент усилие для разблокировки подпружиненного штока с постоянным магнитом. Освобожденный шток и магнит под действием пружины с высокой скоростью двигаются вдоль катушки, создавая в ней электродвижущую силу.As an example of a shock wave sensor that can be effectively used in the proposed system, one can cite the SPC sensor produced commercially by NPP SPB LLC, Altai Territory, Biysk. The principle of operation of the OIL sensor is that the shock wave transmits force through the sensing element to unlock the spring-loaded rod with a permanent magnet. Under the action of the spring, the released rod and magnet move along the coil with high speed, creating an electromotive force in it.
Датчик ДУВ является автономным источником питания для запуска установок автономного пожаротушения и взрывозащиты, для передачи электрического импульса на приборы и автоматику, отключающие электропитание от машин и агрегатов, служит для передачи информации на пульт дежурного диспетчера. ДУВ не требует внешних источников питания, может находится в непрерывном дежурном режиме в течение 10 лет. Основные особенности датчика ДУВ: работа в долгосрочном автономном дежурном режиме без каких-либо источников питания; возможность перехвата воздушной ударной волны при взрыве пылегазовоздушных смесей без ограничений по скорости фронта; датчик является выносным, размещаемым на заданном расстоянии от установок автоматического пожаротушения и взрывозащиты, что дает возможность перехвата воздушной ударной волны на дальних подступах, увеличивая надежность подавления ударной волны и огня; высокая минимальная чувствительность срабатывания - 0,005 МПа; весьма низкая инерционность срабатывания датчика - до 10 мсек.The OIL sensor is an autonomous power source for starting autonomous fire extinguishing and explosion protection installations, for transmitting an electrical impulse to devices and automatics that disconnect power from machines and assemblies, and serves to transmit information to the on-duty dispatcher console. OIL does not require external power sources, it can be in continuous standby mode for 10 years. Main features of the OIL sensor: work in a long-term stand-alone standby mode without any power sources; the possibility of intercepting an air shock wave during the explosion of dusty-gas mixtures without restrictions on front speed; the sensor is remote, placed at a predetermined distance from the automatic fire extinguishing and explosion protection systems, which makes it possible to intercept an air shock wave at distant approaches, increasing the reliability of suppressing a shock wave and fire; high minimum response sensitivity - 0.005 MPa; very low response inertia of the sensor - up to 10 ms.
В качестве примера датчика обнаружения воспламенения метана, который может применяться в предлагаемой системе, можно привести выпускаемый серийно ООО «НПП «СПБ», Алтайский край, г. Бийск, датчик обнаружения возгорания метана ДОВМ-001. Принцип действия датчика основан на методе определения температуры по величине отношения спектральных плотностей двух квазимонохроматических компонент. При этом излучение от контролируемого объекта измеряется двумя фотоприемниками, которые регистрируют излучение в двух узких полосах длин волн, соответствующих спектру излучения горящего метана. Находя отношение выходных сигналов фотоприемников, можно однозначно судить о воспламенении метановоздушной смеси. Благодаря применению спектрального метода определения температуры исключается влияние расстояния до разноудаленных объектов, их излучательных способностей и оптических свойств промежуточной среды на температуру срабатывания датчика.As an example of a methane ignition detection sensor, which can be used in the proposed system, we can cite the serial production of NPP SPB LLC, Altai Territory, Biysk, methane ignition detection sensor DOVM-001. The principle of operation of the sensor is based on the method of determining the temperature by the magnitude of the ratio of spectral densities of two quasimonochromatic components. In this case, the radiation from the controlled object is measured by two photodetectors, which detect radiation in two narrow bands of wavelengths corresponding to the emission spectrum of burning methane. Finding the ratio of the output signals of the photodetectors, we can clearly judge the ignition of the methane-air mixture. Thanks to the use of the spectral method for determining the temperature, the influence of the distance to objects of different distances, their emissivity, and the optical properties of the intermediate medium on the sensor response temperature is eliminated.
Устройства локализации взрыва, предлагаемые для реализации настоящего изобретения, отличаются новизной и изобретательским уровнем и описаны ниже.Explosion localization devices proposed for implementing the present invention are distinguished by novelty and inventive step and are described below.
Работа предлагаемой многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках заключается в следующем.The work of the proposed multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings is as follows.
При отсутствии воспламенений и прохождений ударной волны датчики ударной воздушной волны 1 и датчики воспламенения метана 2 находятся в дежурном режиме. При этом по линии связи 7 осуществляется передача горному диспетчеру информации о состоянии устройств локализации взрыва 6. При возникновении аварийной ситуации (взрыв пылегазовоздушной смеси или воспламенение метановоздушной смеси) соответствующие датчики по линиям связи 3 передают инициирующий сигнал на блок управления и контроля 4, приводящий по линии связи 5 в действие устройства локализации взрыва 6, и осуществляющий по линии связи 7 передачу соответствующего сигнала горному диспетчеру и при необходимости обратного сигнала на срабатывание устройств локализации взрыва 6.In the absence of ignitions and the passage of the shock wave, the sensors of the
Предлагаемые настоящим изобретением состав и порядок размещения составных частей и отдельных элементов многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках обеспечивают высокую эффективность подавления пылегазовоздушных смесей и вспышек метановоздушных смесей в любых местах их возникновения, независимо от направления их распространения, и высокую надежность функционирования системы за счет своевременного срабатывания и реагирования на взрывы пылегазовоздушных смесей и вспышки метановоздушных смесей в широком диапазоне их параметров.The composition and arrangement of the components and individual elements of the multifunctional automatic system for localizing explosions of dust and gas mixtures in underground mines proposed by the present invention provide high efficiency of suppressing dust and gas mixtures and flashes of methane-air mixtures in any places of their occurrence, regardless of the direction of their distribution, and high reliability of the system due to timely operation and response to dust and gas explosions Flash impurities and methane-air mixtures in a wide range of parameters.
Важнейшей неотъемлемой составной частью предлагаемой многофункциональной автоматической системы локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках является совокупность усовершенствованных устройств локализации взрывов, особенности которых для конкретной реализации приведены ниже.The most important integral part of the proposed multifunctional automatic system for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings is a combination of improved devices for localizing explosions, the features of which for a specific implementation are given below.
На фиг. 4 изображен исполнительный блок устройства локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, являющегося неотъемлемой частью многофункциональной автоматической системы локализации взрывов, в котором предлагается новое выполнение бункера для размещения огнетушащего порошка. Предлагаемое устройство локализации взрывов состоит из исполнительного блока, включающего корпус 12, бункер 13, выполненный в виде усеченного конуса, заполненного огнетушащим порошком 14. Бункер на выходе перекрыт легко разрушаемой диафрагмой 15 и распылителем 16. Внутри бункера 13 расположена рабочая камера 17, заполненная под высоким давлением сжатым газом, который при возникновении в подземной горной выработке взрыва пылегазовоздушной смеси и вследствие этого при поступлении аварийного сигнала от датчиков ударной волны 1 или вспышки метана 2 на механизм срабатывания (фиг. 5), расположенный в хвостовой части 18 исполнительного блока устройства локализации взрыва, поступает через выхлопные отверстия 19 рабочей камеры 17 в полость бункера 13 и приводит к выбросу огнетушащего порошка 14 в защищаемую горную выработку. При этом передний торец бункера 13 скошен наклонной сверху вниз секущей плоскостью. Оптимальный угол скоса переднего торца бункера 13 находится в пределах от 30 до 60°, что приводит к балансу аэродинамического сопротивления по всему сечению бункера 13, что установлено экспериментально. При угле скоса переднего торца бункера больше 60° аэродинамика выброса огнетушащего порошка 14 практически не отличается от аэродинамики прототипа, поскольку большая часть порошка, уплотняясь в нижней части бункера 13, существенно снижает сопротивление выбросу газа из рабочей камеры в верхней его части и повышает в нижней части, что снижает эффективность выброса порошка в выработку. При угле скоса меньше 30° происходит также негативная ситуация, но обратного характера - большая часть огнетушащего порошка 14 концентрируется в нижней части бункера 13, увеличивая давление на легко разрушаемую диафрагму 15, а при срабатывании уменьшая сопротивление выбросу по сравнению с верхней частью бункера 13.In FIG. 4 shows the executive unit of the device for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings, which is an integral part of the multifunctional automatic system for localizing explosions, in which a new embodiment of the hopper for placing fire extinguishing powder is proposed. The proposed device for the localization of explosions consists of an actuating unit, comprising a
На фиг. 4, 5 изображено устройство локализации взрывов пылегазовоздушных смесей в подземных горных выработках, являющееся неотъемлемой частью многофункциональной автоматической системы локализации взрывов, в котором предлагается новое выполнение механизма срабатывания. Предлагаемое устройство локализации взрывов состоит из исполнительного блока, включающего корпус 12, бункер 13, выполненный в виде усеченного конуса, заполненного огнетушащим порошком 14. Бункер на выходе перекрыт легко разрушаемой диафрагмой 15 и распылителем 16. Внутри бункера 13 расположена рабочая камера 17, заполненная под высоким давлением сжатым газом, с подвижным поршнем 20, перекрывающим выхлопные отверстия 19 рабочей камеры 17, выполненные в ее хвостовой части 18, и механизм срабатывания (фиг. 5), обеспечивающий передвижение подвижного поршня 20 до открытия выхлопных отверстий 19 рабочей камеры 17. При этом механизм срабатывания выполнен в виде постоянного электромагнита обратного действия 21 с размещенной вокруг него пружиной 22, электромагнит 21 расположен внутри подвижного стакана 23, охватывающего скользящую муфту 24, охватывающую в свою очередь заднюю часть рабочей камеры 17. Электромагнит 21 удерживает ударник 25, имеющий возможность при отключении электромагнита освобождаться и за счет воздействия пружины 22 перемещаться к заднему торцу подвижного стакана 23, вызывая его сдвиг назад. Скользящая муфта 24 выполнена с радиальными сквозными отверстиями, в которых установлены наружные шарики 26, опирающиеся в радиальном направлении на стенку подвижного стакана 23, а в осевом - на внутренние заплечики корпуса 12, фиксирующие скользящую муфту 24 и освобождающие ее для перемещения назад при сдвиге назад подвижного стакана 23. Внутренняя поверхность передней части скользящей муфты 24 выполнена с коническим скосом, на который в радиальном направлении опираются внутренние шарики 27, размещенные в сквозных отверстиях рабочей камеры 17, а в осевом направлении - на заплечики подвижного поршня 20, фиксирующие его и освобождающие при перемещении назад скользящей муфты 24.In FIG. 4, 5 shows a device for localizing explosions of dusty-gas mixtures in underground mine workings, which is an integral part of a multifunctional automatic system for localizing explosions, in which a new implementation of the actuation mechanism is proposed. The proposed device for the localization of explosions consists of an actuating unit, comprising a
Устройство локализации взрыва с предлагаемым механизмом срабатывания функционирует следующим образом. При воздействии ударной воздушной волны на датчик ударной волны 1 или теплового излучения на датчик 2 от соответствующих датчиков по линии связи 3 передается сигнал на блок управления и контроля 4, который управляет постоянным магнитом обратного действия 21, удерживающим в нормальном состоянии ударник 25. От полученного сигнала магнит обратного действия 21 перестает удерживать ударник 25, в результате ударник 25 под действием упругой силы пружины 22, удерживаемой в сжатом состоянии до срабатывания силой магнита обратного действия 21, перемещается назад и смещает подвижный стакан 23, сдвигая его в противоположную сторону от подвижного поршня 20, освобождая тем самым внешние шарики 26. Внешние шарики 26 под действием силы от внутренней скользящей муфты 24, передаваемой через внутренние шарики 27 от подвижного поршня 20, находящимся под давлением сжатого газа в рабочей камере 17, выталкиваются наружу, предоставляя тем самым возможность перемещения назад внутренней скользящей муфты 24. В результате сдвига внутренней скользящей муфты 24 внутренние шарики 27, под действием силы от подвижного поршня 20, находящимся под давлением сжатого газа в рабочей камере 17, выталкиваются наружу, предоставляя тем самым возможность перемещения назад подвижному поршню 20. В результате перемещения назад подвижного поршня 20 открываются выхлопные отверстия 19 в рабочей камере 17, через которые сжатый газ устремляется в бункер 13, интенсивно перемешивается с огнетушащим порошком и вовлекает его в пространство горной выработки для формирования взрыволокализующего облака из огнетушащего порошка на пути распространения фронта пламени от взрыва пылегазовоздушной смеси.The explosion localization device with the proposed response mechanism operates as follows. When the shock air wave acts on the
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112934A RU2658690C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112934A RU2658690C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658690C1 true RU2658690C1 (en) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017112934A RU2658690C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658690C1 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109381822A (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-26 | 河南理工大学 | A kind of devices and methods therefor for inhibiting combustible gas deflagration flame to propagate |
| CN110242344A (en) * | 2019-07-30 | 2019-09-17 | 鄂尔多斯市中北煤化工有限公司 | A device for automatically spraying powdery fireproof material to the back of the fully mechanized mining support in a coal mine |
| CN110454212A (en) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 济南福深兴安科技有限公司 | A start-up trigger device and automatic gas explosion suppression device |
| RU2712387C1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Шахтпожсервис" | Fire and explosion protection system for mine workings of coal mines |
| RU2717546C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-03-24 | Юрий Владимирович Горлов | Device for localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mine workings |
| CN112114552A (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-22 | 北京理工大学 | A multi-point parameter gas-solid fuel monitoring, early warning and control system |
| CN112709592A (en) * | 2021-01-30 | 2021-04-27 | 山东宸兴重工科技有限公司 | Mining automatic flame proof device based on external triggering |
| CN113153413A (en) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 焦作大学 | Automatic spraying wave-absorbing system for air guide cave of coal mine air shaft |
| CN113533696A (en) * | 2021-08-03 | 2021-10-22 | 辽宁工程技术大学 | A model test device for simulating instability and failure of rock and soil slopes |
| CN114000912A (en) * | 2021-12-07 | 2022-02-01 | 山东友煦智能装备有限公司 | Bidirectional double-storage type automatic explosion-proof device under coal mine |
| CN114687787A (en) * | 2022-04-19 | 2022-07-01 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | Mine dust type automatic explosion-proof device capable of being repeatedly filled |
| CN115492623A (en) * | 2022-09-27 | 2022-12-20 | 山东德兴重工有限公司 | Disk-grabbing type mining underground automatic explosion-proof device and using method thereof |
| CN116427991A (en) * | 2023-03-28 | 2023-07-14 | 山东明信智能装备有限公司 | A point blasting mechanism, an automatic explosion-proof device and a method for using the same |
| CN116838403A (en) * | 2023-07-26 | 2023-10-03 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | Underground automatic explosion-proof equipment with electric device |
| CN117406608A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel dust removal control method and system |
| CN118728463A (en) * | 2024-07-01 | 2024-10-01 | 中国安全生产科学研究院 | An active explosion-proof and CO synchronous elimination system for underground coal mines |
| RU235767U1 (en) * | 2025-03-18 | 2025-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | Explosion suppression and localization device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5119877A (en) * | 1990-07-19 | 1992-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Explosion suppression system |
| RU2244833C2 (en) * | 2003-03-14 | 2005-01-20 | Горлов Юрий Владимирович | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) |
| RU2278270C2 (en) * | 2001-10-11 | 2006-06-20 | ООО МП Милак | Device for automatic explosion and fire localization in mine tunnel |
| RU2342535C1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-27 | ЗАО "Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук" (ЗАО "МВК по ВД при АГН") | Method of localisation of explosions of methan-air mixture and/or coal dust in underground mine workings and facility for implementation of this method (versions) |
| RU105669U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности" (ОАО "НЦ ВостНИИ") | AUTOMATIC EXPLOSIVE BARRIER |
| RU2440496C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-01-20 | Дмитрий Иванович Адамидзе | Localisation device of explosions of methane-air mixture and (or) pulvirised coal |
| WO2016170373A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Lepl G. Tsulukidze Mining Institute | Explosion protection system |
-
2017
- 2017-04-14 RU RU2017112934A patent/RU2658690C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5119877A (en) * | 1990-07-19 | 1992-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Explosion suppression system |
| RU2278270C2 (en) * | 2001-10-11 | 2006-06-20 | ООО МП Милак | Device for automatic explosion and fire localization in mine tunnel |
| RU2244833C2 (en) * | 2003-03-14 | 2005-01-20 | Горлов Юрий Владимирович | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) |
| RU2342535C1 (en) * | 2007-05-14 | 2008-12-27 | ЗАО "Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук" (ЗАО "МВК по ВД при АГН") | Method of localisation of explosions of methan-air mixture and/or coal dust in underground mine workings and facility for implementation of this method (versions) |
| RU2440496C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-01-20 | Дмитрий Иванович Адамидзе | Localisation device of explosions of methane-air mixture and (or) pulvirised coal |
| RU105669U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности" (ОАО "НЦ ВостНИИ") | AUTOMATIC EXPLOSIVE BARRIER |
| WO2016170373A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Lepl G. Tsulukidze Mining Institute | Explosion protection system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "инструкция по локализации и предупреждению взрывов пылегазовоздушных смесей в угольных шахтах", серия о5, выпуск 25, г.2013, с.27. * |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109381822A (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-26 | 河南理工大学 | A kind of devices and methods therefor for inhibiting combustible gas deflagration flame to propagate |
| RU2717546C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-03-24 | Юрий Владимирович Горлов | Device for localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mine workings |
| RU2712387C1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Шахтпожсервис" | Fire and explosion protection system for mine workings of coal mines |
| CN112114552A (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-22 | 北京理工大学 | A multi-point parameter gas-solid fuel monitoring, early warning and control system |
| CN112114552B (en) * | 2019-06-20 | 2022-06-17 | 北京理工大学 | A multi-point parameter gas-solid fuel monitoring, early warning and control system |
| CN110242344A (en) * | 2019-07-30 | 2019-09-17 | 鄂尔多斯市中北煤化工有限公司 | A device for automatically spraying powdery fireproof material to the back of the fully mechanized mining support in a coal mine |
| CN110242344B (en) * | 2019-07-30 | 2024-04-30 | 鄂尔多斯市中北煤化工有限公司 | Device for automatically spraying powdery fireproof material to rear of fully-mechanized coal mining support |
| CN110454212A (en) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 济南福深兴安科技有限公司 | A start-up trigger device and automatic gas explosion suppression device |
| CN112709592A (en) * | 2021-01-30 | 2021-04-27 | 山东宸兴重工科技有限公司 | Mining automatic flame proof device based on external triggering |
| CN112709592B (en) * | 2021-01-30 | 2024-05-17 | 山东宸兴重工科技有限公司 | Mining automatic explosion-proof device based on external trigger |
| CN113153413A (en) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 焦作大学 | Automatic spraying wave-absorbing system for air guide cave of coal mine air shaft |
| CN113153413B (en) * | 2021-04-29 | 2023-06-30 | 焦作大学 | Automatic spraying wave-absorbing system for wind tunnel wind guiding tunnel of coal mine |
| CN113533696A (en) * | 2021-08-03 | 2021-10-22 | 辽宁工程技术大学 | A model test device for simulating instability and failure of rock and soil slopes |
| CN113533696B (en) * | 2021-08-03 | 2023-08-18 | 辽宁工程技术大学 | Model test device for simulating rock-soil slope instability and damage |
| CN114000912A (en) * | 2021-12-07 | 2022-02-01 | 山东友煦智能装备有限公司 | Bidirectional double-storage type automatic explosion-proof device under coal mine |
| CN114687787A (en) * | 2022-04-19 | 2022-07-01 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | Mine dust type automatic explosion-proof device capable of being repeatedly filled |
| CN115492623A (en) * | 2022-09-27 | 2022-12-20 | 山东德兴重工有限公司 | Disk-grabbing type mining underground automatic explosion-proof device and using method thereof |
| CN116427991A (en) * | 2023-03-28 | 2023-07-14 | 山东明信智能装备有限公司 | A point blasting mechanism, an automatic explosion-proof device and a method for using the same |
| CN116838403B (en) * | 2023-07-26 | 2023-12-15 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | Underground automatic explosion-proof equipment with electric device |
| CN116838403A (en) * | 2023-07-26 | 2023-10-03 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | Underground automatic explosion-proof equipment with electric device |
| CN117406608A (en) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel dust removal control method and system |
| CN117406608B (en) * | 2023-12-14 | 2024-03-12 | 中铁三局集团有限公司 | Tunnel dust removal control method and system |
| CN118728463A (en) * | 2024-07-01 | 2024-10-01 | 中国安全生产科学研究院 | An active explosion-proof and CO synchronous elimination system for underground coal mines |
| RU235767U1 (en) * | 2025-03-18 | 2025-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | Explosion suppression and localization device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2658690C1 (en) | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions | |
| RU2342535C1 (en) | Method of localisation of explosions of methan-air mixture and/or coal dust in underground mine workings and facility for implementation of this method (versions) | |
| RU2674378C1 (en) | Method of localization of explosion of methane-air mixture and coal dust and device for its implementation | |
| RU2400633C1 (en) | System for confinement and suppression of methane-air mixtures and/or coal dust explosions in mines network | |
| RU2712387C1 (en) | Fire and explosion protection system for mine workings of coal mines | |
| RU2486462C2 (en) | Device initiating avalanching | |
| US10252092B2 (en) | Explosion protection system | |
| CN108240231A (en) | A kind of mining flame range active explosion proof and suppression device and its control method | |
| RU2244833C2 (en) | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) | |
| AU2005210590B2 (en) | Method and device for controlling and/or putting out fires | |
| RU2440496C1 (en) | Localisation device of explosions of methane-air mixture and (or) pulvirised coal | |
| CN103470295A (en) | Mine extinguishment and explosion suppression system | |
| RU2333362C1 (en) | Automatic system for detection and suppression of explosions of methane and coal dust in working faces at early stages | |
| RU193042U1 (en) | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION | |
| RU190547U1 (en) | DEVICE FOR LOCALIZATION OF EXPLOSIONS OF DUST GAS-AIR MIXTURES IN UNDERGROUND MINING OPERATIONS | |
| HU185544B (en) | Method and mechanism for breaking by firedampproof blasting of large charge carried out in mine areas impossible to supervise | |
| CN102317735B (en) | Cartridge for breaking rock | |
| RU193123U1 (en) | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION | |
| US3447609A (en) | Fast-acting deluge-type fire extinguisher system | |
| RU2717546C1 (en) | Device for localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mine workings | |
| CN207554098U (en) | A kind of datonation-inhibition explosion isolation device of active noble gas foam metal | |
| KR102690128B1 (en) | Fire-extinguishing bomb for fire suppression | |
| RU2335633C2 (en) | Device for generating dust cloud for localisation of explosions | |
| RU235767U1 (en) | Explosion suppression and localization device | |
| RU2852635C1 (en) | Device for localisation of explosions of dust-gas-air mixtures in underground mine workings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190410 Effective date: 20190410 |