[发明专利]一种CO2/N2快速抑爆的矿井热动力灾害应急处置装置及方法

说明书

本发明提供了一种CO₂/N₂快速抑爆的矿井热动力灾害应急处置装置及方法，包括气体供给系统、区域隔离系统、环境监测系统、爆炸危险性判定系统和控制系统，所述气体供给系统包括设置在地面上的CO₂气化装置、设置在井下的制氮机组和输气管道，所述区域隔离系统包括设置在工作面巷道内的输气管道上的多个单向阀、风幕机和三通电磁阀，所述环境监测系统包括设置在井下工作面巷道顶板上的多个多参数气体传感器，所述爆炸危险性判定系统包括爆炸三角形判定仪。本发明设计合理，结构精巧，能在井下二次灾害发生之前改变危险区域的环境条件，抑制爆炸条件的形成，实现爆炸灾害危险区域隔离，以便在灾害处置的时候最大限度地保障救援人员安全，避免二次爆炸伤害。

技术领域

本发明涉及矿井热动力灾害防治技术领域，具体涉及一种CO₂/N₂快速抑爆的矿井热动力灾害应急处置装置及方法。

背景技术

矿井爆炸热动力灾害事故，具有突发性强、火势发展迅速、救灾困难、容易引起二次伤害事故等特点，会造成大量的人员伤亡和资源损失。2005至2014年，我国煤矿死亡10人以上的事故共发生192起，死亡人数3519人，其中瓦斯爆炸占42.7％，死亡人数占47.37％。高瓦斯易自燃矿井存在大量火区，不仅积压大量煤炭资源和设备，可爆炸性瓦斯与煤自然发火相互作用，更加剧了瓦斯爆炸动力灾害的严重性，是煤矿重特大事故的严重隐患。有关资料显示，国内外曾发生多起火区封闭或者启封应急处置过程中的瓦斯爆炸事故。在爆炸事故中，进行火区封闭或者启封时大多数会发生瓦斯爆炸，有的甚至发生多次爆炸，火区封闭过程中发生瓦斯爆炸，已经严重威胁到了下井救灾人员的生命安全。

在灾害应急处置时，应在努力减小灾害损失的同时，尽可能地保障应急救援人员的安全。因此，在应急处置瓦斯爆炸热动力灾害过程中，尤其要采取有效的措施防止二次爆炸、多次爆炸事故的发生。现阶段我国主要的瓦斯阻隔爆的技术措施有：隔爆水袋、隔爆岩粉棚及自动隔爆装置等。这些阻隔爆炸技术的技术属于灾后控制，只能在灾害发生后一定程度上控制瓦斯爆炸危害程度及波及范围，仍然无法从源头上预防二次瓦斯爆炸灾害的发生。因此，有必要为矿井瓦斯防治开辟新的途径，尤其是矿井瓦斯爆炸热动力灾害应急处置过程中的快速抑爆技术，在二次爆炸灾害发生之前改变危险区域环境条件，控制二次爆炸条件(爆炸物、氧气和引爆火源)的形成，以便在灾害处置的时候最大限度地保障救援人员安全，减小或避免爆炸伤害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种CO₂/N₂快速抑爆的矿井热动力灾害应急处置装置，该应急处置装置结构精巧，使用安全可靠，预防二次爆炸灾害效果好，操作简便，装置反应快捷，可推广应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：包括气体供给系统、区域隔离系统、环境监测系统、爆炸危险性判定系统和控制系统；

所述气体供给系统包括设置在地面上的CO₂气化装置、设置在井下的制氮机组和输气管道，所述CO₂气化装置包括依次连接连通的液态CO₂储罐和液态CO₂气化炉，所述输气管道具有两个输气端和多个出气端，所述两个输气端分别与所述CO₂气化装置和制氮机组连通，然后输气管道的出气端穿过井筒(包括竖井或斜井)进入工作面巷道内，固定安装在工作面巷道的侧壁上，所述工作面巷道包括采煤工作面和掘进工作面，所述出气端设置有多个电动闸阀；

所述区域隔离系统包括均匀安装在工作面巷道内的输气管道上的多个在额定工作压力差值下自启动的单向阀和多个三通电磁阀，所述三通电磁阀通过风管连接风幕机；