[发明专利]一种矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置的确定方法

摘要

本发明公开了一种矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置的确定方法，由瓦斯爆源至保护对象的距离和空气冲击波超压值的关系式，计算获得矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置，由瓦斯爆炸火焰传播时间、人员疏散时间、矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间验证矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置的合理性；对矿井突水造成淹井事故，由水位上向升涨时间，水流下向漫延时间，人员疏散时间和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间来确定防止矿井突水矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置；矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置确定依据：人员疏散时间T_r大于光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间T_z；光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间T_z不小于瓦斯爆炸过程中火焰传播时间T_b和水位上向升涨时间T_s两者的最大值。

主权项

一种矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置的确定方法，由空气冲击波和火焰传播时间、水位上向升涨时间、人员疏散时间、光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间确定，其特征在于：①瓦斯爆炸产生的空气冲击波对人员产生的超压造成的范围：死亡的空气冲击波超压值Δp为大于98KPa；重伤空气冲击波超压值Δp为49‑98KPa；中等伤空气冲击波超压值Δp为29.4‑49KPa；轻微空气冲击波超压值Δp为19.6‑29.4KPa；空气冲击波超压值Δp对人员的安全超压临界值定为19.6KPa；瓦斯爆炸产生的空气冲击波超压值计算公式如下：$\mathrm{\Δ}p=5\×{10}^{-4}{\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{L}\right)}^{1.47}{\left(\frac{L}{d_B}\right)}^{1.14}{e}^{-0.012\frac{L}{d_B}}---\left(1\right)$式中，Δp人员所承受的空气冲击波超压值，KPa；ε一次瓦斯爆炸的巷道断面单位面积上梯恩梯炸药当量，Kg；L爆源至保护对象的距离，m；d_B巷道的水力直径，m；根据公式(1)计算出瓦斯爆炸产生的空气冲击波超压值低于19.6KPa的安全距离L；②瓦斯爆炸过程中火焰传播时间计算公式：$T_b=m\frac{L}{D}+b---\left(2\right)$式中，T_b为时间；L/D为长径比；m,b为回归曲线的特征参数，m取0.175‑0.207，b取8.74‑2.65；③水位上向升涨时间计算公式：$T_s=\frac{V}{(Q-Q_1)\·t}---\left(3\right)$式中，T水位上向升涨时间，min；V巷道空间体积，m³；Q单位时间突水量，m³/min；Q₁单位时间疏干排水能力，m³/min；t为待求上向升涨路径上的任意位置点的漫延时间，min；④水流下向漫延速度计算公式：$V_s=\sqrt{\frac{8g}{\mathrm{\λ}}}\sqrt{R\frac{h_f}{l}}---\left(4\right)$式中，g为重力加速度m/s²；λ为沿程阻力系数；h_f为沿程水头损失；l为沿程长度；R为水力半径；R＝A/X，A为过水断面面积，X为湿周；水流下向漫延时间计算公式：$T_s=\frac{V}{V_s}---\left(5\right)$式中，V巷道空间体积，m³；T_s水流下向漫延时间，min；V_s水流下向漫延速度m/min；⑤水平巷道人员疏散时间计算公式：$T_r=\frac{L}{V}---\left(6\right)$式中，L巷道长度，m；V人员行走速度，取1m/s；⑥光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间计算公式：T_z＝max(T_b,T_s)＜T_r     (7)一种矿山灾害阻隔紧急避险装置安装位置确定依据：人员疏散时间T_r大于光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间T_z；光电感应或冲击传感器和矿山灾害阻隔紧急避险装置启动时间T_z不小于瓦斯爆炸过程中火焰传播时间T_b和水位上向升涨时间T_s两者的最大值。