科创中国

技术领域

[0001] 本发明涉及一种抑制煤矿瓦斯爆炸的装置及方法，特别是一种抑制瓦斯爆炸的装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 煤炭是我国的主要能源，目前占我国一次能源生产和消费结构的70%-75%。国家《能源中长期发展规划纲要（2004～2020年）》指出我国实施“以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”。在当前及今后相当长的时期内煤炭仍将作为我国的主导能源。近五年来（2005-2009年），煤矿事故占工矿企业一次死亡10人以上特大事故的***%***%，因此，煤矿安全生产一直是我国国民经济发展中的重大问题。在我国煤矿重特大事故中，瓦斯爆炸事故在死亡人数、事故起数及造成的经济损失上一直高居各类灾害之首。建国以来，全国煤矿共发生24起死亡百人以上的特大事故，其中瓦斯爆炸事故22起，占事故总数的***%，是我国煤矿最严重的灾害。近十年来（2000年到2009年），煤矿共发生瓦斯爆炸事故237起，死亡6522人。这些事故的发生，都在社会上造成了很大的影响。

[0003] 为了解决这一问题，煤矿生产过程中广泛应用水槽、岩粉棚等隔爆棚，这属于被动式隔爆装置，分别以水和岩粉作为消焰剂。其作用原理是：当发生瓦斯爆炸时，超前于爆炸火焰的前驱冲击波将隔爆棚上的水槽或岩粉袋打翻或者击碎，使水或岩粉泄出，在巷道形成水雾区或者岩粉云区；当滞后于前驱冲击波的火焰传到该区域时，火焰就会被水雾或者岩粉扑灭，从而阻止了爆炸的继续传播，防止瓦斯爆炸范围的扩大。从中可以看出，隔爆棚发挥作用的两个前提条件是：一是前驱冲击波的能量足够大，能将隔爆棚上的水槽或者岩粉袋掀翻，使其形成水雾或者岩粉云；二是火焰的到达时间要晚于隔爆棚的动作时间，同时要早于水雾或者岩粉云区的作用时间。

[0004] 但在实际使用中，隔爆棚的使用存在以下缺点：水槽的水容易挥发，需要定时添加；盐分容易潮湿结块，使其灭火效果减弱；安装精度高，动作灵敏容易在小的振动时被掀翻，动作不灵敏时会错过形成水雾或者岩粉云区的最佳时机。

发明内容

[0005] 技术问题：本发明的目的在于克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、抑爆效果好的抑制瓦斯爆炸的装置及其使用方法。

[0006] 技术方案：本发明的目的是这样实现的：抑制瓦斯爆炸的装置及其使用方法，其装置包括传感器总成、控制器、压风控制开关、引射器式喷射器、灭火剂容器、U型水槽；传感器总成通过数据线与控制器的输入端连接，控制器的输出端与压风控制开关连接，压风控制开关安装在引射器式喷射器的压风入口处，引射器式喷射器2通过管道与灭火剂容器连接，灭火剂容器的进水口上连接有U型水槽。

[0007] 所述的传感器总成包括火焰传感器、温度传感器和压力传感器，火焰传感器、温度传感器和压力传感器布置在巷道顶部，依次排开。

[0008] 所述的引射器式喷射器包括输入管和输出管，输入管的前端为内喷嘴，输入管的后端为压风入口，输入管插入至输出管内，内喷嘴位于输出管内；输出管包括接受室、混合室和喷嘴，内喷嘴位于接受室位置，混合室位于接受室和喷嘴之间，喷嘴内设有内螺纹；引射器式喷射器布置在巷道高度一半处的巷帮，巷道两侧交替布置，间距在50~80m。

[0009] 所述的灭火剂容器底部有一凹槽，在凹槽内有管路与引射器式喷射器的接受室连接；灭火剂容器上装有一加泡沫灭火剂阀门。

[0010] 所述的U型水槽上方的一端连接有加水阀门，U型水槽5另一端通向大气，呈收缩状。

[0011] 一种抑制瓦斯爆炸的方法：在巷道顶板安装传感器总成，包括火焰传感器、温度传感器和压力传感器，传感器总成同时监测火焰、温度、压力的变化，三个传感器的输出端与控制器的输入端相连，三个传感器的信号同时传送给控制器，三个传感器的信号和控制器的逻辑关系是“或”的关系，只要有一个传感器信号传递给控制器，控制器就会向压风控制开关发出命令，控制压风控制开关打开；灭火剂容器一端通过管路与接受室相连，另一端通过管路与U型水槽相连；***~1MPa的压风通过压风入口和引射器式喷射器的内喷嘴进入接受室，形成射流，产生卷吸流动作用；由于风流处于高速状态而在接受室内形成一个负压区，泡沫灭火剂被接受室的负压抽吸进接受室，压风与泡沫灭火剂在混合室内混合，进行动量交换，流动过程中速度场渐渐分布均匀；喷嘴内设有内螺纹，混合流体经过时可以增强湍流作用，进一步增强流体的雾化作用，增强了扑灭爆炸火焰的效果；同时，喷嘴的安装方向与爆炸传播的方向相向，夹角在30~60°之间；喷出的灭火剂迎向爆炸火焰，扑灭爆炸火焰。

[0012] 有益效果，由于采用了上述方案，

[0013] (1) 传感器总成能同时监测火焰、温度、压力的变化，只要火焰、温度、压力中的一个信号传递给控制器，控制器就会向压风控制开关发出命令，使其动作，这样利于保证抑制瓦斯爆炸的装置能在最快时间内作出反应。

[0014] (2) 灭火剂容器底部有一凹槽，连接在接受室的管路放在此凹槽内，这样可以使灭火剂尽可能被全部利用；与灭火剂容器连接的U型水槽5内有水，凹槽处的水形成液封，减少泡沫灭火剂的蒸发；U型水槽口呈收缩状，这样会减少水的蒸发。

[0015] (3) 泡沫灭火剂被抽吸到引射器式喷射器的接受室，压风与泡沫灭火剂在混合室内混合，进行动量交换，在此过程中形成泡沫。

[0016] (4) 喷嘴内设有内螺纹，混合流体经过时可以增强湍流作用，进而可以增强流体的雾化作用，增强了扑灭爆炸火焰的效果。同时，喷嘴与爆炸传播的方向相向，夹角在30~60°之间。喷出的灭火剂迎向爆炸火焰利于火焰的扑灭。

[0017] 本发明的优点是：利用三种传感器同时检测，保证检测的及时性；利用引射器的卷吸作用使灭火剂在混合室内形成泡沫，同时喷嘴内设有内螺纹，混合流体经过时可以增强湍流作用，进一步增强流体的雾化作用，增强了扑灭爆炸火焰的效果；该发明装置使用方法简单，便于操作，对煤矿井下的瓦斯爆炸事故具有很好的抑制作用。