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需求背景

煤矿井下是瓦斯、煤尘积聚的高危场所，如果带电检修井下的电气设备，产生的电火花，在瓦斯浓度、煤尘浓度处于爆炸点时，极易引起爆炸事故。但由于没有技术装备上的保证，违章带电操作造成瓦斯爆炸事故时有发生。因此通过抑制瓦斯超限装置的工艺研究，针对采煤工作面上隅角、局部采煤工作面伪顶等瓦斯易聚集区域，能快速消除瓦斯爆炸事故，可实现井上远程控制，能有效遏制瓦斯爆炸事故发生约70%以上。

需解决的主要技术难题

1.一种全自动防止瓦斯超限装置,包括依次连接的高压胶囊固孔器,自动复位封孔器及缓冲箱,高压胶囊固孔器采用胶囊取代水泥作为固孔介质,不仅大大减少了固孔时间,还能实现重复使用;自动复位封孔器通过氮气弹簧提供的力实现了常闭功能,在没有外部动力源的情况下也能夹紧钻杆,实现了封堵突出瓦斯的目的;总的来说,该防瓦斯超限装置提高了工作效率,实现了瓦斯涌出瞬间自动封堵功能,即使失去动力源也能实现封堵功能,有效的保证了施工安全.

2.通过在瓦斯易超限区域设置甲烷传感器与喷射装置，在工作面进风巷内设置高压氮气源与控制系统，通过前端甲烷传感器监测瓦斯含量，当瓦斯含量超过设定值时，喷射装置进行氮气喷射，利用装置前端喷射装置形成的螺旋状气流，对瓦斯超限区域利用氮气进行气流扰动，以此扰乱超限区域瓦斯聚积形成的平衡，通过挤压和气流正压作用，使超限区域瓦斯进入回风巷，消除瓦斯爆炸隐患；

       3.抑制瓦斯超限装置采用多点进行监控，在瓦斯爆炸源头自动检测处理，将隐患消灭在萌芽中。

期望实现的主要技术目标

1.利用气体之间比重可在瓦斯超限区域形成气体的相对分层，甲烷位于最上部，氮气居中，氧气在最底部，达到一个相对稳定的平衡状态，以此隔绝氧气与甲烷的结合，进而打破瓦斯爆炸三要素的形成，达到抑制瓦斯爆炸的目的。

        2.抑爆装置通过配合制氮机进行使用，可以利用设备空闲时间为采空区进行注靓、灭火。

需求解析

解析单位：“科创中国”黑龙江产业振兴区域科技服务团（黑龙江省科学技术协会） 解析时间：2022-11-21

郑志成

黑龙江省科技创新协会

会长

综合评价

1.利用气体之间比重可在瓦斯超限区域形成气体的相对分层，甲烷位于最上部，氮气居中，氧气在最底部，达到一个相对稳定的平衡状态，以此隔绝氧气与甲烷的结合，进而打破瓦斯爆炸三要素的形成，达到抑制瓦斯爆炸的目的。 2.抑爆装置通过配合制氮机进行使用，可以利用设备空闲时间为采空区进行注靓、灭火。

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