一种矿用防水型救生舱

1.一种矿用防水型救生舱，其特征在于，所述矿用防水型救生舱的舱体是由多节舱体基本单元、舱首封头(1)和舱尾封头(5)组成，救生舱内部通过隔离门(14)分隔成相互独立的过渡舱(12)和生存舱(13)两部分，其中所述舱体基本单元是由钢板卷成的圆筒形结构，舱首封头和舱尾封头都采用弧形封头；所述多节舱体基本单元之间依靠反向法兰(9)进行连接，舱体内壁焊接倒T字型加强筋(10)，且所述舱体内壁上覆盖有隔热层(11)；所述防水型救生舱内设有气压平衡系统，气压平衡系统包括检测生存舱内气压的气压表、空气瓶(34)以及与所述空气瓶(34)相连的便携式直流气泵，当气压表检测舱内气压偏高时，利用直流气泵将舱内的空气压入空气瓶中；当气压表检测舱内气压偏低时，释放空气瓶中的气体。
2.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述救生舱包括主舱门(6)和应急门(7)，其中主舱门(6)位于舱首封头(1)，应急门(7)设置于生存舱顶部。
3.如权利要求2所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述应急门(7)上增设有辅助弹簧(8)。
4.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述过渡舱内设置有排水系统，所述排水系统包括抽水泵(15)以及排水管路，当发生透水事故后，在大量水随同避险人员或直接进入过渡舱时，在关闭主舱门(6)后，启动抽水泵(15)，将过渡舱内的水通过排水管路排出。
5.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述过渡舱(12)内设气幕喷淋系统，所述气幕喷淋系统包括气幕装置和喷淋装置，其中的气幕装置的排风管位于主舱门(6)顶部，排气管上开设有一排或多排气孔；所述喷淋装置的喷口位于隔离门(14)顶部，喷口倾斜向下；所述气幕装置以及喷淋装置同时与空气瓶(34)相连，当矿难事故发生时，避险人员通过主舱门(6)进入过渡舱，此时，所述气幕喷淋系统的开关被开启，空气瓶(34)内的压缩空气从气幕装置排风管上的排气孔吹出，在主舱门的门口形成一道空气幕，阻止舱外的有毒有害气体进入舱内；之后，喷淋装置开启喷淋阀门，对避险人员进行喷淋，以洗涤身体所携带的有害气体，之后开启隔离门(14)。
6.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述矿用防水型救生舱的供氧系统包括压风供氧设备，氧气瓶供氧设备和化学供氧设备。
7.如权利要求6所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述压风供氧设备通过压风管道接口(16)与井下压风管道相连，井下压风管道的风流由井下压风管道进入压风供氧设备的压风管后，依次通过压力表和减压空滤器(17)后，由压风管出口(18)流出，所述压风管出口(18)处还设置有消音器；
所述氧气瓶供氧设备包括多个氧气瓶(19)和氧气流量控制箱(20)，所述流量控制箱(20)包括切断和调整各个氧气瓶流量的氧气瓶截止阀(26)、对多个氧气瓶进行汇合和减压的汇流排(21)、压力表(22)、流量计(23)、消音器(24)、氧气出口(25)；所述氧气瓶(19)通过各自的所述氧气瓶截止阀(26)与所述汇流排(21)相连，氧气经过汇流排的汇合和减压后依次通过压力表(22)、流量计(23)，之后再经过氧气出口(25)排出，所述氧气出口(25)处设置有消音器。
8.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，防水型救生舱内部设置有空气净化系统，包括环境检测装置和空气净化装置，
所述环境检测装置用于自动检测预定气体，当气体超过预定的标准时会通过环境检测装置中的报警单元自动报警；
所述空气净化装置用于对舱内空气进行过滤，达到排放标准后通过单向管路排出。
9.如权利要求1所述的矿用防水型救生舱，其特征在于，所述防水型救生舱内设置有环境温度控制系统，所述环境温度控制系统所包含的蓄冰空调(27)出风口与空气净化装置(28)的进风口相连接。

一种矿用防水型救生舱\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种矿井或隧道中或其自身的安全装置，特别是一种矿用防水型救生舱，能够在透水事故中使用，保证避险人员的安全。\n背景技术\n[0002] 矿用救生舱是一种用在地下矿山发生诸如爆炸、瓦斯突出、冒顶、外因火灾、塌方冒顶或者有毒有害气体逸散时，供矿工紧急避险的生命庇护场所，通常要求具备防毒、防火、防震、隔爆等功能。目前由于研发、生产、应用管理技术水平相对薄弱，国内矿用救生舱在我国矿山应用和普及程度远低于国外发达矿山，其技术水平，尤其是救生舱气密性、隔热性、防火性、抗压性存在很大不足，使避险人员在避险环境下存在二次伤害的可能性。此外，传统的矿用救生舱通常是仅针对火情、有毒气体等泄露，由于舱体的结构特性和承压性能的局限性，无法在透水事故中为避险人员提供避难场所，限制了矿用救生舱在矿难事故中的使用。\n发明内容\n[0003] 本发明旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种受力均匀，承压性能强，不仅适合于井下发生的各种矿难事故，也适合于井下发生的透水事故的矿用防水型救生舱，最大限度地保护矿井工作人员的生命安全。同时，该防水型救生舱是可以随着工作面移动的，可以节省大量重复建设的投资。\n[0004] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种矿用防水型救生舱，其特征在于，所述矿用防水型救生舱的舱体是由多节舱体基本单元、舱首封头(1)和舱尾封头(5)组成，救生舱内部通过隔离门(14)分隔成相互独立的过渡舱(12)和生存舱(13)两部分，其中所述舱体基本单元是由钢板卷成的圆筒形结构，舱首封头和舱尾封头都采用弧形封头；所述多节舱体基本单元之间依靠反向法兰(9)进行连接，舱体内壁焊接倒T字型加强筋(10) ，且所述舱体内壁上覆盖有隔热层（11）。\n[0005] 优选地，所述救生舱包括主舱门(6)和应急门(7)，其中主舱门(6)位于舱首封头(1) ，应急门(7) 设置于生存舱顶部。\n[0006] 优选地，所述应急门(7)上增设有辅助弹簧(8)。\n[0007] 优选地，所述过渡舱内设置有排水系统，所述排水系统包括抽水泵（15）以及排水管路。\n[0008] 优选地，所述过渡舱(12)内设气幕喷淋系统，所述气幕喷淋系统包括气幕装置和喷淋装置，其中的气幕装置的排风管位于主舱门(6)顶部，排气管上开设有一排或多排气孔；所述喷淋装置的喷口位于隔离门(14)顶部，喷口倾斜向下；所述气幕装置以及喷淋装置同时与空气瓶（34）相连。\n[0009] 优选地，所述矿用防水型救生舱的供氧系统包括压风供氧设备，氧气瓶供氧设备和化学供氧设备。\n[0010] 优选地，所述压风供氧设备通过压风管道接口(16)与井下压风管道相连，井下压风管道的风流由井下压风管道进入压风供氧设备的压风管后，依次通过压力表和减压空滤器(17)后，由压风管出口(18)流出，所述压风管出口(18)处还设置有消音器；\n[0011] 所述氧气瓶供氧设备包括多个氧气瓶(19)和氧气流量控制箱(20)，所述流量控制箱(20)包括切断和调整各个氧气瓶流量的氧气瓶截止阀(26)、对多个氧气瓶进行汇合和减压的汇流排(21)、压力表(22)、流量计(23)、消音器(24)、氧气出口(25)等；所述氧气瓶(19)通过各自的所述氧气瓶截止阀(26)与所述汇流排(21)相连，氧气经过汇流排的汇合和减压后依次通过压力表(22)、流量计(23)，之后再经过氧气出口(25)排出，所述氧气出口(25)处设置有消音器。\n[0012] 优选地，所述防水型救生舱内设有气压平衡系统，气压平衡系统包括检测生存舱内气压的气压表、空气瓶（34）以及与所述空气瓶（34）相连的便携式直流气泵，当气压表检测舱内气压偏高时，利用直流气泵将舱内的空气压入空气瓶中；当气压表检测舱内气压偏低时，释放空气瓶中的气体。\n[0013] 优选地，防水型救生舱内部设置有空气净化系统，包括环境检测装置和空气净化装置，\n[0014] 所述环境检测装置用于自动检测预定气体，当气体超过预定的标准时会通过环境检测装置中的报警单元自动报警；\n[0015] 所述空气净化装置用于对舱内空气进行过滤，达到排放标准后通过单向管路排出。\n[0016] 优选地，所述防水型救生舱内设置有环境温度控制系统，所述环境温度控制系统所包含的蓄冰空调(27)出风口与空气净化装置(28)的进风口相连接。\n[0017] 本发明技术方案中矿用救生舱在防火防爆的基础上，增加防水功能，弥补目前救生舱不能防水的缺陷，为抵御透水事故，对救生舱内部结构进行改进，可抵御透水极限深度为150m；本发明中的矿用防水型救生舱受力均匀，承压性能强，适合于井下发生的各种矿难事故最大限度地保护矿井工作人员的生命安全；同时，本发明的救生舱是可以随着工作面移动的，可以节省大量重复建设的投资。\n附图说明\n[0018] 图 1(a)为救生舱正视图，图1(b)为救生舱侧视图，图1(c) 为救生舱斜视图。\n[0019] 图2是本发明救生舱应急门的示意图。\n[0020] 图3是本发明救生舱内部示意图。\n[0021] 图4是本发明救生舱的剖面图。\n[0022] 图5是本发明救生舱压风供氧设备示意图。\n[0023] 图6是本发明救生舱氧气瓶供氧设备示意图。\n[0024] 图7是本发明救生舱的空气净化系统示意图。\n[0025] 1-舱首封头；2-第一节舱体；3-第二节舱体；4-第三节舱体； 5-舱尾封头；6-主舱门；7-应急门；8-辅助弹簧；9-反向法兰；10-倒T型加强筋；11-隔热层；12-过渡舱；13-生存舱；14-隔离门；15-抽水泵；16-压风管路接口；17-减压空滤器；18-压风管出口；19-氧气瓶；\n20-氧气流量控制箱；21-汇流排；22-压力表；23-流量计；24-消音器；25-氧气出口；26-氧气瓶截止阀；27-蓄冰空调；28-空气净化装置；29-风机；30-风道；31-风机进风口；32-药剂盒；\n33-风机出风口；34-空气瓶；35-玻璃转子流量计。\n具体实施方式\n[0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。\n[0027] 图1为本发明实施例的救生舱结构示意图。\n[0028] 舱体结构\n[0029] 如图1所示，本发明的救生舱的舱体是由三节舱体基本单元、舱首封头(1)和舱尾封头(5)组成。舱体基本单元是由钢板卷成的圆筒形结构，包括第一节舱体(2)、第二节舱体(3)、第三节舱体(4)；舱首封头和舱尾封头都采用弧形封头，此种舱体结构可以在相同的舱体壁厚情况下，最大限度的提高救生舱的承压能力。\n[0030] 救生舱包括主舱门(6)和应急门(7)两个出入口，其中主舱门(6)位于舱首封头(1) ，应急门(7) 设置于救生舱第三节舱体(4)顶端，应急门(7)上增设有辅助弹簧(8)，如图2所示，可以极大地减少避险人员打开此门时所用的力气。在发生毒气泄漏等事故时，避险人员可以直接从主舱门(6)进入救生舱。当发生透水事故，若水位未淹没舱顶，避险人员可直接通过应急门(7)进入舱内，并且防止水进入舱内；若水位淹没舱顶时，则避险人员可以通过主舱门进入舱内。\n[0031] 如图3的救生舱内部示意图所示，舱体基本单元之间依靠反向法兰(9)进行连接，使舱体能够充分密闭，使舱体受力更均匀，具有良好的承压性能，在150米水深的透水环境中，确保救生舱体不被破坏，并有良好的水密性能。为了适应于所有灾变环境，本发明的救生舱的承压结构采用在舱体内壁焊接倒T字型加强筋(10)，同时在舱体内壁上还设置有隔热层（11），隔热层采用复合硅酸盐板，厚度为10cm，能够完全覆盖T字型加强筋(10)。倒T字型加强筋(10)在提高舱体承压能力的同时充分利用了钢材与空间，最大效率的提高舱体的整体强度。即使外界断水、断电，整个巷道或作业空间充满有毒有害气体，甚至透水后充满水，本发明的救生舱的承压密闭结构都可以防止有毒有害气体和水进入舱内，保证舱内人员的生命安全。救生舱的舱体及肋骨全部采用强度很高的Q620型钢材，相对于普通钢材具有强度高、重量轻的优点，在保证舱体强度的同时可以大幅度减轻舱体的重量与壁厚。\n[0032] 气幕喷淋系统与排水系统\n[0033] 如图4所示，救生舱内部通过隔离门(14)分隔成相互独立的过渡舱(12)和生存舱(13)两部分，其中，过渡舱位于主舱门(6)和隔离门（14）之间,生存舱位于隔离门(14)和舱尾封头之间。过渡舱(12)内设有包含气幕装置和喷淋装置的气幕喷淋系统，其中气幕装置（图中未示出）的排风管位于主舱门(6)顶部，排气管上开设有一排或多排气孔；喷淋装置的喷口（图中未示出）位于隔离门(14)顶部，喷口倾斜向下，喷淋方向是从隔离门顶端至主舱门底部，空气瓶（34）同时与气幕装置和喷淋装置相连。此外，过渡舱中设置有排水系统，其中包括抽水泵（15）以及排水管路。当避险人员通过主舱门(6)进入过渡舱后，通过气幕喷淋系统，排水系统等可将人员所带进来的有毒有害气体、水排出救生舱，防止其进入生存舱。\n具体为：\n[0034] 当矿难事故发生时，避险人员通过主舱门(6)进入过渡舱，此时，气幕喷淋系统的开关被开启，空气瓶（34）内的压缩空气从气幕装置排风管上的排气孔吹出，在主舱门的门口形成一道空气幕，阻止舱外的有毒有害气体进入舱内；之后，喷淋装置开启喷淋阀门，对避险人员进行喷淋，以洗涤身体所携带的有害气体，之后开启隔离门(14)再进入生存舱。\n[0035] 当发生透水事故后，避险人员通过主舱门(6)进入过渡舱时或者由于人为误操作，大量水会随同避险人员或直接进入过渡舱。因此在关闭主舱门(6)后，启动抽水泵(15)，在短时间内将过渡舱内的水通过排水管路排出。本发明的防水型救生舱采用直流抽水泵，可以在外界存在水压的情况下将水排出，其每分钟的排水量为0.5倍的过渡舱容积。\n[0036] 供氧系统\n[0037] 请参阅图5、图6，本发明防水型救生舱生存舱中的供氧系统包括三种供氧设备以提供三种不同的供氧方式，具体为压风供氧设备，氧气瓶供氧设备，化学供氧设备。首先采用压风供氧方式（图5），舱内设置的压风供氧设备通过压风管道接口(16)与井下压风管道相连，将新鲜空气引到舱内，给舱内供氧。新鲜风流由井下压风管道进入该设备内的压风管后，先通过压力表，由压力表对压风管内的压力实时监测，随后通过减压空滤器(17)将气体中的固体颗粒杂质过滤，最后通过压风管出口(18)流出，此外压风管出口(18)处还设置有消音器(图中未示出)以便降低噪声。\n[0038] 当发生矿难后压风供氧设备不能实现时，使用舱内的氧气瓶供氧设备（图6），氧气瓶供氧设备由多个氧气瓶(19)和与之相连的氧气流量控制箱(20)组成，氧气流量控制箱(20)包括切断和调整各个氧气瓶流量的氧气瓶截止阀(26)、对多个氧气瓶进行汇合和减压的汇流排(21)、压力表(22)、流量计(23)、消音器(24)、氧气出口(25)等。氧气瓶(19)通过各自的氧气瓶截止阀(26)与汇流排相连，氧气经过汇流排的汇合和减压后依次通过压力表(22)、流量计(23)实现压力和流量的监测，之后再经过氧气出口(25)排出，与压风供氧设备相同，消音器(24) 设置于氧气出口(25)处以便降低噪声。此外，氧气流量控制箱(20)还外接有玻璃转子流量计（35），玻璃转子流量计（35）位于生存舱，方便人们在生存舱直接调节氧气流量。\n[0039] 氧气瓶（19）内氧气用尽时再利用生存舱内放置化学制氧设备向生存舱供氧。\n[0040] 本发明中压风供氧设备、氧气瓶供氧设备的出口都是通过同一排气系统向生存舱内排出。三种集成供氧方式能确保舱内人员最基本的供氧保障，保证足够的救援等待时间。\n其供氧方式的一般顺序是先使用压风供氧方式，在压风供氧失效时使用气瓶供氧方式，当氧气瓶内氧气用尽时使用化学制氧方式供氧。为了提高安全性、节省生存舱空间，所述氧气瓶供氧设备中的氧气瓶（19）也可至于过渡舱中。\n[0041] 空气净化系统\n[0042] 防水型救生舱生存舱内部设置的空气净化系统包括环境检测装置和空气净化装置。\n[0043] 环境检测装置能够自动检测预定的某种或某几种气体，如对一氧化碳、二氧化碳、甲烷等有毒有害气体进行24h实时监控，当气体超过预定的标准时会通过该装置中的报警单元自动报警，以便舱内避险人员听到报警后可以开启空气净化装置，将有毒有害气体过滤吸收掉。同时环境检测装置还集成了多种探头，利用各种探头对温度、湿度、压力（包括气体压力及氧分压，可由U型压差计测量）、流速环境进行监测，保证舱内人员的舒适度。\n[0044] 如图7所示，空气净化装置（28）用于对包含有害气体的舱内空气进行过滤，达到排放标准后通过单向管路排出。该空气净化装置（28）包括风机（29）、风道（30）、风机进风口（31），药剂盒（32）和风机出风口（33），舱内空气从空气净化装置（28）的风机进风口（31）进入，在风机（29）的带动下空气经风道（30）流向药剂盒（32），再经药剂盒（32）进行反应、过滤等处理，之后通过防爆风机出风口（33）完成舱内空气的净化和循环。\n[0045] 环境温度控制系统\n[0046] 当人员进入救生舱内，如果舱内温度不能有效地控制，舱内温度将由于人员散热，设备散热而导致舱内环境温度过高致使人员伤亡，因此防水型救生舱内还设置有环境温度控制系统，该系统包括：舱体外部的压缩机、生存舱内部的蓄冰空调(27)、出风口风机以及管路组成。本系统中的蓄冰空调内部设有通风管道，在通风管道中空气与冰体表面直接接触，空气中的水分与冰体表面接触时，冰体将湿空气冷却到露点温度以下，超过饱和含湿量的水蒸气以冷凝水的方式脱除，从而降低空气的含湿量。凝露的水直接引入下蓄冰箱内，可对舱内湿度的进行有效的控制，同时对冷凝水进行有效的收集，省去收集装置。\n[0047] 本系统中的舱内的蓄冰空调(27)即能独立工作，也能将空调出风口与空气净化装置(28)的进风口相连接，与救生舱空气净化装置(28)兼容，共用空气循环回路，舱内空气先经过温度控制系统制冷除湿后从空气净化装置的进风口（31）进入，再经空气净化装置的药剂盒（32）处理，通过空气净化装置防爆风机出风口（33）完成舱内循环过程。该系统可以同时实现救生舱内的制冷和除湿，安全系数高、工作独立性强。\n[0048] 气压平衡系统\n[0049] 防水型救生舱的生存舱内设有气压平衡系统，主要包括设置于检测生存舱内气压的气压表（如U型压差计）、空气瓶（34）以及与空气瓶（34）相连的便携式直流气泵。当救生舱处于水环境时舱内的气体无法向外排出，会导致舱内的压力出现波动，因此当气压表检测到环境气压即舱内气压偏高（如超过500Pa）时，可以通过直流气泵将舱内的空气压入空气瓶中；当舱内气压偏低（如低于100Pa）时，可以将空气瓶中的部分气体释放出来，也可以直接通过供氧系统增加氧气流量或者补适当空气的方式，对舱内进行补压，从而维持救生舱内部的气压在100~500Pa的范围内。\n[0050] 辅助设备\n[0051] 防水型救生舱内设置一部防爆电话，电话线通过救生舱内钻孔与外界连接，钻孔通过密封胶进行密封。当发生矿难时，在救生舱内的避难人员可通过此部电话与外界联系，便于快速搜救。\n[0052] 为了保证避险人员在救生舱内的生存状况，本发明的防水型救生舱内设计了饮食储备箱和应急医疗箱。饮食储备箱内存储有压缩饼干、矿泉水等食品。该饮食储备箱可储存在蓄冷空调冷藏箱内，其冷藏温度0℃～5℃，由于上述食品本身即采用气密式封装技术，具有常温下4年保质期，在冷藏条件下更能有效地保证其长时间不变质。应急医疗箱内储存有应急药物，在对受伤人员进行抢救时使用。\n[0053] 由于人员在救生舱内生活需要有垃圾排泄物装置，本发明的防水型救生舱在过渡舱内设置有马桶。\n[0054] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。