本發(fā)明涉及一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置的確定方法，主要適用于具有瓦斯爆炸、礦井突水或礦井局部火災(zāi)風(fēng)險的礦井。

背景技術(shù)：

根據(jù)煤安字(1995)第50號文“煤炭工業(yè)企業(yè)職工傷亡事故報告和統(tǒng)計規(guī)定”，將煤炭工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)傷亡事故分為8類，其中瓦斯爆炸、礦井突水、火災(zāi)常常造成群死群傷；《煤礦安全規(guī)程》的第188條規(guī)定：高瓦斯礦井、突出礦井和有煤塵爆炸危險的礦井，煤巷和半煤巖巷掘進(jìn)工作面應(yīng)當(dāng)安設(shè)隔爆設(shè)施，但沒有明確隔爆設(shè)施安裝的具體位置；礦井突水事故預(yù)防設(shè)備主要是水泵配備；當(dāng)發(fā)生突水事故，通過水泵及時排水；消防設(shè)備設(shè)施，這些消防設(shè)施主要布置在井底車場或者井口附近。

對瓦斯爆炸、礦井突水和火災(zāi)災(zāi)害發(fā)生的特點及目前設(shè)備設(shè)施的局限性和不足之處，發(fā)明專利(申請?zhí)枺?01510177853.7)公開了一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置，適用于煤礦瓦斯爆炸、礦井突水和火災(zāi)的緊急避險，能有效的減小礦山災(zāi)害發(fā)生的范圍，但該礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置只有安裝在合理位置才能發(fā)揮作用，專利申請人設(shè)計了一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置的確定方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有礦山緊急避險裝置安裝位置所存在的不足，本發(fā)明在于提供一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置的確定方法，減小礦井災(zāi)害影響范圍和礦井局部災(zāi)害導(dǎo)致的其他次生災(zāi)害，以解決目前緊急避險裝置位置不合理，災(zāi)害發(fā)生人員難以到達(dá)等缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置的確定方法，由空氣沖擊波和火焰?zhèn)鞑r間、水位上向升漲時間、人員疏散時間、礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置啟動時間確定。

①瓦斯爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波對人員產(chǎn)生的超壓造成的范圍：死亡空氣沖擊波超壓值Δp為大于98KPa；重傷空氣沖擊波超壓值Δp為49-98KPa；中等傷空氣沖擊波超壓值Δp為29.4-49KPa；輕微空氣沖擊波超壓值Δp為19.6-29.4KPa；空氣沖擊波超壓值Δp對人員的安全超壓臨界值定為19.6KPa。

瓦斯爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波超壓值計算公式如下：

$\mathrm{\Δ}p=5\×{10}^{-4}{\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{L}\right)}^{1.47}{\left(\frac{L}{d_B}\right)}^{1.14}{e}^{-0.012\frac{L}{d_B}}---\left(1\right)$

式中，Δp人員所承受的空氣沖擊波超壓值，KPa；ε一次瓦斯爆炸的巷道斷面單位面積上梯恩梯炸藥當(dāng)量，Kg；L爆源至保護(hù)對象的距離，m；d_B巷道的水力直徑，m。

根據(jù)公式(1)計算出瓦斯爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波超壓值低于19.6KPa的安全距離L。

②瓦斯爆炸過程中火焰?zhèn)鞑r間計算公式：

$T_b=m\frac{L}{D}+b---\left(2\right)$

式中，T_b為時間；L/D為長徑比；m,b為回歸曲線的特征參數(shù)，m取0.175-0.207，b取8.74-2.65。

③水位上向升漲時間計算公式：

$T_s=\frac{V}{(Q-Q_1)\·t}---\left(3\right)$

式中，T水位上向升漲時間，min；V巷道空間體積，m³；Q單位時間突水量，m³/min；Q₁單位時間疏干排水能力，m³/min；t為待求上向升漲路徑上的任意位置點的漫延時間，min。

④水流下向漫延速度計算公式：

$V_s=\sqrt{\frac{8g}{\mathrm{\λ}}}\sqrt{R\frac{h_f}{l}}---\left(4\right)$

式中，g為重力加速度m/s²；λ為沿程阻力系數(shù)；h_f為沿程水頭損失；l為沿程長度；R為水力半徑；R＝A/X，A為過水?dāng)嗝婷娣e，X為濕周。

水流下向漫延時間計算公式：

$T_s=\frac{V}{V_s}---\left(5\right)$

式中，V巷道空間體積，m³；T_s水流下向漫延時間，min；V_s水流下向漫延速度m/min。

⑤水平巷道人員疏散時間計算公式：

$T_r=\frac{L}{V}---\left(6\right)$

式中，L巷道長度，m；V人員行走速度，取1m/s。

⑥光電感應(yīng)或沖擊傳感器和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置啟動時間計算公式：

T_z＝max(T_b,T_s)＜T_r (7)

一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置確定依據(jù)：人員疏散時間T_r大于光電感應(yīng)或沖擊傳感器和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置啟動時間T_z；光電感應(yīng)或沖擊傳感器和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置啟動時間T_z不小于瓦斯爆炸過程中火焰?zhèn)鞑r間T_b和水位上向升漲時間T_s兩者的最大值。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：①安裝確定方便，距離潛在災(zāi)害發(fā)生地點近；②瓦斯爆炸誘發(fā)該緊急避險裝置啟動，減小災(zāi)害范圍擴(kuò)大，防止了爆炸產(chǎn)生的有害氣體的擴(kuò)散，阻止次生災(zāi)害發(fā)生；③能有效的將礦井突水的災(zāi)害限制在有限范圍內(nèi)，阻止突水水流造成淹井；④該礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置能有效的阻隔火災(zāi)的火焰，將火災(zāi)限制在有限范圍內(nèi)，阻止火焰燃燒所需的氧氣，達(dá)到滅火的目的。

附圖說明

圖1一種礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置安裝位置示意圖

圖中：1-巷道 2-礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置 3-光電感應(yīng)傳感器 4-沖擊傳感器 5-災(zāi)害

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

(1)瓦斯爆炸

瓦斯爆炸災(zāi)害(5)產(chǎn)生空氣沖擊波和火焰，其中空氣沖擊波將會破壞通風(fēng)設(shè)施、電器設(shè)備和人員傷亡，礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)安裝位置的合理性對減小災(zāi)害(5)范圍有重要作用。

瓦斯爆炸災(zāi)害(5)產(chǎn)生的空氣沖擊波對人員產(chǎn)生的超壓造成的范圍：死亡空氣沖擊波超壓值Δp為大于98KPa；重傷空氣沖擊波超壓值Δp為49-98KPa；中等傷空氣沖擊波超壓值Δp為29.4-49KPa；輕微空氣沖擊波超壓值Δp為19.6-29.4KPa；空氣沖擊波超壓值Δp對人員的安全超壓臨界值定為19.6KPa。

瓦斯爆炸災(zāi)害(5)產(chǎn)生的空氣沖擊波超壓值計算公式如下：

$\mathrm{\Δ}p=5\×{10}^{-4}{\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{L}\right)}^{1.47}{\left(\frac{L}{d_B}\right)}^{1.14}{e}^{-0.012\frac{L}{d_B}}---\left(1\right)$

根據(jù)公式(1)計算出瓦斯爆炸災(zāi)害(5)產(chǎn)生的空氣沖擊波超壓值低于19.6KPa的安全距離L。

瓦斯爆炸災(zāi)害(5)過程中火焰?zhèn)鞑r間計算公式：

$T_b=m\frac{L}{D}+b---\left(2\right)$

巷道(1)人員疏散時間計算公式：

$T_r=\frac{L}{V}---\left(6\right)$

光電感應(yīng)或沖擊傳感器(3、4)和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)啟動時間計算公式：

T_z＝T_b＜T_r (7)

(2)突水事故

巷道(1)水位上向升漲時間計算公式：

$T_s=\frac{V}{(Q-Q_1)\·t}---\left(8\right)$

式中，T水位上向升漲時間，min；V巷道空間體積，m³；Q單位時間突水量，m³/min；Q₁單位時間疏干排水能力，m³/min；t為待求上向升漲路徑上的任意位置點的漫延時間，min。

巷道(1)水流下向漫延速度計算公式：

$V_s=\sqrt{\frac{8g}{\mathrm{\λ}}}\sqrt{R\frac{h_f}{l}}---\left(9\right)$

巷道(1)水流下向漫延時間計算公式：

$T_s=\frac{V}{V_s}---\left(10\right)$

巷道(1)人員疏散時間計算公式：

$T_r=\frac{L}{V}---\left(11\right)$

光電感應(yīng)或沖擊傳感器(3、4)和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)啟動時間計算公式：

T_z＝T_s＜T_r (12)

礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)安裝位置確定依據(jù)：人員疏散時間T_r大于光電感應(yīng)或沖擊傳感器(3、4)和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)啟動時間T_z；光電感應(yīng)或沖擊傳感器(3、4)和礦山災(zāi)害阻隔緊急避險裝置(2)啟動時間T_z不小于瓦斯爆炸過程中火焰?zhèn)鞑r間T_b和水位上向升漲時間T_s兩者的最大值。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可做一些變換，都應(yīng)該作為侵犯本發(fā)明的保護(hù)范圍，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。