一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱

摘要

一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱是依次由上部导向舱、设备舱、生命舱、下部导向舱和缓冲舱连接构成，并用于提升速度为2m/s，载重量为500Kg-1000Kg的矿井垂直救援提升系统。本发明安装有集成电控设备，提高了救援舱的整体安全性，安装有缓冲舱，减轻了舱体的冲击力，安装有行程开关，提高了设备的精确运行及停位，设置有二次逃生缓冲舱，减小了舱内人员在降落时的不适感，实现了救援舱在提升过程中的安全性，可靠性和舒适感。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井生命救援舱，尤其是在煤矿井下发生的重特大事故时的一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱。

背景技术

我国是煤炭生产和利用大国，同时也是矿难大国。在煤矿开采过程中可能存在水、火、瓦斯等自燃灾害，严重威胁着许多矿工的生命安全。煤矿安全一直得到高度重视且采取了各种应急措施应对矿难发生，如在煤矿巷道内设置避难硐室、安放井下可移动式救生舱。但这些应急措施都不能提供直接的救援逃生通道进行生命救援，仅能提供暂时的避难场所，被困人员还需等待进一步的救援。

利用一种垂直提升救援舱进行矿难救援是一种新的救援方式，它利用事先打好的井筒直接从地面通往矿井下实施救援，被困人员搭乘救援舱快速重返地面，这种救援方式为生命救援争取了有效时间，是在煤矿开采过程中发生重特大事故实施生命救援的最快的救援方式，进一步提高了煤矿井下生命救援的安全快速可靠性。

现有矿井救援舱实现救援，包括申请人先前申请的专利，在功能上不够齐全，还未能达道安全、快速、可靠的救援目的，主要存在的不足之处是在实施救援的过程中，提升和下降因钢丝绳回捻而使救援舱旋转，因而被救人员感到头晕等不适症状；在实施救援的过程中，救援通道上未安装行程开关，无法确定救援舱提升下降位置，以及在升顶和触底位置时，未设置安全缓存功能以及防过放功能；在实施救援的过程中，救援舱在井筒中常常出现卡罐现象，为了解决卡罐现象，设计了二次逃生舱，但二次逃生舱进行分离及操作复杂，且加工精度高，不适宜生产制造。

因此，在现有技术的基础上，需要对矿井生命垂直救援系统及其救援舱进行改进，以满足矿井生命救援的急需。

发明内容

针对现有提升救援舱功能的局限性，在充分考虑被救人员的身体状况下，对一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱进行改，应当符合下列条件。

一是救援舱作为救援工具，舱内应该具备一定的空间提供必要设备供被救人员维持生命。

二是救援舱在提升和下放时应该保持平稳，不旋转，使舱内人员感到舒适。

三是救援舱应具备缓冲作用，对墩罐等进行防护，保证舱内人员安全。

四是救援舱需具备防旋转、必需设备供给、导向及缓冲功能。

五是在提升过程中因某些原因发生意外卡罐后，应该为被困矿工提供二次逃生的机会，具备二次逃生功能。

六是考虑到救援通道底部不平整，当救援舱快运行到预定位置时，由于下部空间受限，不能继续向下，而此时运行速度未降到零，可以在救援舱底部安装开关对提升设备进行制动，防止过放。

基于上述救援舱应当满足的条件，本发明提供一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱，以解决救援舱的旋转、导向、必需设备供给、缓冲、防过放、二次逃生等问题，具体技术方案如下。

一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱，包括生命舱、设备舱、导向舱和缓冲舱；其特征在于：所述救援舱是依次由上部导向舱、设备舱、生命舱、下部导向舱和缓冲舱连接构成，并用于提升速度为2m/s，载重量为500Kg-1000Kg的矿井垂直救援提升系统。

所述上部导向舱是通过均布安装在舱体四周的导向轮提供导向，顶部通过连接器、楔形绳环与通信钢丝绳连接，并通过通信钢丝绳将舱内信号与地面信号连通。

所述设备舱是由生命舱和下部连接的导向舱连接构成一整体与上部导向舱通过均布于舱体周边的高强度螺栓连接；在所述设备舱内的中部安装有语音视频系统、监测系统和照明设备，并集成于一体为电控箱，所述电控箱是与救援舱形状相似的圆柱状结构，通过旋转底座固定于舱壁的电控箱底座上；在所述设备舱上还开有方孔，下部沿舱壁安装有压缩自救氧气瓶和对讲机。

所述生命舱是设置有上舱门与下舱门，并通过搭扣锁连接为一整体，在生命舱的下部位置设有分离生命舱底板及下导向装置，在生命舱上开设有通风小孔用于被困人员呼吸。

所述下部导向舱是位于生命舱的下部且与生命舱共用舱体，生命舱舱体四周的导向轮提供导向，并调整导向轮在舱体四周的伸出量。

所述缓冲舱是由固定部分和移动部分连接构成，固定部分是焊接于生命舱底板上，移动部分是通过均布于舱壁四个导向销悬挂于固定部分，生命舱底板下方焊接有呈圆周分布的三个缓冲器安装支架，在中心布置有防爆行程开关支架，并通过螺栓在支架上安装有三个同型号的缓冲器和防爆行程开关。

进一步地技术方案如下。

所述分离生命舱底板是由生命舱底板、底板固定上弧形板、底板固定下弧形板、上弧形导向条和下弧形导向条连接构成；并通过旋转生命舱底板使上弧形导向条和下弧形导向条相对旋转，使生命舱底板上的弧形间隙与上弧形导向条相对从而实现分离，生命舱底板通过三根钢丝绳与缓降器钢丝绳连为一体，舱体随生命舱底板及缓冲舱一并下降到地；或者是将三根钢丝绳固定于舱壁上，生命舱底板与底板固定上弧形板通过插入销固定，将二次逃生机构固定。

本发明上述所提供的一种用于矿井垂直救援提升系统的生命垂直救援舱，是针对现有提升救援舱功能不全而设计的，根据其结构功能设计，救援舱分为生命舱、设备舱、上下导向舱和缓冲舱四部分，具备防旋转、导向、必需设备供给、缓冲和二次逃生六个功能，在矿难发生时通过打通的垂直救援通道，利用救援舱将被困人员从矿井下迅速、可靠、安全的提升至地面。

与现有救援舱相比，由于本救援舱安装有集成式电控设备，提高了救援舱的整体安全性能；由于安装有缓冲舱，减轻了舱体未减速到零时着地对舱内人员的冲击力；由于舱底安装有行程开关，对电控设备具有一定的反馈信息，保证了设备的准确运行及停位；设计二次逃生时采用缓降生命舱底板及缓冲舱，减小了舱内人员在降落时的不适感，上述优点均保证了救援舱在提升过程中的安全性及舱内人员的舒适感。

本发明生命垂直救援舱同时具有结构设置合理实用，相应速度快，安全可靠，舒适方便的特点，与矿井垂直救援提升系统配套使用，满足了在煤矿开采过程中发生的水、火、瓦斯等重特大事故的情况下，实现应急抢险救援。

附图说明

图1是本发明救援舱的整体结构示意图。

图2是本发明的上导向舱结构示意图。

图3是本发明的生命舱下部旋转分离结构示意图。

图4是本发明的设备舱结构示意图。

图5是本发明的电控箱安装底座结构示意图。

图6是本发明的生命舱底板结构示意图。

图7是本发明的缓冲舱结构示意图。

图中：1：上部导向舱；2：高强度螺栓；3：轴承；4：轴；5：缓降器安装台；6：设备舱；7：生命舱；8：上舱门；9：下舱门；10：下部导向舱；11：下部导向舱；12：上弧形导向条；13：下弧形导向条；14：生命舱底板；15：底板固定下弧形板；16：缓冲舱；17：通信钢丝绳；18：楔形绳环；19：连接器；20：顶部连接件；21：导向轮；22：缓降器；23：缓降绳；24：电控箱；25：旋转底座；26：电控箱底座；27：压缩自救氧气瓶；28：对讲机；29：开关支架；30：固定部；31：导向销；32：可移动部；33：缓冲器安装支架；34：缓冲器；35：防爆行程开关；36：触动杆。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。

本发明所设计的一种用于矿井生命垂直救援系统的生命垂直救援舱，根据救援舱的功能结构设计，分为生命舱、设备舱、上部导向舱和缓冲舱四部分；根据救援舱的快速有效地实施救援，设计提升速度为2m/s，起重量为13.2t～8t；这种结构设计在矿难发生时通过打通的垂直救援通道，利用救援舱能够安全、可靠、迅速的将被困人员提升至地面，实现救援的目的。

具体实施的技术方案如下。

实施方案的生命舱上部为设备舱，设备舱为被救矿工及相关人员提供必需设备，导向舱分布在舱体的上部导向舱与下部导向舱，以保证舱体运行平稳及通过摩擦阻止舱体在运行时应钢丝绳回捻而旋转；生命舱下部为缓冲舱，起到缓冲及防过放作用。

实施方案的上部导向舱除通过均布安装在舱体四周的导向轮提供导向作用外，其顶部连接件通过连接器、楔形绳环与通信钢丝绳连接，且通过钢丝绳将舱内信号与地面信号接通，保证通信等功能。导向轮可根据救援通道的变化在一定范围内调整伸出舱体的伸缩量，以此保证平稳运行。

上部导向舱与设备舱之间采用螺栓连接，方便对设备舱内的设备缓降器进行安装、调试、检修与维护。缓降器安装在设备舱的上部，缓降器通过两个轴承与轴配合后安装在对称焊接于设备舱壁的缓降器安装台上，缓降器可通过轴承旋转释放缓降绳实现缓降功能。当回收缓降绳时，可通过舱体上对应开口，逆方向旋转缓降器边缘。

实施方案的设备舱除上部安装有缓降器外，还在舱内中部安装有语音视频系统、监测系统等，时刻监测舱内人员状态。语音视频、环境监测、照明设备集成于一体合称电控箱。电控箱为圆柱状与救援舱形状相似，减小了设备占用空间，且易于安装、检修、更换方便。电控箱通过旋转底座与通过螺栓连接固定于舱壁的电控箱底座配合固定。设备舱上还开有方孔，方便给电控箱充电。设备舱下部沿舱壁安装有压缩自救氧气瓶、对讲机。电控箱作为一体，从舱门口进行安装、调试、检修与维护。设备舱上开有通孔，与电控箱上的孔对应，方便对电池充电。

实施方案的生命舱是与设备舱合为一体，无需连接，有利于舱内人员对相关设备的操作与使用，还保证连接强度。生命舱的舱门分为上下两门，可以根据井下环境选取全开与半开方式。舱门采用合页门，不受舱体本身容积小及井下环境恶劣的影响，容易操作。一般情况上舱门与下舱门通过搭扣锁连接为一体，作为整体使用。救援通道狭小，生命舱上开设有通风小孔，可保证被困人员正常呼吸。如果遇到环境监控系统示警，可以拿取氧气瓶保证在提升过程中正常呼吸。

实施方案的生命舱下部位置设有下导向装置，使其与上导向装置配合完成导向功能。下导向舱与生命舱为一体，既可缩短舱体高度，又实现了导向功能。

实施方案的缓冲舱为两部分：固定部和可移动部。固定部为固定安装于生命舱底板部分；可移动部通过螺栓悬挂于固定部，在一定条件下可实现上下移动。生命舱底板下方安装有三个同型号缓冲器以此实现缓冲作用，如遇墩管现象可起到缓冲冲击力的作用，对舱体本身也具有一定保护作用。缓冲器通过螺栓固定于焊接在生命舱底板上的缓冲器安装支架上，且呈圆周布置，保证救援舱平稳落地。生命舱底部还安装有防爆行程开关，防爆开关通过螺栓安装于焊接在生命舱底板的开关支架上，且位于三个缓冲器中间即圆心部分。救援舱舱底碰地后，缓冲舱可移动部的触动杆将随着缓冲舱变形触动开关，对电控部分进行控制，停止钢丝绳下放，起到防过放作用。

垂直提升救援是特殊救援，在实施救援时会应救援通道变形或本身有斜度而产生卡罐现象，因此救援舱需具有二次逃生功能。

实施方案的二次逃生功能通过分离生命舱底板实现其功能。二次分离包括生命舱底板、底板固定上弧形板、底板固定下弧形板、上弧形导向条、下弧形导向条；其中，被救人员通过旋转生命舱底板使上弧形导向条和下弧形导向条相对旋转，从而使生命舱底板上的弧形间隙与上弧形导向条相对从而实现分离。生命舱底板通过三根钢丝绳与缓降器钢丝绳连为一体，舱内矿工可随生命舱底板及缓冲舱一起下降到原地。一般情况下此三根钢丝绳处于松弛状态固定于舱壁上；生命舱底板与底板固定上弧形板通过插入销轴固定，使二次逃生机构不被随意打开，保证被救人员安全。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。

如附图1-附图7所示，垂直提升救援舱分为上部导向舱1、设备舱6、生命舱7、下部导向舱10、缓冲舱16五部分。上部导向舱1的顶部连接件34通过连接器19、楔形绳环18与通信钢丝绳17连接，且通过钢丝绳17将舱内信号与地面信号接通，保证通信等功能。导向轮21可根据救援通道的变化在一定范围内调整伸出舱体的伸缩量，以此保证平稳运行。上部导向舱舱壁上还布有通信线路。

上部导向舱1与设备舱6之间采用螺栓2连接，螺母直接焊于设备舱内，方便对螺栓2操作，进而将两舱体连接或拆离。在未连接时先将缓降器22安装在设备舱6上部。缓降器22通过两个轴承3与轴4配合后安装在对称焊接于设备舱壁的缓降器安装台5上，缓降器22可通过轴承3旋转释放缓降绳23实现缓降功能。

设备舱6舱内中部安装有语音视频系统、监测系统等，时刻监测舱内人员状态。语音视频、环境监测、照明设备集成于一体合称电控箱24。电控箱24通过旋转底座25与焊接于舱壁的电控箱底座26配合固定。设备舱下部沿舱壁安装有压缩自救氧气瓶27、对讲机28。

生命舱7与设备舱6合为一体，有利于舱内人员对相关设备的操作与使用，还保证连接强度。人员站立其中，可以操作压缩自救氧气瓶27、对讲机28及相关电控按钮。营救人员可通过舱内的语音及视频设备与舱内人员沟通。生命舱7的舱门分为上下两门即上舱门8、下舱门9，可以根据井下环境选取全开与半开方式。舱门采用合页门，不受舱体本身容积小及井下环境恶劣的影响，容易操作。一般情况上舱门8与下舱门9通过搭扣锁连接为一体，作为整体使用。救援通道狭小，生命舱上开设有通风小孔，可保证被困人员正常呼吸。如果遇到环境监控系统示警，可以使用压缩自救氧气瓶27保证在提升过程中正常呼吸。

生命舱7下部位置设有下导向舱10，使其与上导向舱6配合完成导向功能。下导向舱与生命舱为一体，既可缩短舱体高度，又实现了导向功能。

缓冲舱16为两部分：固定部30和可移动部32。固定部30为焊接于生命舱底板14的部分；可移动部通过导向销31悬挂于固定部30，在一定条件下可实现上下移动。生命舱底板14下方安装有三个同型号缓冲器34以此实现缓冲作用，如遇墩管现象可起到缓冲冲击力的作用，对舱体本身也具有一定保护作用。三个缓冲器34通过螺栓连接于缓冲器安装支架33上，且呈圆周布置，保证救援舱平稳落地。生命舱底部14还焊接有防爆行程开关35，防爆开关35通过螺栓连接于开关支架29上，且位于三个缓冲器中间即生命舱底板14圆心部分。救援舱舱底碰地后，缓冲舱可移动部分32的触动杆36将随着缓冲舱变形触动开关35，对电控部分进行控制，停止钢丝绳下放，起到防过放作用。

二次逃生功能通过分离生命舱底板实现其功能。二次分离包括生命舱底板14、底板固定上弧形板11、底板固定下弧形板15、上弧形导向条12、下弧形导向条13；被救人员通过旋转底板14使上弧形导向条12、下弧形导向条13旋转，从而使生命舱底板14上的弧形间隙与上弧形导向条12相对，从而实现分离。分离后被困人员通过缓降器22上的缓降绳23与缓冲舱16一起下落，返回原地。一般情况下生命舱底板14与底板固定上弧形板11通过插入销固定，使二次逃生机构不被随意打开，保证被救人员安全。

以上所述仅为本发明的优选实施方案，并不用以限制本发明。