一种用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装备技术领域
本发明涉及采矿设备技术领域，特别是指一种用于煤矿井下无氧掘进面的本安型
运输装备。
背景技术
近年来，频发的煤矿事故引起了社会各方的关注，也给国家和人民带来了不可弥
补的损失。然而，根据救援和事故调查经验，在众多煤矿事故中，大约超过80％遇险矿工的
遇难是由于爆炸后其附近区域氧气耗尽、充满高温烟气或高浓度有毒有害气体、逃生路线
因爆炸坍塌、透水等原因阻断，而无法及时撤离到安全区域或升井而造成的。因此，通过建
立井下永久避难硐室为井下事故后被困的幸存人员提供避险空间，已经成为矿山应急救援
的一种新兴思路。
目前煤矿所使用的钻孔型永久避难硐室虽然常年储存必需品并放置大量救援设
备，但在紧急状况出现时，依然存在允许救援时间短，且永久避难硐室其主要功能仅是为井
下人员提供避险空间，功能太过单一。永久避难硐室距工作面的距离难以确定，硐室内制冷
制热技术研究不够，硐室灵活性差。所以，研发一种用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输
装备，既可以在井下出现紧急情况时，实现在短时间内与本安型掘进安全工作舱的迅速有
效对接，为矿山应急救援提供保障，大大提高救援的效率，还能为井下生产作业输送人员、
设备、材料，解决了永久避难硐室功能单一的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装
备。
该装备包括外部防护密闭系统、掘进工作舱对接系统、操作系统、跟踪测量系统、
供给系统及附属设施，外部防护密闭系统位于整个装备外部，主要是建立一层保护罩。日常
能够保证舱体的稳定和足够的气密性，达到防爆、防砸、防火、防水、防毒、防锈与防腐蚀的
保护效果，延长运输装备的使用寿命，同时能够对系统内部电缆等起到很好的保护作用。掘
进工作舱对接系统位于该装置一端，跟踪测量系统、操作系统、供给系统和附属设施位于该
装备内部。
外部防护密闭系统包括高强度舱体外壳、高密闭性防爆舱门、肋板、支柱、耐压舱
体内壳和环形肋骨，高强度舱体外壳上开有高密闭性防爆舱门，高强度舱体外壳内部设置
耐压舱体内壳，高强度舱体外壳和耐压舱体内壳之间设置肋板和支柱，耐压舱体内壳内部
设置环形肋骨。
高密闭性防爆舱门呈四棱拱形结构，包括防爆门门板、防爆门门框、防爆门门闩、
防爆门门轴、安装铰链、手柄或手轮、密封条，手柄或手轮位于防爆门门板外部，防爆门门闩
位于防爆门的内侧，作为防爆门门板的紧固装置；防爆门门板通过安装铰链安装在防爆门
门框上，防爆门门板绕防爆门门轴旋转式开启；防爆门门框通过法兰结构与该装备的主体
结构连结，密封条用于高密闭性防爆舱门整体密封。
跟踪测量系统用于测量掘进工作面的瓦斯浓度及掘进工作面的压力，掘进工作仓
对接系统保证掘进工作舱内人员在无氧作业环境下通过掘进对接口快速安全可靠的进入
运输装备内，同时辅助人员从掘进工作舱内快速转移设备、材料进入运输装备内，也能够为
掘进工作舱输送人员、设备及材料。
操作系统主要控制整个装备的运输及对接，供给系统以及附属设施主要为装备内
的人员提供应急药品及其他必需品。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该装备结构稳定可靠，安全性好，能实现人员、设备、材料等的运输和对接。在井下
发生灾变时，能实现井下人员快速安全撤离的需求，同时也能给井下工作人员及设备提供
足够的安全支撑，可在短时间内实现与井下掘进工作舱的有效对接，提高救援的效率。
附图说明
图1为本发明的用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装备主视图；
图2为本发明的用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装备左视图；
图3为本发明的用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装备俯视图；
图4为本发明的无氧掘进工作面运输巷道示意图。
其中：1—高强度舱体外壳；2—高密闭性防爆舱门；3—肋板；4—支柱；5—耐压舱
体内壳；6—环形肋骨；7—制氮机；8—注氮管路；9—掘进对接口；10—跟踪测量系统；11—
操作系统；12—供给系统；13—附属设施；14—气体净化装置；15—N2带；16—N2—CH4带；17-
CH4带；18—运输上山；19—进风上山。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具
体实施例进行详细描述。
本发明提供一种用于煤矿井下无氧掘进面的本安型运输装备。
该装备包括外部防护密闭系统、掘进工作舱对接系统、操作系统11、跟踪测量系统
10、供给系统12及附属设施13，如图3所示，外部防护密闭系统位于整个装备外部，掘进工作
舱对接系统位于该装置一端，跟踪测量系统10、操作系统11、供给系统12和附属设施13位于
该装备内部。
如图1和图2所示，外部防护密闭系统包括高强度舱体外壳1、高密闭性防爆舱门2、
肋板3、支柱4、耐压舱体内壳5和环形肋骨6，高强度舱体外壳1正面开有高密闭性防爆舱门
2，高强度舱体外壳1内部设置耐压舱体内壳5，高强度舱体外壳1和耐压舱体内壳5之间设置
肋板3和支柱4，肋板3和支柱4采用Q460低合金钢，肋板3是为了增加外壳与内壳的刚度，支
柱4是为了保证内壳与外壳连接的稳定性。耐压舱体内壳5内部设置环形肋骨6。高强度舱体
外壳采用Q345钢，厚度大约为10mm，能承受0.6MPa的冲击载荷，可长时间处于50℃的煤矿井
下环境的灾变温度，该舱体外壳可抵抗外界1200℃的瞬时高温，能够持续保证在井下发生
火灾爆炸或透水事故时该装备内部不受外部环境影响，同时能够在有火的恶劣环境下继续
前行。耐压舱体内壳5采用304L型钢材，该钢材屈服强度σ＝225MPa，密度为7.85g/cm3，弹性
模量E＝2.12×105MPa，泊松比μ＝0.31，厚度为10mm。该耐压舱体内壳满足安全需要，极大
地降低了舱体的重量。环形肋骨采用Q235B，高200mm，宽200mm，肋骨厚度8mm，环形肋骨可以
大幅度提高装备的失稳压力。
高密闭性防爆舱门2呈四棱拱形结构，包括防爆门门板、防爆门门框、防爆门门闩、
防爆门门轴、安装铰链、手柄或手轮、密封条，手柄或手轮位于防爆门门板外部，防爆门门闩
位于防爆门的内侧，作为防爆门门板的紧固装置；防爆门门板通过安装铰链安装在防爆门
门框上，防爆门门板绕防爆门门轴旋转式开启；防爆门门框通过法兰结构与该装备的主体
结构连结，高密闭性防爆舱门2材料选择Q460钢，门的尺寸为2000mm×1000mm，厚度为20mm，
密封条用于高密闭性防爆舱门2整体密封。
跟踪测量系统用于测量掘进工作面的瓦斯浓度及掘进工作面的压力，掘进工作仓
对接系统保证掘进工作舱内人员在无氧作业环境下通过掘进对接口9快速安全可靠的进入
运输装备内，同时辅助人员从掘进工作舱内快速转移设备、材料进入运输装备内。掘进对接
口9尺寸为1m×0.5m。
使用该装备工作过程如下：
1)控制工作面为无氧状态
人员攀上阶梯通过掘进对接口9进入装备内部，启动操作系统11，开启制氮机7，通
过进风上山19的注氮管路8将掘进工作面隔绝为无氧状态，如图4所示，从左向右依次为N2
带15、N2-CH4带16、CH4带17。
2)控制装备内部状态
关闭掘进对接口9与高密闭性防爆舱门2，外部防护密闭系统将整个装备与外界隔
绝，当外界处于无氧状态时，通过装备内的气体净化装置14使装备内部处于正常大气压状
态，氧气浓度为18.5％-23％。
3)装备进入无氧掘进工作面
人员控制操作系统11开启装备沿着运输上山18轨道进入无氧掘进工作面15，控制
操作系统11完成对接。其中掘进对接口的尺寸为1m×0.5m，此接口的尺寸与本安型安全工
作舱的尺寸相吻合。
4)与本安型安全工作舱对接
装备接近井下安全工作舱时应放慢速度，以有利于对接。将掘进对接口9向内侧开
启，同时开启电缆对接器，将电缆对接器头部插入到本安型安全工作舱的电缆对接口，观察
操作系统11仪表系数的变化，当对接深度及其他对接系数达到预定值时，表明对接完成，整
个对接过程不超过10分钟。
5)运输人员、设备及材料
对接完成后，工作舱内人员、设备、材料可进入到装备内部，操作人员控制操作系
统11开启装备沿着轨道离开该区域。
该装备具有防火、防爆、防毒的特性，既可以在井下出现紧急情况时，实现在短时
间内与掘进工作舱的迅速有效对接，为矿山应急救援提供保障，大大提高救援的效率，还能
为井下生产作业输送人员、设备、材料，解决了永久避难硐室功能单一的问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。