[发明专利]煤火灾源超前感知及靶向灭火装备

说明书

本发明公开了煤火灾源超前感知及靶向灭火装备，包括超前感知复合传感器和多功能集成矿用消防救援车，集火情探测和火灾防治于一体。超前感知复合传感器兼具图像/特征气体浓度探测和报警功能。图像探测装置由半圆形透明钢化玻璃护罩保护，外置旋转除尘器清洁护罩灰尘。特征气体浓度探测装置具有对探测腔和进气管道内堆积灰尘的清理功能。多功能集成矿用消防救援车能够制备泥浆、无机固化泡沫和凝胶泡沫三种灭火材料，满足扑灭不同等级火灾的需求。其中发泡装置结合了射流发泡和网式发泡的特点，由无级控距低损型射流发泡器和多层叠加抛物线型发泡网组成。采用黄土隔断‑区域治理‑钻孔灌注的灭火工艺对煤火靶向控制。

技术领域

本发明涉及煤火灾源感知及灭火领域，尤其涉及煤火灾源超前感知及靶向灭火装备。

背景技术

煤炭作为我国主体能源，有力保障了我国经济社会快速发展。煤矿火灾为矿井五大灾害之一，煤矿火灾火势发展速度快，控制复杂，影响范围广，极易造成人员伤亡和财产损失，甚至引起煤尘、瓦斯爆炸，酿成更大的灾害。因此，如何超前感知煤矿火灾信号并及时靶向灭火对防治矿井火灾，保证煤矿安全生产十分重要。当下煤矿井下火情探测主要根据温度、烟雾、CO₂、CO等参数的变化做出火情判断，这些手段虽然对井下火灾的防治起到一定作用，但其灵敏度不高，已经不能满足对火灾安全要求日趋严格的井下生产需要，并且单个探测方法所测得的结果只能反映煤炭发生自燃某一个方面指标的变化，所获得的信息片面，容易引起误报或漏报。国内外通常采用灌浆、注氮气、注泡沫、喷洒阻化剂、注凝胶和复合胶体等防灭火技术来防治矿井煤自燃，但受限于煤矿下火灾的复杂性，不同火灾阶段需要的灭火方式不同。目前，需要一套可以实现煤火灾源超前感知的探测装备及根据不同火灾等级靶向控制的灭火装备。

发明内容

有鉴于此，本发明对煤矿火灾场景下火源探测及灭火提供了煤火灾源超前感知及靶向灭火装备，一定程度上，能够提高矿井火灾识别的超前性和灭火的靶向性。

本发明提出的煤火灾源超前感知及靶向灭火装备主要包括超前感知复合传感器探测煤火状态和多功能集成矿用消防救援车靶向控制火灾规模的全阶段矿井火灾防治体系。

进一步地，超前感知复合传感器包括图像探测装置、特征气体浓度探测装置和报警装置。图像探测装置由CCD相机和红外热成像仪组成；特征气体浓度探测装置由吸气式电化学一氧化碳传感器和吸气式光电散射烟气传感器组成；报警装置为声光报警器。复合传感器兼具火灾实时发展进程观测、高温区域范围辨别、一氧化碳浓度识别、烟气浓度识别的火情探测功能和声光报警器的报警功能。

进一步地，CCD相机用于实时监测矿井下工作状态及火灾规模；选用波段950～2000nm(火焰燃烧红外辐射主要集中区间)的红外热成像仪，通过分析火焰面积变化、边缘变化和分布规律等特征确定火灾情况；吸气式电化学一氧化碳传感器和吸气式光电散射烟气传感器探测火灾特征气体一氧化碳和烟气的浓度变化。图像感知与特征气体感知共同作用，提供了火灾早期发生时的不同信息，将这些信息进行融合分析可以减少火灾早期产生的漏报、误报，提高探测系统的准确性和可靠性。

进一步地，超前感知复合传感器为矿用本质安全型，防止煤矿井下发生爆炸；采用双电源供电，一路为专用电源，一路为备用电源，两路电源之间能够实现自动切换，防止断电影响火灾监测，产生安全隐患；吸气式电化学一氧化碳传感器及吸气式光电散射烟气传感器采样口设置滤网，防止大量粉尘进入造成采样口堵塞及传感器误报；复合传感器组装位置采用密封圈密封，防止环境水气对元件灵敏度产生不利影响；传感器外表面为金属材料，有效屏蔽电场或磁场干扰。

进一步地，超前感知复合传感器的图像探测装置CCD相机和红外热成像仪均为球形结构，可全方位观测矿井实时工作状态及探测火灾信号；CCD相机和红外热成像仪外部由半圆形透明钢化玻璃护罩保护，防止矿井下灰尘及坠物对镜头的污染及破坏；护罩外置旋转除尘器，除尘管近玻璃侧为高密度尼龙刷毛，远玻璃侧为排灰孔。清理时近玻璃侧开口抽吸灰尘，绕玻璃护罩往复运动，实现护罩清洁；清理结束后除尘管贴在传感器底部，远玻璃侧开口吹出灰尘，达到自清洁功能，保证工作时图像探测视野良好。