多功能矿用救援柔性提升舱的研制及应用

矿用救援提升舱与提升车共同构成了提升救援成套装备,是地面钻孔救援的重要装备之一,其性能对矿山应急救援的成败具有重要影响。研制了多功能矿用救援柔性提升舱。为解决救援钢丝绳提升下放过程防扭矩的难题,开发了基于防爆滑环的分动装置,实现了钢丝绳与提升舱的分动,避免救援过程中提升舱带动钢丝绳旋转,干扰钢丝绳内部信号传输,损坏钢丝绳编织结构,进而实现了通信钢丝绳提升和通信的双重功能;设计了大球面柔性转动装置,实现了上下舱体的弯曲,弯曲角度不小于2.4°,增强了提升舱体对曲率较大、有局部凸起等复杂井壁的适应性,以加强提升舱的通过性;通过人机工程学相关理论和技术,开发了人员舱内辅助入舱、靠坐握姿态等人机工程组件,以及上下侧缓冲、底部缓冲,对被救人员及舱体本身进行全方位保护;开发了基于井径测量、气体测量和音视频通信装置的通信系统则从监测井壁、气体及环境参数、被救人员等多方面实现可视化救援,保证救援过程安全。柔性救援提升舱与提升车集成后在宁夏梅花井矿示范工程井中进行了空载、重载、载人等试验,充分验证了其性能。

矿用救援提升舱二次逃生机构设计及验证

矿用救援提升舱是地面钻孔救援的重要装备之一,提升救援过程中因钻孔偏斜、套管变形、孔壁坍塌、钢丝绳断裂等原因导致提升舱无法继续向上提升,此时人员需从舱内再次进入巷道,等待二次救援。为实现上述功能,在提升舱内设计了二次逃生机构。当发生提升舱被卡等紧急情况时,断绳保护机构将提升舱固定于井筒内,快速脱开机构实现人员舱与下舱段有效脱离,下舱段沿井筒下坠至井底,形成二次逃生通道;被救人员的安全带挂到离合式缓降机挂钩上,以最快1.1 m/s的速度匀速下降,沿着二次逃生通道落回井底,等待二次救援。为验证二次逃生机构的性能和可靠性,进行了救援提升舱的二次逃生试验,快速脱开机构、缓冲机构及离合式缓降机运行可靠,为地面钻孔提升救援提供了安全保障。

基于LabView的提升舱救援通讯监测系统

为及时了解救援井提升舱的环境与相关参数并与井下人员实时沟通交流,设计了一种基于LabView的提升救援通讯监测系统。考虑到数据传输环境的特殊性,与厂家研制了特制的通缆式钢丝绳作为信息传输介质。通过结合Active控件中的相关函数、使用TCP/IP协议实现数据传输,编写了包括音视频监控程序和环境参数监测程序在内的LabView程序。经现场试验验证,可实现井上井下的实时语音对讲,井下画面的实时预览、录像与回放以及井下各种环境参数的监测与数据保存。井上、井下的实时通讯对救援过程中的科学、正确决策具有重要意义。

大直径深钻孔用载人提升舱设计与应用

大直径深钻孔用载人提升舱设计是在分析已有国内外提升舱参数基础上,集成并创新设计了满足580〜620 mm钻孔直径,700 m钻孔深度单次单人提升救援使用要求的提升舱,在确保安全可靠前提下,对舱体、导向装置、防断绳保护装置、主舱体和脱开装置、缓冲装置、通讯元件等进行了设计和阐述。仿真分析和现场试验测试表明:舱体结构稳固,上下导向顺畅,防断绳保护装置,脱开装置,缓冲装置等部件功能达到设计要求,关键部件运行正常,能够满足700 m深度内被困矿工人身安全和安全快速提升救援需要。

深海潜浮式提升舱的结构设计及水力学计算

基于深海采矿非连续输送模式,设计了一种潜浮式提升舱,用于海底多金属结核的运输。根据潜浮式提升舱的功能需求进行了总体结构及布局设计,并通过流体仿真软件对其进行了水力学仿真分析,研究不同海况下提升舱的受力情况。计算结果表明,提升舱水平运动时,以压差阻力为主,主体所受的阻力最大;提升舱竖直运动时,以声学仓迎流的姿态有利于减少侧向水阻力、提高提升舱的操作和控制性能;在提升舱竖直运动时对不同海流速度下提升舱的受力情况进行了计算,结果表明,随着运动速度增加,X方向阻力变化明显增大,Y和Z方向受力情况变化较小。

大直径钻孔救援提升装备研究进展

大直径钻孔救援是一种高效的矿井应急救援方法,大直径钻孔救援提升装备的作用是将被困人员通过大直径救援井安全可靠地提升至地面,是大直径钻孔救援体系的关键设备之一。随着大直径钻孔救援技术逐渐被行业认可,大直径钻孔救援提升装备也取得了长足发展,形成了固定式和移动式两种提升装备类型及多种技术路线,我国在移动式大直径钻孔救援提升装备领域的研究取得了重要进展。按照功能模块,将大直径钻孔救援提升装备分为救援提升平台、救援提升舱和救援提升信息化系统3部分,总结归纳了救援提升平台承载运输系统型式、提升支持系统结构、卷扬提升系统卷扬滚筒结构、制动系统、钢丝绳抗旋转技术与缺陷在线检测技术、提升舱结构、救援提升过程信息融合技术、救援井结构参数检测与三维模型重构技术领域的研究成果。指出:基于大吨位全地面起重机的大直径钻孔救援提升平台,通过能力强、场地适应能力好、提升方便、稳定,能够更好地适应救援提升过程偶发性、随机性的需求;救援提升舱的柔性可弯曲结构设计,能够显著提升通过能力;大直径救援井、提升舱和救援提升平台的信息融合是提升过程科学操作和决策的基础,救援提升过程数字孪生化是大直径钻孔救援提升装备未来的发展方向。

煤矿小通道快速应急逃生系统设计研究

对于大型矿井,发生灾变后避险人员在短时间内无法安全撤离到地面,只能躲在避难硐室内被动等待救援,无法及时逃到地面,针对这一问题论文提出了将避难硐室和直通地面的逃生通道相结合起来建设的思路。结合神东矿区布尔台煤矿的采掘特点及现有的条件,设计出了一套适用于该矿区煤矿小通道快速应急逃生系统,并对该系统中提升舱的基本参数、应急逃生通道的布置及尺寸、提升系统及主要设备的参数等关键问题进行了研究。逃生系统将煤矿发生灾变后的被动救援转变为主动逃生,对减少避难硐室配套及降低矿难损失有积极意义。

我国矿山应急救援技术研究现状与趋势

基于国内外救援体系建设现状和问题,对我国矿山应急救援技术条件进行分析,提出了适用于我国复杂环境条件下的矿山应急救援模式。研究了地面钻孔救援新模式中提升技术和装备,从性能特点、适用性角度提出环境实时监测和提升舱安全控制两项关键技术,并对应急救援技术体系的发展趋势进行了展望,为矿山应急救援技术深入发展提供参考。

40000载重吨自卸船的一人桥楼设计

针对C型提升舱(C-Loop舱)前置的自卸船型的桥楼布置设计难度大、难以满足欧洲船东个性化要求的问题,以某40000载重吨自卸船为研究对象,在对挪威·德国劳氏船级社(DNV·GL)的一人桥楼符号NAV进行规范解读的基础上,综合考虑电气、舾装、结构等专业的设计要求,提出在工作站划分、视线设计和驾驶室布置等方面的解决方案,最终形成了该船型的桥楼设计。目前,该40000载重吨自卸船的一人桥楼设计已成功获得DNV·GL船级社的认可。

大矿区紧急避险体系建设

针对煤矿井工开采安全生产形势严峻,井下工作人员避险设施不完善的问题,利用系统理论的方法,对煤矿井下紧急避险体系进行优化设计,建立以救生舱、逃生指示绳、过渡站、避难硐室、硐室提升舱5项主要设施相互补充的避险系统模式。该系统模式安全性、可靠性大幅提高,适合于大矿区煤矿井下作业人员多等特点,保障灾害发生时矿工安全避险逃生的需要。