[發明專利]一種預防采空區遺煤自燃的可控干冰儲存裝置

無效

• 申請號: 201110171680.X
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102322283A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 黃志安;張英華;高玉坤;宮建華;趙乾
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21F5/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

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技術領域

本發明涉及一種煤礦井下采空區用干冰存儲釋放裝置，能在井下采空區溫度達到一定值時釋放出二氧化碳，其具有吸熱降溫的作用，并能降低氧化速率，阻止煤自燃發火。

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背景技術

我國是一個煤炭資源十分豐富的國家，煤炭產量和消費量均居世界首位，但也伴隨著我國的煤礦事故頻頻發生。統計結果表明，火災事故是礦井眾多災害事故的最主要災害之一。火災預防工作也是礦井日常工作的重中之重。目前普遍使用的是注水和灌漿、堵漏、阻化劑、膠體、惰性氣體等多種滅火方式和材料，其中，向火區充注惰性氣體和阻化劑的應用是目前使用較廣泛的防滅火技術手段。

向火區充注二氧化碳氣體是目前應用較廣泛的一項技術，但是惰性氣體不易在采空區滯留，雖然其隔氧性好，能迅速撲滅火災，但火區完全滅火時間相當長，也不能用于預防采空區火災。因此對于能夠吸熱、降溫，同時能在采空區滯留的氣體滅火技術研究還沒有得到深入的研究和很好的現場應用。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單，安全穩定的預防采空區遺煤自燃的可控干冰存儲裝置。

本發明一種預防采空區遺煤自燃的可控干冰儲存裝置，其特征在于，所述裝置包括：干冰存儲箱、壓力感應系統、溫度采集系統、主控系統及電磁感應系統；

所述壓力感應系統與干冰存儲裝置安裝連接，自動檢測干冰存儲裝置內的壓力；

所述溫度采集系統采集周圍環境溫度，與主控系統連接；

所述電磁感應系統與主控系統連接，并控制干冰存儲箱的開閉。

進一步的，上述技術方案中，所述壓力感應系統為一壓力安全閥，所述壓力安全閥在干冰存儲裝置內壓力超過定值時自動釋放壓力，保持其內部壓力穩定。

進一步的，上述技術方案中，所述溫度采集系統包括數個溫感探頭，采集周圍環境溫度。

進一步的，上述技術方案中，所述電磁感應系統為一電磁閥，所述電磁閥由主控系統控制其開閉。

本發明的裝置在采空區內通過對外界溫度的變化來控制二氧化碳的釋放，從而達到控制采空區溫度，同時降低空氣中的含氧量等來防止遺煤自燃的目的。

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附圖說明

圖1為本發明裝置的各系統連接圖。

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具體實施方式

本發明具體可分為以下幾個部分：干冰存儲箱、壓力感應系統、溫度采集系統、主控系統及電磁感應系統。其中干冰存儲系統內裝有干冰，并放有保溫措施，以保障干冰能存放長久。壓力釋放系統主要為壓力安全閥，用來保障存儲系統內的壓力保持在恒定值，確保裝置的安全可靠。溫度感應裝置為一組溫感探頭，主要是感應周圍環境溫度，當系統放置在采空區內時，采空區內溫度超過某一特定值是時，溫度感應裝置會產生一個電信號，電信號經過導線傳到主控系統，主控系統經過處理電信號，控制電磁閥打開，裝置內的低溫二氧化碳會釋放出來，降低周圍環境溫度，當溫度下降后，電磁閥會自動關閉，停止釋放二氧化碳。

本技術的主要工藝過程：

（1）干冰箱的制作。按照預定技術指標選擇合適的鋼板材料加工干冰箱，并在干冰箱內安裝保溫材料，并對其實施密封措施。測試裝置的氣密性，要求其完全密封，則干冰箱制作完成。其主要技術指標：

外形尺寸：0.85m*0.65m*0.55m

工作溫度：-20~100℃

干冰存儲量：210kg

釋放壓力：2.2MPa

釋放流量：20L/min

操作方式：自動釋放

（2）安裝安全壓力閥和電磁閥，并調設其壓力范圍；

（3）將干冰儲存釋放裝置和干冰運至工作面進風巷落山處，由技術人員現場組裝干冰儲存釋放裝置，并將干冰裝入裝置后放到工作面進風巷密閉墻處；根據現場實際情況，調設其釋放速度，將感應裝置按照一定距離均勻分布，并做好電磁閥和感應器的鏈接；

（4）對放置干冰存儲進行預處理后（排水、墊高等措施），放入可控干冰存儲裝置，并在裝置外側構筑密閉墻；

（5）根據工作面每日進尺及密閉墻搭建情況，每隔一定距離放入一個干冰儲存釋放裝置；

干冰儲存釋放系統通過工作面放入采空區后不會立即釋放二氧化碳，當工作面繼續向前推進一定天數時，溫控干冰儲存釋放系統處于采空區氧化升溫帶，距工作面30~45m。當其周圍出現高溫點時或預測采空區有自然發火傾向時，通過溫度感應器控制電磁閥，閥門打開，干冰由于自身升華作用，由固態轉變為氣態，向采空區釋放二氧化碳，升華后的低溫二氧化碳以20L/min的速度從儲存系統涌出，能迅速降低高溫點周圍的溫度，當溫度降低到一定值時，則電磁閥關閉，干冰停止釋放。經由電磁閥釋放到采空區的二氧化碳，在漏風氣流的帶動下，在采空區內擴散，氧化升溫帶附近氧氣濃度急速下降到10%以下，使遺煤溫度降低，提前風化，使該區進入窒息帶，將采空區窒息帶提前20~40m。由于此時系統距離工作面空間較遠，二氧化碳在采空區空間緩慢擴散，擴散至回風巷的二氧化碳的速度此時小于20L/min，不會在回風巷產生高濃度二氧化碳；由于系統距工作面40m左右，低溫二氧化碳主要吸收氧化升溫帶的熱量，擴散至工作面時二氧化碳溫度升至15^oC，不會對工作面生產產生影響，符合礦井安全生產的相關要求。