[發明專利]防治煤自燃的氣溶膠制備裝置及工藝

有效

• 申請號: 201310234094.4
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103306706A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 文虎;王偉峰;馬礪;金永飛;張辛亥
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;西安森蘭科貿有限責任公司
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐秦中

技術領域

本發明涉及采空區煤自燃防火技術領域。

背景技術

全國煤礦中有56％的礦井存在自然發火的危險，每年造成的直接和間接經濟損失近百億元。現有的防滅火技術均是通過降低或減少煤氧結合來實現防滅火，對于漏風較為通暢的采空區的阻化惰化難度較大。尤其是綜采和綜放開采技術的采用礦井開采強度加大，通風系統相對復雜化，采空區范圍不斷擴大，而采空區是最容易也是最常發生自燃火災的區域，極大的增加了礦井煤炭自燃發火的頻率及防治的難度。采空區丟落有大量的浮煤；存在連續不斷的漏風供氧；具備良好的遺煤蓄熱環境，而且采空區面積大、自燃“三帶”隨工作面的推進呈動態移動、遺煤高溫范圍大、高溫點隱蔽，一旦發生自燃往往是大面積的，滅火難度很大。

目前防治煤自燃的主要手段是降溫(如注水、注漿、注膠體、注三相泡沫等)和采空區惰化(如注氮氣、注二氧化碳等)，這些手段雖然在煤礦近距離采空區低位空間中的防滅火發揮了積極作用，但對于遠距離采空區的高位空間著火還不能完全奏效。由于煤自燃多發生在采空區內，采空區的面積較大，火源點比較隱蔽并且難以確定其具體位置，常規防滅火材料很難進行大面積充填，并且不具備良好的堆積性，對防治工作面采空區等區域煤自燃火災效果不理想。所以迫切需要研究能使采空區降氧、惰化，把阻化材料帶到遠距離隱蔽區域阻化遺煤自燃，并到達采空區高位空間的防火材料、裝備及應用工藝。

發明內容

本發明提供一種防治煤自燃的氣溶膠制備裝置及工藝，它可以防治煤礦采空區等區域遺煤的自燃，把阻化材料帶到遠距離隱蔽區域，特別是帶到采空區高位空間阻化遺煤自燃。

本發明解決上述問題的思路是：將阻化劑稀釋，并霧化成氣溶膠送入采空區煤自燃危險區域。

為解決以上技術問題，本發明給出以下技術方案：

本發明所提供的防治煤自燃的氣溶膠制備裝置，其特殊之處在于：包括依次相連的射流比例裝置、氣溶膠霧化裝置以及氣動輸送裝置，

其中，射流比例裝置包括射流比例器、與射流比例器噴嘴連接的壓力水進口、與射流比例器吸液室連接的阻化劑進口，射流比例器輸出口與氣溶膠霧化裝置進液口連接；

氣溶膠霧化裝置包括置于防爆外殼內的霧化室和電源接線端，霧化室內設有霧化板，霧化室的霧狀氣溶膠輸出口與氣動輸送裝置吸入口連接；

氣動輸送裝置包括氣動輸送器、與氣動輸送器連通的氣動輸送裝置吸入口、與氣動輸送器連通的壓力氣體進口和氣動輸送裝置輸出口，所述的壓力氣體是氮氣或二氧化碳，考慮到對工作人員的安全，優選氮氣。

本發明的優選方案是上述射流比例器包括噴嘴、位于噴嘴外圍的吸液室、與吸液室連接的喉管和與喉管連接的擴散管，當壓力水的壓力為1～2Mpa時，阻化劑與壓力水的體積流量比為1∶3～1∶4。

上述霧化板最好采用集成式超聲波霧化板。

為了實時觀測射流比例裝置管道上液體的壓力和流量，還為了保證霧化質量，防止雜質進入到氣溶膠霧化裝置，在射流比例裝置的壓力水進口管道和阻化劑進口管道上分別設有壓力表、流量計和濾網。

本發明提供的防治煤自燃的氣溶膠制備工藝，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)阻化劑混合液的制備：使用射流比例裝置，用壓力水射流產生的負壓將阻化劑吸入，進行稀釋混合，得到阻化劑混合液；

2)霧化：將步驟1)得到的阻化劑混合液通過射流比例裝置輸送到氣溶膠霧化裝置進行霧化處理，得到霧狀阻化氣溶膠；

3)氣動輸出：使用氣動輸送裝置，用壓力氮氣或壓力二氧化碳氣將步驟2)得到的霧狀阻化氣溶膠吸入氣動輸送裝置的氣動輸送器，霧狀阻化氣溶膠與壓力氮氣或壓力二氧化碳氣混合，并借助壓力氮氣或壓力二氧化碳氣的動力將霧狀阻化氣溶膠輸出到采空區。

本方法的優選方案是：步驟1)中壓力水的壓力為1～2Mpa，阻化劑與壓力水的體積流量比為1∶3～1∶4；步驟2)中霧化后的阻化氣溶膠微粒直徑為1～10μm。

上述步驟3)中氮氣或二氧化碳氣的壓力優選為：0.5～0.7MPa。

阻化劑可以是CaCl₂溶液、MgCl₂溶液、ZnCl₂溶液或Ca(OH)₂溶液中的一種或幾種混合，但并不僅限于這幾種。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：