[發明專利]一種利用荷電細水霧抑制煤礦井下瓦斯爆炸的方法

有效

• 申請號: 201410137359.3
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103883346A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 徐永亮;王蘭云;王云剛;褚廷湘;余明高;萬少杰;梁棟林
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F5/02
• 分類號: E21F5/02
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

技術領域

本發明涉及煤礦安全生產，特別是一種利用荷電細水霧抑制煤礦井下瓦斯爆炸的方法。

背景技術

在我國，煤炭依然是國民經濟的主要能源，在我國經濟發展中起著特別重要的作用，同時在能源消耗結構中占據著很重要的位置。但是，在煤炭工業生產開采過程中，特別是在井工礦開采過程中，隨著機械化水平增加和開采深度的加深，煤礦井下瓦斯、火、頂板、粉塵和水等災害層出不窮，其中以瓦斯的問題顯得尤為突出。事故統計表明：僅瓦斯爆炸造成的重大傷亡事故就占整個煤炭行業重大傷亡事故的70%以上。探索瓦斯抑爆材料和結構已是當前煤礦安全生產的迫切需要，也順應了安全形勢發展的潮流。

瓦斯抑爆是有效減弱或控制瓦斯爆炸災害的重要手段。目前抑制爆炸的原理有降溫、惰性化、中止反應、阻隔、淬熄等；目前抑制煤礦瓦斯爆炸的技術方法有：高壓水幕、巖粉棚、水袋、干粉滅火劑、隔火柵淬熄等。其中普通細水霧抑爆主要是基于霧滴群對火焰的吸熱冷卻、隔氧窒息、乳化作用、以及衰減熱輻射。但在實際應用中，由于受到煤礦井下巷道中障礙物以及通風風流的影響，使得普通細水霧的抑爆效果大大減弱。

眾所周知燃燒的本質是氧化還原反應，在氧化還原反應的過程中必然有電子的得失，由于火焰內部的不完全燃燒及離子化過程，使其充滿大量自由基、陰陽離子和自由電子。正是這些自由基和中間粒子的產生、消亡，再產生、再消亡，形成了鏈式反應，以維持燃燒或爆炸過程的延續，直至燃燒物或爆炸物消耗完畢，反應過程中止。若能開發一種通過施加外部電場或電荷改變燃燒過程中產生的自由基分布場的方法，以阻止或抑制各種自由基的有效結合，進而提高普通細水霧滅火以及抑爆效果，這對豐富和完善現有細水霧抑制瓦斯爆炸理論與技術，提高細水霧抑爆效率、促進細水霧在煤礦現場的應用及實現礦井瓦斯安全關鍵技術的創新，都具有重要的理論和現實意義。

荷電細水霧即通過預先荷電技術使普通細水霧帶上一定電量的電荷，從而改變細水霧的理化特性。荷電細水霧具有霧滴粒徑更小，噴霧流場更加均勻且霧滴的彌散度更大等優點。在瓦斯抑爆過程中，荷電荷的霧滴在庫侖力作用下能夠與瓦斯爆炸火焰更加充分接觸，進一步增強其與火焰中的帶電粒子、自由基的充分結合，從而擾亂燃燒場中的自由基的分布，阻止和抑制各種自由基、中間產物的有效結合，中斷燃燒鏈傳遞的進行，從而實現防瓦斯爆炸，保證煤礦生產安全。但如何利用荷電細水霧技術，來抑制煤礦井下瓦斯爆炸，至今未見有公開報導。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種利用荷電細水霧抑制煤礦井下瓦斯爆炸的方法，可有效解決利用荷電細水霧抑制煤礦井下瓦斯爆炸，保證煤礦安全生產的問題。

本發明解決的技術方案是，首先安裝設備，所述的設備是，水箱與防爆水泵相連通，防爆水泵經PVC導管在高壓線圈上方裝有細水霧噴頭，防爆水泵經絕緣導線與高壓電源和控制器相連通，高壓電源經絕緣導線與置于細水霧噴頭下方的高壓線圈相連通，控制器經阻燃導線與壓力探測器相連，壓力探測器置于距離細水霧噴頭布置區100m±2m，細水霧噴頭沿巷道截面間距1.5-3m布置，沿巷道走向每5-15m布置一行，共布置50-80米，然后按以下步驟進行：

（1）、煤礦井下發生瓦斯爆炸，爆炸壓力波傳播到壓力探測器，壓力探測器將爆炸壓力波信號轉換成電信號，通過阻燃導線傳送至控制器；

（2）、控制器接收到電信號后，判斷是瓦斯爆炸還是壓力探測器誤報：如果是誤報，控制器不發出指令，控制器確認是瓦斯爆炸后，給高壓電源和防爆水泵發出指令，高壓電源和防爆水泵開始工作；

（3）、高壓電源通過高壓阻燃導線使高壓線圈帶上高壓電，防爆水泵通過PVC管道將有壓水送至細水霧噴頭；

（4）、細水霧噴頭可由并排的多個噴頭組成噴頭組，噴頭組噴出水霧，水霧通過高壓線圈，感應上相反電荷，從而形成荷電細水霧，整個噴頭組一起工作，形成一定范圍內的多個荷電細水霧霧場區，對瓦斯爆炸進行抑制，實現煤礦安全生產。

本發明設備簡單，易安裝使用，方法簡單，易操作控制，使用效果好，有效用于煤礦防瓦斯爆炸，確保煤礦安全生產，有巨大的經濟和社會效益。

附圖說明

圖1為本發明工藝設備安裝框示圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。