[發(fā)明專利]一種采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)及噴灑方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410436895.3
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104329109A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勛;鄧存寶;王繼仁;金智新;王雪峰;戴鳳威;高飛
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 崔蘭蒔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦井下自燃災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)及噴灑方法。

背景技術(shù)

煤炭的自然發(fā)火現(xiàn)象是煤礦開采最主要的威脅之一。在我國重點(diǎn)煤礦中，大約有50％的礦井存在煤炭自然發(fā)火危險(xiǎn)，礦井火災(zāi)總次數(shù)的94％為煤炭自然發(fā)火，其中采空區(qū)煤炭自然發(fā)火約占60％。煤炭自然發(fā)火已經(jīng)造成約42億噸優(yōu)質(zhì)煤炭的損失，目前仍以每年3000萬噸的損失量增加。同時(shí)，采空區(qū)煤炭自燃容易產(chǎn)生許多有毒有害氣體，這些氣體隨著風(fēng)流擴(kuò)散進(jìn)入工作面或巷道中，經(jīng)常造成煤礦工作人員中毒甚至死亡。

國外一些國家如日本、美國、原蘇聯(lián)等在60年代開始使用阻化劑進(jìn)行采空區(qū)防滅火，其作用機(jī)理是：(1)增加煤在低溫時(shí)的化學(xué)惰性，或提高煤氧化的活能；(2)形成液膜包圍煤塊和煤的表面裂隙面；(3)充填煤柱內(nèi)部裂隙；(4)增加煤體的蓄水能力；(5)水分蒸發(fā)吸熱降溫。實(shí)質(zhì)是降低煤在低溫時(shí)的氧化速度，延長煤的自然發(fā)火期。我國目前采用阻化率和阻化壽命作為衡量阻化劑的兩個(gè)重要指標(biāo)。阻化壽命即阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時(shí)間；阻化壽命時(shí)間內(nèi)阻化率越大，說明阻化劑對煤氧化的阻止作用越大。目前煤礦最常用的阻化劑多為：氯化鎂、氯化鈣、氯化銨等無機(jī)鹽類阻化劑。

傳統(tǒng)的礦井阻化劑噴灑方法：表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑等。向采空區(qū)內(nèi)噴灑阻化劑時(shí)，多采用表面噴灑或送入霧化阻化劑。進(jìn)行表面噴灑，一般由井下作業(yè)人員手持噴槍或在液壓支架后部安裝噴頭，每當(dāng)工作面推進(jìn)一段距離，向采空區(qū)噴灑阻化劑。表面噴灑僅限為液壓支架后部幾米范圍內(nèi)，無法向采空區(qū)深部遺煤提供二次噴灑以提高其阻化壽命，當(dāng)工作面推進(jìn)速度較慢時(shí)，容易使采空區(qū)深部遺煤喪失阻化效果，造成自燃隱患。而利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑時(shí)，霧化阻化劑雖然可隨漏風(fēng)向采空區(qū)深入一段距離，但漏風(fēng)風(fēng)壓較小，阻化劑進(jìn)入采空區(qū)深部存在困難。由上述分析可知：傳統(tǒng)的阻化劑噴灑方法，可在一定程度上起到阻化效果，但仍存在一些問題有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有礦井阻化劑噴灑工藝存在的問題，本發(fā)明提供一種采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)及噴灑方法。其采用以高壓氮?dú)鉃檩d體送入霧化阻化劑與工作面支架后部多點(diǎn)自動噴灑相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)支架后部采空區(qū)遺煤全面高效噴灑及深部采空區(qū)遺煤二次噴灑，并達(dá)到阻化、惰化多重效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)，包括設(shè)置在進(jìn)風(fēng)巷靠近下隅角處的第一阻化泵站、設(shè)置在回風(fēng)巷靠近上隅角處的第二阻化泵站及設(shè)置在進(jìn)風(fēng)巷的輸?shù)苈?；第一阻化泵站由第一儲液箱、第一阻化泵、第一過濾器及第一高壓球閥組成，第一儲液箱與第一阻化泵的輸入端相連通，第一阻化泵的輸出端經(jīng)第一過濾器與霧化器的輸入端相連通，霧化器的輸出端與三通的第一端口相連通，三通的第二端口與輸?shù)苈废噙B通，在三通的第三端口上設(shè)置有第一壓力表；第二阻化泵站由第二儲液箱、第二阻化泵、第二過濾器及第二高壓球閥組成，第二儲液箱與第二阻化泵的輸入端相連通，第二阻化泵的輸出端經(jīng)第二過濾器后分別與設(shè)置在液壓支架后部的噴頭相連通；在第一過濾器與霧化器之間的管路上設(shè)置有第一高壓球閥，在第二過濾器與噴頭之間的管路上設(shè)置有第二壓力表和第二高壓球閥，在輸?shù)苈飞显O(shè)置有第三壓力表。

所述三通的第二端口氣霧阻化劑的輸送方向與輸?shù)苈返牡獨(dú)獾妮斔头较蛑g的夾角小于30°。

所述輸?shù)苈返墓苈丰尫趴诎聪蛏?5°傾角高于底板1～2m設(shè)置，并在管路釋放口打1m花眼。

所述第一阻化泵站和第二阻化泵站均安裝在平板軌道車上。

所述第一阻化泵站的各元件通過第一高壓膠管相連接，所述第二阻化泵站的各元件通過第二高壓膠管相連接，第二高壓膠管與設(shè)置在液壓支架上的工作面高壓膠管相連通，工作面高壓膠管通過支膠管與噴頭相連通。

采用所述的采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)的噴灑方法，包括如下步驟：

步驟一：開啟采空區(qū)阻化劑高效噴灑系統(tǒng)之前，先確定采煤工作面每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)第一、第二阻化泵站噴灑阻化劑用量以及輸?shù)苈废虿煽諈^(qū)注氮流量；

步驟二：向第二儲液箱內(nèi)添加阻化劑與水，充分?jǐn)嚢韬?，開啟第二阻化泵站和第二高壓球閥，攪勻后的阻化劑與水經(jīng)第二阻化泵加壓及第二過濾器過濾后，通過液壓支架后部的噴頭向采空區(qū)自動噴灑；采煤工作面每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)，進(jìn)行一次阻化劑噴灑；